预应力锚索张拉试验总结

1、海西高速公路网漳州至永安联络线三明段EK0+180EK0+425右侧预应力锚索总结报告承包单位：顺吉集团有限公司二一三年四月二十五日海西高速公路网漳州至永安联络线三明段A12标EK0+180EK0+425右侧预应力锚索基本试验方案一、 工程概况EK0+180EK0+425右侧，该坡高34米,为类土质边坡,上部坡积粉质粘土,厚度约814米；其下为残积砂性粘性土，厚度约716米，全风化花岗岩，厚度约为30米。该边坡坡体风化层及坡残积土层较厚，坡顶较平缓，地下水位较高，为控制边坡高度，因此综合考虑采用放缓结合适当加固方案。该坡分四级防护,中间设2m平台,由下而上坡率和防护措施为:第一级1：1.0,

2、拱形骨架植草防护; 第二级1：1.25, 拱形骨架植草防护; 第三级1：1.25, 预应力锚索框架和拱形骨架植草交错布置; 第四级1：1.25,拱形骨架植草防护.两侧坡率按实际地形情况做适当调整.该坡试验孔三个，SY1锚索长8米，锚固段3米；SY2锚索长13米，锚固段5米；SY3锚索长21米，锚固段8米；二、基本试验目的与依据1、基本试验目的基本试验的目的在于验证设计采用的工作锚索的性能各组成部分的综合性能、锚固地层设计参数及合理性、同时考虑有关锚索体在搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力。(1) 确定该边坡地层中锚索的极限承载力和安全系数;(2) 揭示在该地层条件下影响锚索锚固力的各

3、种影响因素及其影响程度;(3) 检验锚索工程的施工工艺;(4) 校核设计参数,为高边坡锚固工程的动态设计提供有关参数,确保锚固工程的安全、经济、合理。2、试验依据(1)、锚杆喷射砼支护技术规程(GB50086-2001)(2)、岩土锚杆(索)技术规程(CECS22:2005)(3)、公路路基设计规范(JTG D302004)(4)、公路路基施工技术规范 (JTJ 03395)(5)、高边坡锚索设计文件及相关通知。三、锚索试验方案与计算1、试验方案本合同段锚索设计为压力分散型，每束4根15.2无粘结钢绞线，分两个单元布置，设计锁定荷载为500KN，超张拉荷载为550 KN。锚索张拉分为三个步骤：

4、(1) 进行整体预张拉，拉力为10%设计值（即50KN），以消除锚索非弹性变形； (2) 分步进行差异荷载补偿张拉；(3) 对锚索进行整体分级张拉。(4) 试验设备：本次试验采用柳州市邱姆预应力机械有限公司生产的千斤顶，型号YGQ1000，压力表号12322.9N，其校准方程y=-0.05+0.05125X，其中: x为千斤顶拉力(KN)，y为油表读数。具体详见标定证书。测量锚索位移量采用游标卡尺。（5）依据试验张拉设备标定的回归方程: y=-0.05+0.05125X， 及表01(详见岩土锚杆（索）技术规程)，编制循环加卸荷等级与位移观测间隔时间表、荷载与油表读数关系表，明确张拉顺序,其中A

5、·fptk= 140×4×1860÷1000=1041.6KN.表01 锚索基本试验加荷等级与观测时间加荷标准循环加荷等级(A·fptk%)加载数最大加载量卸载初始荷载10%第一循环10%30%10%第二循环10%20%30%40%30%20%10%第三循环10%30%40%50%40%30%10%第四循环10%30%50%60%50%30%10%第五循环10%30%50%70%50%30%10%第六循环10%30%60%80%60%30%10%观测时间(min)55510555具体加荷等级与观测时间表加荷标准循环加荷等级（A·fpt

6、k%=1041.64KN%）加载数最大加载量卸载初始荷载10%(104.16)第一循环10%(104.16)30%(312.48)10%(104.16)第二循环10%(104.16)20%(208.32)30%(312.48)40%(416.64)30%(312.48)20%(208.32)10%(104.16)第三循环10%(104.16)30%(312.48)40%(416.64)50%(520.8)40%(416.64)30%(312.48)10%(104.16)第四循环10%(104.16)30%(312.48)50%(520.8)60%(624.96)50%(520.8)30%(31

7、2.48)10%(104.16)第五循环10%(104.16)30%(312.48)50%(520.8)70%(729.12)50%(520.8)30%(312.48)10%(104.16)第六循环10%(104.16)30%(312.48)60%(624.96)80%(833.28)60%(624.96)30%(312.48)10%(104.16)观测时间(min)55510555施加应力与压力表读数对应数值表百分值(1041.6%)施加应力X（KN）压力表读数y=-0.05+0.05125XMP补偿值522.610%104.165.320%208.3210.630%312.4816.040

8、%416.6421.350%520.826.660%624.9632.070%729.1237.380%833.2842.790%937.4448.0100%1041.653.3（6）在试验过程中出现下列现象其中之一即视为锚固体破坏： 后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移量增量的两倍； 锚头位移不收敛； 锚头总位移量超过设计允许位移量。2、荷载计算(1)差异伸长量计算因破坏荷载未知，故计算差异伸长量采用超张拉设计荷载550KN进行计算。按平均分配法计每根钢绞线拉力为550/4=137.5KN。根据设计文件，锚索张拉采用差异分步张拉，根据试验孔的锚索长度不同，分别计算差异伸长

9、量，钢绞线伸长量L（mm）按以下公式计算：L =，式中：P预应力筋的平均张拉力（取137.5KN）；L预应力筋的长度（mm）；E预应力筋的弹性模量（取1.933×105MPa,从试验报告取平均值所得）；A预应力筋的截面积（取140mm2）。(2)差异荷载计算 P1 =E·A·（L1-2/L1）·2 a: SY1锚索:已知：E=1.933×105MP； A=140 mm2 锚索长L1=8m，L2=6.5m （锚固长度为3米）补偿张拉力P=500*1.1/4=137.5KNL1=P*L1/EA=0.0406m，L2=P*L2/EA=0.033mL1

10、-2=L1-L2=0.0076mP1=EA*L1-2*2/ L1= =51.5KNb: SY2锚索:锚索长L1=13m，L2=10.5m （锚固长度为5米）补偿张拉力P=500*1.1/4=137.5KNL1=P*L1/EA=0.066m，L2=P*L2/EA=0.0533mL1-2=L1-L2=0.0127mP1=EA*L1-2*2/ L1= =52.9KNc: SY3锚索:锚索长L1=21m，L2=17m （锚固长度为8米）补偿张拉力P=500*1.1/4=137.5KNL1=P*L1/EA=0.1067m，L2=P*L2/EA=0.0864mL1-2=L1-L2=0.0203mP1=EA

11、*L1-2*2/ L1= =52.3KN（2）SY1、SY2、SY3各单元补偿荷载及各锚索初始荷载列于下表 表02 各单元补偿荷载及各锚索初始荷载表序号锚孔深度锚固段长度第一次补偿值(P1)初始荷载备注SY18m3m51.5KN104.16KNSY213m5m52.9KN104.16KNSY321m8m52.3KN104.16KN四、锚索张拉顺序要求每个循环张拉至最高一级时，稳压10min，其他各级稳压5min。 先张拉第一单元至P1。 再加上第二单元张拉至初始荷载104.16KN接着张拉第一个循环至30%AFPTK=312.48KN稳压10min，接着卸载至10%AFPTK=104.16KN

12、。 然后再接着张拉第二循环、第三循环、第四循环等等，直到压力表读数不升高，油缸不收敛，证明锚索已破坏，然后开始卸载至0，测出其位移量，至此张拉结束。五、锚索张拉读数记录及记录表锚索张拉试验依据表( 循环加卸荷载等级与位移观测表)实施，每次加荷后至少观测5min，在观测时间内，测读锚头位移不少于3 次。锚头位移量不大于0.1mm 时，可施加下一级荷载否则需延长观测时间，直至锚头位移量2 小时小于2.0mm 时，可施加下一级荷载，同时分别记录每级荷载对应锚索的伸长量，绘制荷载位移（QS）曲线。锚索张拉时，采用下表进行现场数据纪录：锚索编号: 试验类别: 基本试验 锚固段长度: 米加荷等级施加油表观

13、测锚头位移数（mm）锚墩位移数（mm）备注应力读数时间(记录3次)(记录3次)（KN）（MPa）（min）123123预张拉10%初始荷载P110%第一循环30%10%第二循环30%40%30%10%第三循环30%40%50%40%30%10%第四循环30%50%60%50%30%10%第五循环30%60%70%60%30%10%第六循环30%60%80%60%30%10%破坏六、张拉施工注意事项1、计算锚索各级张拉力对应的张拉千斤顶油压表读数。预应力锚索张拉施工使用的检测加荷设备张拉千斤顶（测力计、计时表等）在使用前应经计量检测单位进行校验标定，并在标定合格后的有效期内使用，同时应满足设计要

14、求的精度。锚索使用张拉千斤顶的额定压力必须大于试验压力。2、在每级加荷等级观测时间内，锚头移量不大于0.1mm时，可施加下一级荷载；否则需延长观测时间，直至锚头位移增量2.0h小于2.0mm时，方可施加下一级荷载。3、锚索试验中出现下列情况之一时可视为破坏，应终止加载：锚头位移不收敛，锚固体从岩土层中拔出或锚索从锚固体中拔出；锚头总位移量超过设计允许位移值；后一级荷载产生的锚头位移增量超过前一级荷载产生位移增量的2倍；锚索材料拉断。4、整理试验报告，并绘制荷载一位移（Q-S）曲线。七、试验锚孔的现场施工情况我部于2013年 1月21日对该三个试验锚索进行了压浆施工，3月23浇筑C25混凝土试验

15、锚墩，于5月25日对该三个试验锚索进行了张拉基本试验。1、试验锚孔的放样及定位按照监理现场确定的预应锚索框架3个基本试验孔位置，SY1孔深钻进8米，锚固长度为3m；SY2孔深钻进13米，锚固长度为5m；SY3孔深钻进21米，锚固长度为8m。 按照设计文件及相关规范，三个试验孔SY1，SY2、SY3的孔轴线倾角均为200。2、试验锚孔的施工（1）在指定的基本试验孔位置进行搭设平台、钻机就位，接通风管、电路，然后采用干钻法进行钻孔并记录详细的地质资料。钻孔直径130mm，钻孔所用的钻杆统一规格，按锚索设计长度将钻孔所需钻杆数好，放整齐，做到钻杆用完孔深恰好到位。为避免孔底残渣影响试验，均比设计孔深

16、度多0.2米。并在钻孔完成后，反复回钻35 次，用高压风清孔，确保孔底无残渣，并保证注浆时水泥浆与孔壁的粘结。钻孔过程中，未遇到特殊情况，顺利完成。实际孔位和设计孔位误差控制在±10cm以内。（2）锚索采用15.2mm 的高强低松弛无粘结钢绞线，强度等级1860MPa。锚索分两个单元，每单元由两根等长无粘结钢绞线组成；内锚由钢质承载体组成。钢绞线通过特制的挤压簧和挤压套，利用挤压器将挤压套冷加工固定在锚索的端头，承载体采用45钢加工制作，其厚度不小于cm。锚索制作时，严格按照设计要求：每根钢绞线顺直，不扭不交叉，排列整齐，每个单元对称布置。钢绞线采用机械切割，锚固段每1.5米设置一个

17、架线环，注浆管穿在锚索中间，绑扎固定直至最前端位置。锚索安装时，严格执行技术规范，使每根锚索顺利安装到位。锚索安装完成后，在每个单元锚索标上明显标记，保证压力分散型锚索荷载的施压。（3）锚索注浆采用P052.5 普通硅酸盐水泥，配合比为 水泥：水：减水剂1：0.38：0.002，注浆采用孔底返浆方式，注浆压力为2MPa左右，施工时做好了详细注浆施工记录。（4）锚索试验锚墩是为基本试验提供反力的装置，在施工过程中严把质量关，确保锚墩具有足够的强度，按设计要求配比浇制。经基本试验使用证明，锚墩质量好，能够满足试验要求。（5）试验前对锚墩、锚索伸出段进行了详细的检查：锚垫板与锚索垂直，锚索长短单元做

18、好记号，千斤顶与锚索平行。（6）锚索试验过程中，均未遇到特殊情况，锚索张拉试验顺利。所有试验锚索破坏原因均为锚固体被拉动，位移不收敛。八、 试验结果分析及结论1、 试验结果分析（1）试验情况简述：试验孔SY1：该试验孔总长8m，锚固段为3m，试验时张拉至(第一循环后)312.48KN（油表读数16.0）时，千斤顶伸长至23.5mm，锚头位移急剧增加，而油表读数不增加，产生位移不收敛的现象，原因是锚固体被拉动所致。试验孔SY2：该试验孔总长13m，锚固段为5m，试验时张拉至(第三循环后)520.8KN（油表读数26.6）时，千斤顶伸长至63.6mm，锚头位移急剧增加，而油表读数不增加，产生位移不

19、收敛的现象，原因是锚固体被拉动所致。试验孔SY3：该试验孔总长21m，锚固段为8m，试验时张拉至(第五循环后)654KN（油表读数31.3）时，千斤顶伸长至128.5mm，锚头位移急剧增加，而油表读数不增加，产生位移不收敛的现象，原因是锚固体被拉动所致。（2）读数记录：循环加卸荷载等级与位移观测表实施，每次加荷后至少观测5min，在观测时间内，测读锚头位移不少于3 次。锚头位移量不大于0.2mm 时，可施加下一级荷载否则需延长观测时间，直至锚头位移量2 小时小于2.0mm 时，可施加下一级荷载，同时分别记录每级荷载对应锚索的伸长量，绘制荷载位移（QS）曲线。各锚索现场张拉结果读数见试验记录表。EK0+180EK0+425右侧边坡基本试验结果统计表试验孔编号锚孔长度（m）锚固段长度（m）锚孔孔径（mm）破坏情况试验位移伸长量（mm）破坏荷载（KN）极限荷载（KN）设计荷载（KN）粘结强度（KN/m2）相应工程孔安全系数设计值类比荷载(KN)类比荷载安全系数SY183130位移不收敛23.5312.48296.8500242.40.601252.37SY2135130位移不收敛63.6520.8484.7500242.40.992082.37SY3218130位移不收敛128.5654621.3500190.21.