中建四局第六建筑工程有限公司 安徽合肥 230011
摘要：锚杆锚固技术正在世界各地的隧道、采掘、高边坡和深基坑等工程支护中广泛应用，其使用范围由较完整的围岩到破碎、松软岩体中的地下结构。锚杆锚固质量及受力状态的检测大多仍然停留在破坏性拉拔试验阶段，这种检测手段既费工又费时，对加固的岩体也产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用。
关键词：锚杆；无损检测；锚固质量
1 工程简介
新建铁路山西中南部铁路通道大田庄1号隧道位于山东省沂源县南麻镇大田庄村西南侧。隧道起讫里程为DK1093+685～DK1095+975，全长2290米，最大埋深162米。隧道穿越低山丘陵区，冲沟发育，地面高程309.2～504.1m之间，丘坡自然坡度较陡，纵向自然坡脚一般为20～60o。
2 锚杆检测技术和方法现状
目前我国锚杆锚固质量及受力状态的检测大多仍然停留在利用液压千斤顶进行破坏性拉拔试验阶段，这种检测手段既费工又费时，更重要的是这种检测手段对经锚杆加固的岩体产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用，对软岩或较破碎岩层尤为不利。
3 锚杆无损检测理论
3.1 无损检测技术
3.1.1 无损检测技术的主要功能：(l)利用无损探伤检测技术找出构件的表面或内部的缺陷，并能对缺陷进行定性或定量分析。(2)材质检查用无损检测技术能测定材料的物理性能、机械强度和组织结构。(3)构件的几何尺寸、涂层或镀层厚度、表面腐蚀状态、硬化层深度和应力应变状态都能用无损检测来测定。(4)进行现场动态检测，将缺陷变化信息连续地提供给检侧者以实行监控。
3.1.2 采用无损检测技术可以达到地目的：(1)降低产品成本。(2)提高安全可靠性。(3)改进制造工艺。近些年来，无损检测技术越来越受到人们的普遍重视，在航空与航天、核技术、武器系统、电站设备、铁道与造船、石油与化工、锅炉与压力容器、建筑、冶金和机械制造等工业中应用的极为广泛。
3.2 锚杆的失锚类型
在锚杆施工中由于各种原因，会出现各种失锚现象，主要包括：(1)杆体断裂失锚，这种失锚现象约占2%，主要表现：锚杆杆体材质差，不能承受围岩应力而断裂;采用车丝法加工丝扣时，破坏杆体的结构，致使丝扣段易产生应力集中而断裂。(2)托板失效约占%5～6%，有3种情况:托板材质差碎裂失效;托板尺寸、厚度达不到设计要求，强度降低变形失效;托板与杆体脱离失锚。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(3)螺母失效约占5%，主要表现:螺母扭力太小、扭矩不够，托板不能紧贴岩面(预紧力小)失锚。(4)粘结失效约占4～8%，表现为:操作时，搅拌不充分或工序不当，造成锚固力下降;眼孔深度、直径与锚固剂直径不匹配，杆体凝结面积小;眼孔内岩尘、水等杂质未清理干净，使锚固剂粘结性能降低;锚固剂质量差，粘结性能低。此外，爆破、重型机械发生的冲击引起的锚杆预应力损失量，较之长期静荷载作用引起的预应力损失量可能大得多，对保持锚杆预应力和锚固体的锚固力，都具有不利影响。
4 锚杆质量检测
4.1 检测方法
检测锚杆长度和砂浆饱和度可选用声波反射法。由于采用声频应力波反射法检测锚杆长度和注浆饱满度受到的干扰因素很多。为了达到较好的检测效果，在使用前，需要先结合拉拔试验成果，对比分析信号与锚固质量的关系。
4.2 检测方法技术应符合下列要求
4.2.1 检测抽样率不宜少于锚杆总数的10%，且不少于10根。若检测不合格的数超过抽测总数的20%时，应对余下的全部锚杆进行检测。
4.2.2 工程的重要部位、地质条件较差部位、锚杆施工较困难的部位应加密检测。宜在地质条件相同、施工工艺相近的工区制作一定数量试验锚杆进行试验。
4.2.3 现场检测应符合下列要求
检测锚杆的外露长度要求0.2～0.3m，检测前对锚杆杆头进行细加工，凿去表面浮浆使之平整。有挂网或喷射混凝土层时，将检测锚杆与挂网分开，并凿除焊接点。选择端发端收、侧发侧收、端发侧收三种方式进行对比检测。每一锚杆的三种检测方式均重复测试三次，三次信号基本一致，则进行下一根锚杆的检测。当锚杆长度小于10m时，检测长度相对误差小于5%；当锚杆长度大于10m时，检测长度相对误差应小于10%。当存在单个砂浆缺陷时，检测砂浆饱和度精度应大于90%；当存在多个砂浆缺陷时，检测砂浆饱和度精度应大于80%。
5 检测资料处理
长度分析可分别得出自由段和锚固段长度。通过对比分析端发端收、侧发侧收、端发侧收三种方式的波形，将地层结构的反射信号与锚秆底端或不密实砂浆段的反射信号区分开来。结合波形特征和频率特征，对砂浆饱和度进行综合判定。成果图件包括抽检锚杆位置分布图、锚杆检测原始波形、锚杆长度和砂浆饱和度的分析评价结论。
6 现场检测情况
6.1 现场锚杆无损检测照片
图1 安装接收探头 图2 电动激振力锤打击锚杆
图3 锚杆检测信号波形图
6.2 现场锚杆检测信号波形图见图3
7 结论
以该工程大田庄1号隧道锚杆长度和注浆饱满度检测为例，均为全长粘结性锚杆，围岩级别为：Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级。施工根数约为40000根，总长约为120000米，对其中4000根锚杆进行了无损检测抽检，检测长度约12000米。经测试与分析，所抽检锚杆中92.5%波形规则，砂浆(药卷)饱满密实，灌浆评价为优；4.5%波形较规则，局部有较弱的反射波，砂浆(药卷)较饱满，灌浆评价为良；2.5%波形欠规则，局部有较强的反射波，说明局部砂浆(药卷)有缺陷，灌浆评价为合格；0.5%波形不规则，底部有较强的反射波，反射波为极大幅S波反射，有空浆或砂浆(药卷)不饱满现象，灌浆评价为不合格。总体评价检测锚杆长度合格率为96.75%，注浆饱满度合格率为96.4%，锚杆施工质量等级评定C级以上（A+B+C）为95.25%。
8 结尾
采用无损检测法检测隧道锚杆，能够不受时间、地点的限制及时地进行，同时还能提供较为全面的锚固状况信息，这对施工单位控制并提高施工质量是一种有效的控制手段。经过该铁路隧道锚杆无损检测一年多的实践，取得了很好的效果。采用该方法可以方便快捷的判断锚杆的长度和灌浆饱满度，确保锚杆支护工程的施工质量，与传统的检测方法相比具有明显的优点，是一种很有发展前途的检测方法。
参考文献：
[1]汪明武,王鹤龄《无损检测锚杆锚固质量的现场试验研究》.水文地质工程地质,1998,(01)
[16]张昌锁,李义,赵阳升《锚杆锚固质量无损检测中的激发波研究》.岩石力学与工程学报,2006,(06)
论文作者:王玉松
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/10/2
标签：锚杆论文; 锚固论文; 砂浆论文; 长度论文; 波形论文; 反射论文; 围岩论文; 《防护工程》2019年第6期论文;