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論文導(dǎo)讀:為保證邊坡穩(wěn)定和公路的正常運(yùn)營(yíng),在公路建設(shè)期對(duì)重點(diǎn)邊坡進(jìn)行了錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力總體情況如表1所示,據(jù)表可知,各標(biāo)段錨索預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定后的有效應(yīng)力變化范圍為23.8%~83.9%,平均為60.1%,錨索預(yù)應(yīng)力損失比例較大。
關(guān)鍵詞:錨索預(yù)應(yīng)力,碎裂巖體,預(yù)應(yīng)力損失
0.前言
某高速公路沿線(xiàn)及其兩側(cè)地貌以低山丘陵為主,全線(xiàn)以挖方為主,以路塹形式穿越丘陵區(qū),高邊坡路段很多?辈旖衣堵穳q頂部以硬塑狀殘坡積亞粘土及全風(fēng)化巖為主,下部以強(qiáng)~弱風(fēng)化粉砂巖、礫巖為主,邊坡類(lèi)型基本為類(lèi)土質(zhì)邊坡和二元結(jié)構(gòu)邊坡。原巖結(jié)構(gòu)松散,局部呈半巖半土,遇水后極易軟化導(dǎo)致強(qiáng)度降低,易產(chǎn)生滑坡、滑塌和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。
該項(xiàng)目高邊坡加固防護(hù)采用了大量的(預(yù)應(yīng)力)錨桿(索)框格梁體系,錨索材料采用1860 MPa級(jí)高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力無(wú)黏結(jié)鋼鉸線(xiàn),直徑15.24 mm,內(nèi)錨固段長(zhǎng)10 m或12m,單根錨索設(shè)計(jì)噸位400~600kN,錨索錨具采用OVM型。為保證邊坡穩(wěn)定和公路的正常運(yùn)營(yíng),在公路建設(shè)期對(duì)重點(diǎn)邊坡進(jìn)行了錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。
1.錨索預(yù)應(yīng)力變化情況分析
1.1 錨索預(yù)應(yīng)力總體情況
該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力總體情況如表1所示,據(jù)表可知,各標(biāo)段錨索預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定后的有效應(yīng)力變化范圍為23.8%~83.9%,平均為60.1%,錨索預(yù)應(yīng)力損失比例較大。
表1 錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)情況一覽表
邊坡里程樁號(hào) | 所處邊坡級(jí)數(shù) | 錨索長(zhǎng)度(m) | 錨索計(jì)編號(hào) | 設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力(kN) | 穩(wěn)定有效應(yīng)力(kN) | 有效應(yīng)力率 |
K84+800 | 三級(jí)邊坡 | 20 | 7091# | 400 | 289.40 | 72.4% |
20 | 7475# | 400 | 287.10 | 71.8% | ||
二級(jí)邊坡 | 18 | 7473# | 400 | 210.29 | 52.6% | |
18 | 7474# | 400 | 189.00 | 47.3% | ||
K85+420 | 三級(jí)邊坡 | 28 | 7257# | 600 | 143.04 | 23.8% |
24 | 7258# | 600 | 448.09 | 74.7% | ||
二級(jí)邊坡 | 26 | 7256# | 600 | 503.49 | 83.9% | |
20 | 7260# | 600 | 489.11 | 81.5% | ||
K106+040 | 三級(jí)邊坡 | 23 | 7470# | 400 | 180.51 | 45.1% |
23 | 7471# | 400 | 191.78 | 47.9% |
為進(jìn)一步揭示該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力的實(shí)際情況,以下從錨索鎖定階段和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)階段兩個(gè)階段對(duì)錨索應(yīng)力進(jìn)行總結(jié)分析。
1.2 預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定損失
表2為邊坡錨固中錨索預(yù)應(yīng)力鎖定損失的監(jiān)測(cè)結(jié)果,從表中可以看出,設(shè)計(jì)鎖定應(yīng)力為400kN和600kN的錨索鎖定損失值變化范圍均較大,平均損失值為56.5kN和110.19kN。文獻(xiàn)[1]在加固處理侏羅統(tǒng)破碎熔結(jié)凝灰?guī)r邊坡體時(shí),22~23m長(zhǎng)度的錨索的鎖定損失值變化范圍為72.29kN~85.07kN,相比之下,該項(xiàng)目錨索鎖定損失率較高。論文參考網(wǎng)。
在錨索張拉過(guò)程中,張拉荷載通過(guò)外錨墩和錨固段傳遞到巖體中,使錨索張拉影響范圍內(nèi)的巖體處于受壓狀態(tài)。據(jù)分析,當(dāng)錨索的張拉荷載傳遞到巖石表面后,將沿錨索孔的深度方向擴(kuò)展,同時(shí)向四周擴(kuò)散,碎裂結(jié)構(gòu)巖體在錨力作用下巖體壓縮變形顯著,導(dǎo)致錨索應(yīng)力松弛明顯。該項(xiàng)目邊坡巖體風(fēng)化程度高,巖體強(qiáng)度低且裂縫發(fā)育,這是錨索預(yù)應(yīng)力鎖定損失率偏高的主要原因。論文參考網(wǎng)。
表2 錨索預(yù)應(yīng)力鎖定損失監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表
邊坡里程樁號(hào) | 所處邊坡級(jí)數(shù) | 錨索計(jì) 編號(hào) | 錨索長(zhǎng)度(m) | 設(shè)計(jì)鎖定 應(yīng)力(kN) | 鎖定時(shí)損失值(kN) | 鎖定時(shí) 損失率 |
K84+800 | 三級(jí)邊坡 | 7091# | 20 | 400 | 57.92 | 14.5% |
7475# | 20 | 400 | 6.32 | 1.6% | ||
二級(jí)邊坡 | 7473# | 18 | 400 | 115.51 | 28.9% | |
7474# | 18 | 400 | 104.95 | 26.2% | ||
K106+040 | 三級(jí)邊坡 | 7470# | 23 | 400 | 30.81 | 7.7% |
7471# | 23 | 400 | 23.46 | 5.9% | ||
K85+420 | 三級(jí)邊坡 | 7257# | 28 | 600 | 182.92 | 30.5% |
7258# | 24 | 600 | 219.12 | 36.5% | ||
二級(jí)邊坡 | 7256# | 26 | 600 | 73.12 | 12.2% | |
7260# | 20 | 600 | 74.43 | 12.4% |
1.3 鎖定后錨索預(yù)應(yīng)力的變化規(guī)律
圖1是該項(xiàng)目部分錨索預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)圖,圖中反映出錨索預(yù)應(yīng)力變化有明顯的階段性,即預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段和相對(duì)穩(wěn)定階段,緩慢損失階段持續(xù)的時(shí)間約為30天。
表3是7256#錨力計(jì)預(yù)應(yīng)力損失速率分析表,據(jù)表可知,在錨索鎖定后的0.21小時(shí)內(nèi),預(yù)應(yīng)力損失速率遠(yuǎn)大于鎖定后15天內(nèi)的損失速率。這表明在錨索預(yù)應(yīng)力進(jìn)入緩慢損失階段之前,存在一個(gè)預(yù)應(yīng)力快速損失階段,據(jù)文獻(xiàn)[1]的分析和結(jié)合該項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果,可以推斷錨索鎖定后2~3小時(shí)內(nèi)預(yù)應(yīng)力處于快速損失階段。因此,在錨索鎖定后,其預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間變化存在3個(gè)階段,第一階段是鎖定后2~3小時(shí)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力快速損失階段;第二階段是鎖定后約30天的預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段;第三階段是預(yù)應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定階段。
表3 7256#錨力計(jì)預(yù)應(yīng)力損失速率分析表
觀測(cè)天數(shù) | 觀測(cè)時(shí)間 | 相差天數(shù) | 預(yù)應(yīng)力(kN) | 預(yù)應(yīng)力損失值(kN) | 相差時(shí)間(h) | 損失速率(kN/h) |
2009/9/27 | 12:41 | 570.29 | ||||
2009/9/27 | 12:52 | 0 | 567.12 | 3.17 | 0.07 | 45.286 |
2009/9/27 | 13:24 | 0 | 562.90 | 4.22 | 0.21 | 20.095 |
2009/10/12 | 16:10 | 15 | 511.96 | 50.94 | 362.77 | 0.140 |
2009/10/30 | 9:10 | 18 | 502.33 | 9.63 | 425.00 | 0.023 |
2009/11/19 | 16:40 | 20 | 496.17 | 6.16 | 487.50 | 0.013 |
1.3.1 預(yù)應(yīng)力快速損失階段
圖2是錨索鎖定后的一段時(shí)間內(nèi)有效預(yù)應(yīng)力的變化情況,從圖中可看出,在鎖定后前兩個(gè)小時(shí)內(nèi),錨索預(yù)應(yīng)力損失速率較快;鎖定兩小時(shí)后,損失速率明顯下降。
1.3.2 預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段
表4是該項(xiàng)目部分錨索在預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段預(yù)應(yīng)力變化情況統(tǒng)計(jì)表,表中反映出在預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段,400kN和600kN錨索預(yù)應(yīng)力平均下降了18.65kN和 32.56kN,分別為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的4.7%和5.4%。此結(jié)果與文獻(xiàn)[2]在軟巖中張拉完成后10d內(nèi)的平均減小幅度4%~10%較一致。
表4 預(yù)應(yīng)力緩慢下降階段損失率統(tǒng)計(jì)表
所屬標(biāo)段 | 邊坡里程樁號(hào) | 所處邊坡級(jí)數(shù) | 錨索長(zhǎng)度(m) | 錨索計(jì)編號(hào) | 設(shè)計(jì)鎖定應(yīng)力(kN) | 預(yù)應(yīng)力緩慢下降階段損失量(kN) | 預(yù)應(yīng)力損失率 |
23標(biāo) | K84+800 | 三級(jí)邊坡 | 20 | 7091# | 400 | 21.23 | 5.3% |
20 | 7475# | 400 | 14.42 | 3.6% | |||
二級(jí)邊坡 | 18 | 7473# | 400 | 17.36 | 4.3% | ||
18 | 7474# | 400 | 21.59 | 5.4% | |||
K85+420 | 三級(jí)邊坡 | 28 | 7257# | 600 | 35.66 | 5.9% | |
24 | 7258# | 600 | 32.4 | 5.4% | |||
二級(jí)邊坡 | 26 | 7256# | 600 | 29.63 | 4.9% |
1.3.3 預(yù)應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定階段
在預(yù)應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定階段(見(jiàn)圖1),受降水、氣溫和重型機(jī)械振動(dòng)影響下,錨索預(yù)應(yīng)力起伏不定,但基本保持在一個(gè)穩(wěn)定值附近,而且?guī)讞l曲線(xiàn)變化情況基本一致。論文參考網(wǎng)。
2.預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制要點(diǎn)
針對(duì)該項(xiàng)目錨索施工質(zhì)量相對(duì)較差的情況,結(jié)合錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果,總結(jié)出以下施工質(zhì)量控制措施,以供其它項(xiàng)目參考。提高對(duì)錨索張拉施工的質(zhì)量控制意識(shí)。在工程實(shí)踐中,監(jiān)理與業(yè)主對(duì)錨索的質(zhì)量控制往往側(cè)重于錨索長(zhǎng)度與注漿質(zhì)量的控制,而忽視了張拉施工的質(zhì)量控制。每個(gè)邊坡隨機(jī)挑選兩到三根錨索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力觀測(cè),根據(jù)觀測(cè)結(jié)果要求施工單位進(jìn)行二次補(bǔ)張拉。據(jù)前文分析可知,該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力損失大部分發(fā)生在錨索鎖定時(shí)和鎖定后短時(shí)間內(nèi),損失率約為設(shè)計(jì)鎖定荷載的20%左右,由此可見(jiàn),對(duì)于類(lèi)似該項(xiàng)目地層條件的邊坡,在錨索張拉鎖定3~7d后進(jìn)行補(bǔ)償張拉是消除預(yù)應(yīng)力損失的有效辦法?蛄荷襄^墊墩因模板支擋和混凝土振搗難度大,施工質(zhì)量往往不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度,在錨索張拉過(guò)程中容易出現(xiàn)錨墊墩破裂的問(wèn)題。因此,施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)錨墊墩的質(zhì)量控制,不得將錨墊墩與框梁分開(kāi)施工。
3.結(jié)論
該項(xiàng)目各標(biāo)段錨索預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定后的有效錨索預(yù)應(yīng)力變化范圍為23.8%~83.9%,平均為60.1%,監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力損失較大,這主要是該項(xiàng)目邊坡巖質(zhì)多為碎裂結(jié)構(gòu)所致。該項(xiàng)目錨索預(yù)應(yīng)力鎖定損失率偏高,400kN錨索損失值變化范圍為6.32kN~ 115.51kN,平均為56.5kN,損失率為14.1%;600kN錨索損失值變化范圍為73.12kN~182.92kN,平均為110.19kN,損失率為18.4%。錨索預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間變化存在3個(gè)階段,第一階段是鎖定后1~2小時(shí)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力快速損失階段;第二階段是鎖定后約30天的預(yù)應(yīng)力緩慢損失階段,此階段的錨索預(yù)應(yīng)力損失率為5%左右;第三階段是預(yù)應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定階段。對(duì)于類(lèi)似該項(xiàng)目地層條件的邊坡,在錨索張拉鎖定3~7d后進(jìn)行補(bǔ)償張拉是消除預(yù)應(yīng)力損失的有效辦法。
參考文獻(xiàn)
[1]朱晗迓,孫紅月,汪會(huì)幫等.邊坡加固錨索預(yù)應(yīng)力變化規(guī)律分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(16):2 756-2 760.
[2]宋修廣,張宏博,黃茂松,李英勇.軟巖邊坡加固中錨索預(yù)應(yīng)力變化影響因素分析[J].公路交通科技,2004,21(7):42–45.