1工程概况云桂铁路云南段YGT-3标段正线起讫点桩号为DK407+070~DK473+300,线路长度为64.571 km(短链1.659 km),该工程标段隧道共22座38 443 m;正线桥梁共27座7 986 m,正线桥隧比重为71.9%。标段沿线地质构造复杂,岩体破碎,不良地质发育,主要不良地质有滑坡、岩堆、危岩落石、岩溶、人为坑洞、顺层、断层及大变形等。因此,设计土质、软质岩、节理裂隙发育的硬质岩路堑边坡防护需施作锚索框架梁。2极限抗拔试验的目的(1)明确施工边坡处地层中锚索的安全系数、极限承载力。(2)揭示施工部位的地层条件存在影响锚索锚固力的各类因素、影响程度。(3)对每个部位施工锚索工程的施工工艺进行检验。(4)核对工程设计的参数,为后期锚固工程施工的动态设计提供相关的参考数据,保障锚固工程的设计合理、施工安全、经济成本。3试验方案(1)试验地点:根据地质情况,结合现场实际情况,所选试验地点与主体边仰坡地质情况基本相符。(2)试验锚索参数:根据设计及地质情况,试验锚索选锚固长2.5 m,锚索自由段长4.0 m,锚索下料长8 m,索体倾角水平向下15° ,锚索试验根数6根。(3)试验设备:本次试验采用YQC150C-200型穿心式千斤顶、xy-2pc地质钻机、ZB4-500型高压电动油泵、对应标定的油压表,使用游标卡尺、直尺测量锚索位移。(4)试验荷载:试验最大荷载取锚杆杆体承载力标准值的0.8倍(1 041.6 kN)。张拉试验采用循环加、卸载法,整体张拉。4试验工序试验施工工序:钻孔→清孔→锚索制作→锚索安装→注浆→锚垫板安装→锚索张拉→数据采集、记录→数据分析→结论[1]。4.1钻孔根据选定试验锚索点确定锚孔位置,准确安装固定钻机,钻孔采用冲击式钻机干钻。锚孔直径为130 mm,深度不小于6.7 m。4.2清孔成孔后,采用高压风吹清孔,确保孔内无尘渣、积水。4.3制索截取5束8 m钢绞线,锚索头部使用Ф42铁管制作60° 导向锥,在锚索的锚固段每间隔1 m设置1个护中环,加工材料采用聚乙烯塑料板,厚20 mm,每个扩张环中间锚索采用细铁丝绑扎;锚索自由端的每根钢绞线均穿套1根Ф20~22 mm规格的PVC塑料保护管,在保护管两端10~20 cm范围内注满黄油,再采用工程胶布外绕封闭固定。4.4锚索安装采用人工下锚体的方式,将锚索插入锚孔内,距离孔底0.2 m居中安放,在锚孔外预留钢绞线长1.5 m。4.5锚索注浆锚索注浆采用M40水泥砂浆(锚杆M35水泥砂浆),注浆采用一次孔底返浆法,注浆密实饱满。4.6锚垫板安装待注浆完成后,对锚孔周边50 cm内的岩面延坡面进行找平,安装2块400 mm×400 mm×20 mm割孔钢板充当锚垫板,垫板使用锚筋支撑加固,确保垫板紧贴岩面,且钢绞线沿垫板中心伸出。4.7锚索张拉张拉前进行锚具安装,将锁具锁上,人力使用工作锚将锁片压紧,对坡体和张拉前方采取临时性的安全防护。待锚孔注浆达到设计强度的70%后进行张拉试验。张拉机具在张拉施工前须进行标定,防止产生应力误差,本工程锚索拉拔试验分为6次3级进行。锚索在张拉过程中,逐级加载,每级加载为循环荷载,预估最大试验荷载取杆体承载力的0.8倍,约1 302 kN。先对锚索施加一个初始的荷载,确定锚头位移的初始读数并记录。待张拉施加到第一级的荷载时,记录锚头的位移值,再卸载到初始荷载并记录位移值,按序根据加荷的等级进行加载、卸载,增加一级荷载均须稳定5 min。荷载增加至每次末级累加值时须稳定10 min,该过程中在各个时间段内及时测读并记录锚头的位移值[2]。加载应保持平稳,速率掌控在0.1 倍/min设计值,卸载的速率不超出0.2 倍/min设计值。张拉时每级荷载钢绞线的伸长值、稳定过程的伸长值均应及时记录,将记录伸长值与理论伸长值进行对比。每等级实际伸长值与理论伸长值的比对中,实际伸长值不能超出理论伸长值的±6%,如超出需查明原因并进行相应的处理。具体加荷等级与观测时间如表1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.017.T001表1锚索基本试验加荷等级与观测时间加荷标准加载最大加载量卸载初始荷载/%———10———第一循环/%10——30——10第二循环/%10203040302010第三循环/%10304050403010第四循环/%10305060504010第五循环/%10306070605010第六循环/%10306080706010观测时间/min55510555在锚索的拉拔试验施作过程中,出现下列情况时,视为破坏并立即终止加载。(1)锚头位移出现不收敛;(2)锚固体从岩土层中拔出;(3)锚索(杆)从锚固体中拔出;(4)锚头的位移总量超出设计的允许值;(5)进行下一级荷载时,产生的锚头位移增量超出上一级进行荷载时产生的位移增量的2倍;(6)锚索张拉过程中材料出现拉断。4.8数据记录锚索施工的张拉试验应根据循环加卸荷载等级与位移观测表实施,每增加荷载后至少5 min后进行观测,在观测的时间段内,测读的锚头位移次数不少于2次。锚头的位移量不超过0.1 mm时,再施加下一级荷载,否则会加长观测时间。锚头的位移量在2 h时间内小于2.0 mm时,方可施加下一级荷载,应同步记录锚索每级荷载时对应的伸长量[3]。5数据整理及讨论5.1绘制荷载与位移曲线根据锚索抗拔试验结果,按照荷载对应的锚头位移列表进行整理,绘制锚索荷载-位移(P-S)曲线图、锚索-弹性(塑性)位移(P-Se、Sp)曲线图。试-1荷载位移P-S曲线如图1所示,试-1荷载-弹性、塑性位移如图2所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.017.F001图1试-1荷载位移P-S曲线10.3969/j.issn.2096-1936.2021.08.017.F002图2试-1荷载-弹性、塑性位移5.2讨论5.2.1锚索极限荷载力确定本次拉拔试验中,6孔试验孔加载至锚索索体承载力标准值的80%时仍未破坏,锚索的极限荷载力取最大试验荷载,即锚索极限荷载力1 041.6 kN。5.2.2岩层与锚固黏结强度通过试验取得的锚索极限荷载,计算岩层与砂浆锚固体间的极限抗剪强度,岩层与砂浆锚固体的极限抗剪强度大于设计要求强度1.00 MPa。5.2.3锚索的安全系数通过极限抗剪强度,计算设计锚索极限荷载是否满足锚固工程稳定、安全的需要,永久锚杆(锚索)最小安全系数为2.2。(1)锚固段8 m,设计孔径130 mm,施加预应力N1为880 kN,岩层与砂浆锚固体间极限破坏荷载为3 330.91 kN。安全系数K1为3.7。由于3.7>2.2,故设计参数满足锚固工程稳定、安全的需求。(2)锚固段7 m,设计孔径130 mm,施加预应力N1为880 kN,岩层与砂浆锚固体间极限破坏荷载为2 914.55 kN。安全系数K2=3.3。由于3.3>2.2,故设计参数满足锚固工程稳定、安全的需求。6结语综上所述,锚索拉拔试验为多循环加载卸载过程,操作与记录较为烦琐,现场管理人员及操作人员在试验过程中须细心谨慎,顺利完成锚索试验。在拉拔试验中,锚垫板安装决定了试验能否成功,在锚垫板安装前,须对试验孔岩面进行找平,且凿至稳固岩层。建议采用20 mm厚的割孔钢板作为锚垫板,采用锚杆将钢垫板固定在岩面,确保钢板紧贴岩面、钢绞线顺直穿出。

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