摘要:在隧道施工中錨桿的錨固力對開挖圍巖穩(wěn)定起到關鍵性的作用。以滬蓉西高速公路隧道施工為例,介紹錨桿檢測試驗研究的施工經(jīng)驗。
引言
在山區(qū)高等級公路的修建過程中,最為普遍和突出的問題就是邊坡的穩(wěn)定性問題。邊坡的加固處治,有多種不同的方法和措施,其中,錨桿錨固技術已大量用到邊坡、隧道等圍巖的加固處理中。傳統(tǒng)的錨桿錨固狀態(tài)的檢測手段,主要依靠對錨桿的抗拔力測試。這種方法雖然適用于很多場合,但它卻是一種破壞性檢測,同時抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態(tài)。另外灌注的砂漿對錨桿的包裹情況將對錨桿的錨固質量將產(chǎn)生較大的影響,如果砂漿對鋼筋的包裹不好,鋼筋會很快腐蝕而失去錨固作用。
對于錨桿的無損檢測,目前國內(nèi)外剛剛起步,我們根據(jù)滬蓉西高速公路的地質、地理情況,以及設計和業(yè)主的要求,開展了錨桿無損檢測技術的應用,取得了一定的效果。
1錨桿檢測原理及技術
錨桿錨固體結構是錨桿與混凝土膠結在一起,與周圍圍巖(土)之間存在著較大的彈性波波阻抗差異,因此,應用彈性波理論對錨桿進行無損檢測,可以視錨桿為一維彈性桿件,用一維彈性桿件理論來檢測分析錨桿的質量,即錨桿與混凝土的膠結質量、混凝土與圍巖(土)的膠結質量(也就是錨桿的密實度)及錨桿的長度。
錨桿檢測的一維彈性波波動方程為:
當錨桿錨固體系存在波阻抗(Z=ρVA)差異的界面時(如空漿、欠密實、欠長度等),彈性波在該界面將發(fā)生反射。根據(jù)檢測到的反射信號的頻率、幅值及反射波的時間等特征,可以確定錨桿的錨固狀態(tài)及施工缺陷。檢測時,應用JL-MG錨桿密實度檢測儀進行檢測。
2檢測數(shù)據(jù)分析處理
檢測錨桿的數(shù)據(jù)根據(jù)彈性波理論進行信號分析處理,提取被檢測錨桿的特征信號,并根據(jù)提取的信號來判斷錨桿的檢測長度及錨固的質量缺陷和缺陷的位置。然后,根據(jù)入射波的能量與反射波的能量以及錨桿的長度、錨固圍巖的類型、入射波的頻率來計算錨桿錨固的密實度。
根據(jù)提取錨桿的特征信號,對錨桿的錨固質量大體可分為優(yōu)、良、合格、不合格四個等級。
3錨桿檢測在滬蓉西高速公路的作用
3.1錨固質量監(jiān)測作用。錨桿無損檢測技術可以是工程質量預控和監(jiān)督的有效手段。隨著無損檢測可靠性的提高,其檢測結果是普遍使用的一種質量處理的依據(jù),而且越來越多的工程已將其作為施工過程中的質量控制手段,使錨桿無損檢測技術介入施工管理中。
3.2錨桿無損檢測可以是錨桿工程評定和質量評估的重要依據(jù)通過對現(xiàn)場試驗錨桿進行測試,在參考錨桿的長度及注漿質量為已知的情況下,并且對所用的錨桿類型和圍巖條件進行對比試驗,以此為標準來評判錨桿工程質量,可使檢測結果更為準確真實。
3.3改進錨桿和錨固方法的作用。錨桿無損檢測可以對巖石錨桿和灌漿的整體狀況進行檢測和分類,還可以測定巖石錨桿的長度?,F(xiàn)場試驗表明,錨桿的一些施工方法在一些圍巖施工條件不一定能完全達到預想的要求,這樣,錨桿無損檢測可以用來評估錨桿的錨固技術,并選擇最佳的錨固方法。
4錨桿無損檢測在滬蓉西高速公路應用的建議
基于現(xiàn)階段工程建設情況的特點,本著“立足現(xiàn)有,發(fā)展高新,綜合應用,不斷開拓”的原則,我們認為,在工程質量監(jiān)督與控制中,應充分發(fā)揮無損檢測的特點,加大對其應用的頻度,從而進一步加強對工程質量監(jiān)督與控制的力度,保證工程的質量,使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟社會效益。
4.1健全相應的無損檢測機構和組織,配備技術人員,為開展無損檢測工作打下基礎。檢測是為工程質量監(jiān)督服務的,為了提高監(jiān)督的科學性和公正性、權威性,就必須依靠檢測這一科學手段。因此,我們認為各質監(jiān)機構均應將無損檢測業(yè)務作為必備指標來加以建設和完善,籌建與質監(jiān)科室相對獨立的無損檢測室,一方面配合質監(jiān)工作,另一方面也可對質監(jiān)工作的工作質量進行內(nèi)部監(jiān)督。其人員組成要相對穩(wěn)定,必須經(jīng)過檢測培訓。
4.2加強無損檢測理論與方法的研究,提高檢測的準確度和實用性,為無損檢測的發(fā)展奠定基礎。鑒于無損檢測技術的現(xiàn)狀和科學檢測技術的不斷發(fā)展,搞好無損檢測工作必須以大量事實檢測案例來加以總結和論證。因此,這一過程要求我們一要不斷積累工作經(jīng)驗,二要與各科研和檢測機構加強密切聯(lián)系和協(xié)助,做到“資源共享、信息互通”,只有這樣才能在不斷總結的基礎上,提高檢測的準確度和實用性。
4.3依托于滬蓉西高速公路開展錨固質量檢測和錨桿、錨桿加固邊坡效果評價及型式選擇以及錨桿、錨桿防腐技術開發(fā)研究。通過分析,總結目前公路邊坡中主要應用的錨固形式,分析各種錨固結構的應用特點,研究節(jié)理邊坡錨固機理,以及錨固體系整體效應、群錨效應,建立公路邊坡錨固體系的選型方法,確定錨固體系設計中的關鍵因素。建立更準確的錨桿錨固缺陷用反射波法進行檢測分析方法,通過現(xiàn)場測試檢測試驗,建立更好的評價錨桿錨固質量的工程分級標準。
通過近年對巖土錨固系統(tǒng)質量無損檢測與智能診斷技術的研究,以及現(xiàn)代檢測技術和信息處理技術的綜合應用,在一定程度上掌握了錨固系統(tǒng)的安全質量保障體系評價及實時監(jiān)測技術應用,開發(fā)了錨固系統(tǒng)質量智能診斷技術,并研制了相應的軟件。在錨固系統(tǒng)監(jiān)測理論、技術進步和應用方面取得了創(chuàng)新性成果。相信該項技術具有廣闊的應用前景。
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