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摘要：预应力锚索工艺性试验既能揭示影响锚索承载力的缺陷、验证设计参数，又能优化施工工艺、加快施工进度，从而节约成本、提高经济效益。本文结合深茂铁路江门至茂名段4标DK194+343.4- 391.3左侧边坡预应力锚索施工工艺性试验，对预应力锚索施工工艺及注意事项进行总结提炼，为类似结构施工提供支撑。
关键词：预应力锚索；张拉；压浆；工艺性试验
预应力锚索近年来在高路堑边坡加固，特别是既有线边坡整治工程中得的越来越广泛的应用。它是一种主要承受拉力的构件，通过钻孔、传束、锚固段注浆加固、自由段钢绞线张拉及锁定，将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉力产生预应力，提高围岩的整体性及内在抗力，从而达到围岩稳定或限制其变形的目的。《客货共线铁路路基工程施工技术指南》中明确规定：预应力锚索正式施工前，应按设计要求进行工艺性试验，确认其能达到设计要求后，确定钻孔、注浆等施工参数。本文以深茂铁路江门至茂名段4标DK194+343.4-391.3左侧边坡预应力锚索工艺性试验为例，简要介绍锚索工艺性试验流程，并对预应力锚索施工工艺及参数进行总结，为相似结构提供参考。
1 工程概况
DK194+343.4-391.3位于深茂铁路江门至茂名4标二分部管段，段落长47.9m。该段路基属于高路堑路基，最大开挖深度为26.5m，开挖过程中边坡多次发生顺层、垮塌现象。共设置四级边坡，一至四级边坡防护形式分别为桩板墙、锚索框架梁、锚杆框架梁、混凝土拱形骨架。其中：二级边坡的预应力锚索长18m，孔径为130mm，间距3m。锚索自由段长10m、锚固段长8m，倾角15°-20°。锚索体一束由3根Φ15.2mm钢绞线组成，锚索设计吨位300KN,锚孔采用M40水泥砂浆灌注。如图1 预应力锚索结构图所示。
图1 预应力锚索结构图
2 锚索工艺性试验总体安排
该段落长度47.9m，共布置有17排锚索，每排3根，共计51个孔。按照《客货共线铁路路基工程施工技术指南》中“试验锚索数为工作锚索的3%，且不少于3束”的规定，需设置3个试验孔做拉拔试验。故在该段边坡DK194+350、DK194+370、DK194+390处设置3个试验孔，试验孔编号分别为1#、2#、3#。
预应力锚索试验按钻孔及穿束、锚固注浆、锚具工作台施工、拉拔试验验收等四个主要工序依次进行。
3 预应力锚索工艺性试验过程
3.1 钻孔及穿束
1#、2#、3#试验孔均采用风动钻进，禁止采用水冲钻进，确保锚索施工不恶化边坡岩体的工程地质条件，并保证孔壁的粘结性能。锚孔钻造结束并经现场监理工程师对孔径、深度、倾角检验合格后，方可进行钢绞线穿束工作。
3.2锚固注浆
放入锚索束后，及时锚固注浆。结合设计图纸要求，试验孔锚固砂浆选用M40水泥砂浆，配合比为：水泥：粉煤灰：砂：水：外加剂=438:110:1330:168:3.84。注浆采用孔底注浆法，中途不得停浆，注浆压力宜为0.6～0.8Mpa，砂浆灌注应饱满密实。第一次注浆完毕，水泥砂浆凝固收缩后，孔口应进行补浆。
3.3锚具工作台施工
锚具工作台采用C35混凝土现场浇筑，几何尺寸为1.2*1.2*0.4m。锚具工作台台面以下3cm处增设一层ф6钢筋网（40×40cm），并设3根ф6钢筋垂直工作面布置加强平台与框架的联结，长10～30cm。在锚孔周围钢筋较密集，砼浇注要仔细振捣，保证质量。
3.4拉拔试验验收
3.4.1 试验准备
（1）锚索锚固砂浆强度要求
在进行锚索拉拔试验前，必须确保试验孔锚固砂浆的强度达到设计强度的90%以上。
（2）试验设备及加载装置
本次锚索拉拔试验主要采用ML50锚杆（索）拉力计进行。锚索试验的千斤顶和油泵、测力计、应变计和位移计等计量仪表应在试验前进行计量检定合格，且精度经过确认，并在试验期间保持不变。
ML50锚杆（索）拉力计线性回归方程为Y=0.11295X+0.65359。
（3）试验荷载值的确定
根据深圳至茂名铁路江门至茂名段新建工程工作联系单（2015）第35号，该段锚索设计拉拔力为210KN，进行锚索拉拔工艺性试验时的试验荷载取设计拉拔力的1.2倍即252KN。
3.4.2 试验过程
根据《岩土锚索与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015），锚索拉拔试验应采用多循环张拉方式，其加荷、持荷、卸荷应符合下列规定：
（1）预加的初始荷载应取最大试验荷载的0.1倍，分5-8级加载到最大试验荷载。每级荷载持荷时间宜为10min，加载、持荷和卸荷模式如下图所示：
图2预应力锚索拉拔试验加载、持荷和卸载示意图
（2）试验中的加荷速度宜为50KN/min-100KN/min；卸荷速度宜为100KN/min-200KN/min。
结合上述规定，该段锚索拉拔试验荷载为252KN。根据拉力计回归方程（Y=0.11295X+0.65359），可得油压表读数见下表1所示：.
加荷速度按照100KN/min控制，卸荷速度按照150KN/min控制，即加荷速度按照0.20MPa/s控制,卸荷速度按照0.29MPa/s控制。1#试验孔拉拔过程如下：
（1）启动油泵，加压至要求预加的初始荷载3.5MPa，持荷2min。
（2）按照0.20MPa/s将荷载由0.1级（3.5MPa）增加至0.3级（9.19MPa），然后保持0.3级荷载不变，持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为16。
（3）将荷载由0.3级（9.19MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（4）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为28。
（5）将荷载由0.5级（14.89MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（6）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.5级（14.89MPa）加载至0.6级（17.73MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为79。
（7）将荷载由0.6级（17.73MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（8）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.5级（14.89MPa）加载至0.6级（17.73MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.6级（17.73MPa）加载至0.7级（20.58MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为120。
（9）将荷载由0.7级（20.58MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（10）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.5级（14.89MPa）加载至0.6级（17.73MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.6级（17.73MPa）加载至0.7级（20.58MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.7级（20.58MPa）加载至0.8级（23.42MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为131。
（11）将荷载由0.8级（23.42MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（12）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.5级（14.89MPa）加载至0.6级（17.73MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.6级（17.73MPa）加载至0.7级（20.58MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.7级（20.58MPa）加载至0.8级（23.42MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.8级（23.42MPa）加载至0.9级（26.27MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为161。
（13）将荷载由0.9级（26.27MPa）按照0.29MPa/s速度卸荷至0.1级（3.5MPa），然后持荷2min。
（14）按照0.20MPa/s由0.1级（3.5MPa）加载至0.3级（9.19MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.3级（9.19MPa）加载至0.5级（14.89MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.5级（14.89MPa）加载至0.6级（17.73MPa），持荷2min；再按照0.20MPa/s由0.6级（17.73MPa）加载至0.7级（20.58MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.7级（20.58MPa）加载至0.8级（23.42MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.8级（23.42MPa）加载至0.9级（26.27MPa），持荷2min；按照0.20MPa/s由0.9级（26.27MPa）加载至1.0级（29.12MPa），持荷10min。在持荷时间内，锚索无断裂，锚头位移量百分表读数为184。
2#试验孔、3#试验孔按照相同的加载、持荷、卸载程序进行拉拔试验，锚索均无断裂，锚头位移量分别为156、129。
3.4.3试验结论
根据《岩土锚索与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015），锚索拉拔试验出现下列情况之一时，应判定锚索破坏：
（1）在规定的持荷时间内锚索位移或单元锚索位移增量大于2.0mm；
（2）锚索杆体破坏。
根据上述锚索拉拔试验合格判定标准，1#、2#、3#试验孔锚索均合格，锚固体与岩土层间粘结强度、锚索设计参数及施工工艺均满足要求。
4 结论
通过本次预应力锚索拉拔工艺性试验，验证了该段路基边坡锚固体与岩土层间粘结强度、锚索设计参数及施工工艺均满足设计图纸及规范要求，并使技术人员及操作人员熟悉工艺流程，可保证后期预应力锚索施工快速、高质量地开展，提高了经济效益。
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论文作者:李秀清
论文发表刊物:《防护工程》2019年14期
论文发表时间:2019/11/15
标签：预应力论文; 加载论文; 拉拔论文; 荷载论文; 锚固论文; 再按论文; 位移论文; 《防护工程》2019年14期论文;