关于岩石锚杆检测

PAGEPAGE5关于岩土锚杆（索）检测的探讨沈培荣锚杆（索）被广泛应用于矿山井巷、交通隧道、水工隧洞和各类洞室等地下工程、各类岩土边坡的喷锚支护、建（构）筑物的岩石基坑等工程。由于锚杆（索）使用的工程不同，有关部门制订了相关标准，各标准共同之处，但也有差别。为锚杆试验，设计、施工及验收提供了依据。与锚杆相关的现行规范及规程有：《建筑地基基础设计规范》GB50007——2002《建筑地基基础设计规范》DBJ50—047—2006《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2002《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005等为便于了解和掌握有关锚杆检测将规范归纳整理如下：1.锚杆（索）命名将拉力传至稳定岩土层的锚固体系称为锚杆。它通常包括杆体（由钢胶线、钢筋、特制钢管等筋材组成）当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也可称为锚索。2.锚杆（索）分类、适用范围锚杆设计应根据岩土地质情况、工程断面和使用条件等，可分别选用下列类型的锚杆2.1.全长粘结型锚杆：普通水泥砂浆锚杆、早强水泥砂浆锚杆、树脂卷锚杆、水泥卷锚杆；设计应遵守的规定：1）杆体材料宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，钻孔直径为28~32mm的小直径锚杆的杆体材料宜用Q235钢筋；2）杆体钢筋直径宜为16~32mm;适用范围：全长粘结型锚杆是一种不能对围岩加预应力的被动型锚杆，适用于围岩变形量不大的各种地下工程的永久性系统支护。安设于地层中的非预应力锚杆，当地层变形后依靠杆体自身强度抗拉和抗剪作用，是一种被动型锚杆，其控制地层和结构变形的能力较差。目前主要应用于允许开挖地层有一定变形的隧道和边坡支护工程。非预应力锚杆锚杆的长度一般比预应力锚杆要短。2.2端头锚固型锚杆：机械锚固锚杆、树脂锚固锚杆、快硬水泥卷锚杆；设计应遵守的规定：1）杆体材料宜用Ⅱ级钢筋，杆体直径为16~32mm;2)树脂锚固剂的固化时间不应大于10min，快硬水泥固化的终凝时间不应大于12min;3）树脂锚杆锚头的锚固长度宜为200mm~250mm,快硬水泥卷锚杆锚头的锚固长度宜为300mm~400mm;4)托板可用Q235钢，厚度不宜小于6mm,尺寸不宜小于150mmx150mm;5)锚头的设计锚固力不应低于50kN；……..适用范围：端头锚固型锚杆，安装后可立即提供支护抗力，并能对围岩施加不大于100kN的预应力，适用于裂隙性的坚硬岩体中的局部支护。2.3摩檫型锚杆：缝管锚杆、楔管锚杆、水胀锚杆；设计应遵守的规定：1）缝管锚杆的管体材料宜用16锰或20锰硅钢，壁厚为2.0~2.5mm,楔管锚杆的管体可用Q235钢，壁厚为2.75~3.25mm；………5）杆体极限抗拉力不宜小于120kN，挡环与管壁焊接处的拉脱力不应小于80kN；6）管缝锚杆的初锚固力不应小于25kN/m,当需要较高的初锚固力时，可采用带端头锚社塞的缝管锚杆或楔管锚杆；………适用范围：摩檫型锚杆安装后可立即提供支护抗力，并能对围岩施加三向预应力，韧性好，适用于软弱破碎、塑性流变围岩及经受爆破振动的矿山巷道工程。2.4预应力锚杆设计应遵守的规定：1）硬岩锚固宜采用拉力型锚杆，软岩锚固宜采用压力分散型或拉力分散型锚杆。……..4）预应力筋材料宜用钢绞线、高强钢丝或高强精轧螺纹钢筋。对穿型锚杆及压力分散型锚杆的预应力筋应采用无粘接钢绞线。当预应力值较小或锚杆长度小于20m时，预应力筋也棵采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋。…….6）预应力锚杆的锚固段灌浆体宜选用水泥浆或水泥砂浆等交界材料，其抗压强度不宜低于30MPa。压力分散型锚杆锚固段灌浆体抗压强度不宜低于40MPa。7）预应力锚杆的自由段长度不宜小于5.0m。………适用于硬岩、中硬岩或锚杆承载力要求较低的土体工程。2.5自钻式锚杆即中空锚杆，适用于钻孔过程易塌孔，而必须采用套管跟进地层。这种锚杆将钻孔、注浆及锚固等功能一体化，在隧道超前支护系统及高地应力，大变形的巷道的变形控制等工程中均取得良好效果。3.锚杆的试验检验3.1锚杆试验主要检测参数：承载力、锚杆受拉时锚头位移3.2锚杆试验分类1）基本试验为设计提供依据。以上相关规范均有较一致明确规定（略）2）验收试验为工程施工质量验收提供依据。《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002附录M岩石锚杆抗拔试验要点规定的试验是为设计提供：抗拔承载力特征值—即设计值。未规定验收试验；《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2002和《岩土锚杆（索）技术规程》CECS22：2005对基本试验和验收试验均作了规定。对预应力锚杆结果评定是根据荷载与位移即Q—S曲线；但对全粘型锚杆验收试验未明确。《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001对预应力锚杆基本试验和验收试验规定与GB50330、CECS22：2005基本相同。对全粘型锚杆和其它类型锚杆提出了如下：在GB50086的第10章质量检查与工程验收规定10.1.5锚杆质量的检查应遵守以下规定：1.检查端头锚固型和摩檫型锚杆质量必须做抗拔力试验，试样数量，每300根锚杆必须抽样一组；设计变更或材料变更时，应另做一组，每组锚杆不得少于3根。2.锚杆质量合格条件为：PAD≥PA（10.1.5-1）PAmin≥0.9PA（10.1.5-2）式中PAD——同批试件抗拔力的平均值（kN);PA——锚杆设计锚固力（kN);PAmin——同批试件抗拔力的最小值（kN);3.锚杆抗拔力不符合要求时，可用加密锚杆的方法予以补强。4.全长粘结型锚杆，应检查砂浆密实度，注浆密实度大于75%方为合格。10.1.6预应力锚杆的质量检查应遵守下列规定：1.检查是否有完整的锚杆性能试验与验收资料。2.锚杆的性能试验结果应符合本规范第7.6.1条第6款和第7款的规定。（绘制锚杆荷载——位移曲线，锚杆荷载——弹性位移曲线，锚杆荷载——塑性位移曲线；锚杆弹性变形不应小于自由长度变形计算值的80%，且不应大于自由长度与1/2锚固长度之和的弹性变形计算值）3.锚杆的性能试验结果应符合本规范第7.6.2条第4款和第5款的规定。（验收试验中，从50%拉力设计值到最大试验荷载之间所测得的总位移量，应当超过荷载范围自由长度预应力筋理论弹性伸长值的80%；且小于自由长度与1/2锚固长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值；最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定或2h蠕变量不大于2mm）4.长期检测的预应力锚杆的应力值变化应满足本规范第7.6.3条第3款规定要求。(长期监测应符合下列要求：对象：永久预应力锚杆和和重要工程临时锚杆；数量：永久预应力锚杆≥10%；临时锚杆≥5%；预应力变化值≤锚杆拉力设计值）综观以上标准可知：（1）.有关规范只对预应力锚杆的验收试验和结果评定作出了规定；（2）规范要求对端头锚固型和摩檫型锚杆质量验收时必须做抗拔力试验，并规定抽样数量，但未指明试验方法和结果评定。（3）.对全长粘结型锚杆只要求检测锚固砂浆密实度，达到75%以上即可。4.咨询目前工常遇到质检部门要求在锚杆施工质量验收时进行抗拔力试验，通常边坡和隧道中的锚杆大多是全长粘结型锚杆，有关这类锚杆如何检测一直困扰着我们检测人员。查阅相关规范后，无解，本人于2011-3-23联系上GB50086-2001和CECS22：2005的主编单位编制人：中冶集团建筑研究总院范景询了以下两个问题：问题1：全长粘结型锚杆拉拔力试验及结果评定如何进行？范答：全长粘结型锚杆验收只需要检测砂浆密实度，砂浆灌密实就行。不需要做抗拉试验。密实度检测可采用无损检测，目前规范正在修订讨论中，争论激烈还未定稿。问题2.：端头锚固型和摩檫型锚杆质量验收抗拔力试验及结果评定如何进行？范答：当时编制规范时确实作了规定。如何试验，不知道。新规范正在修订，意见不一。只有待新规范出来后按新规范执行。5.关于锚杆验收检测探讨：5.1为配合质量部门对锚杆施工质量验收作拉拔力试验要求，在新规范详细明确之前，建议：1）在锚杆检测记录及报告中必须注明：锚杆种类（全粘型锚杆、预应力锚杆、端头锚固锚杆、还是摩檫型锚杆、或自钻式锚杆。）、锚杆长度（自由长度、锚固长度。全粘锚杆只有锚固长度）。锚杆采用钢材（热轧带肋钢筋、热轧高强度螺纹钢筋、高强钢丝、钢绞线等）；2）预应力锚杆检测必须按规范测抗拔力和位移；3）全粘型锚杆目前在标准未明确之前，暂只测抗拔力，不测位移，；4）其他类型锚杆根据具体情况再定；5）锚杆抗拔试验根据GB50086或GB50330、GB50007规定分级加载及持荷、卸载；6）试验检测依据：建筑工程边坡锚杆GB50330；而隧道工程锚杆GB50086；建筑工程中边坡和岩石基础中全粘锚杆GB50007-20027）全粘型锚杆验收试验建议：采用分8级加载至检验荷载，每级观测时间5min；当荷加至检验荷载（或委托提供设计荷载）时，持荷10min;持荷结束时，未出现锚杆受拉破坏标志，即可认为锚杆抗拔力符合设计要求。卸荷结束试验。并在记录及报告的“持荷情况”栏内记上“持荷10min,锚杆未出现破坏标志，卸荷”。若在荷载未加至检验值或最后持荷阶段出现破坏标志即判不合格。关于锚杆拉拔试验破坏标志：GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》附录M：1）锚杆拔升量持续增长，且在1小时时间内范围内未出现稳定的迹象；2）新增拔力无法施加，或施加后无法使拔力保持稳定；3）锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中第7.6条…..第5款锚杆破坏标准：1）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增量2倍时；2）锚头位移不稳定；3）锚杆杆体拉断。GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》与GB50086-2001相关规定基本相同。由于植筋与锚杆的锚固型式（粘结）、受力作用机理相同，不同的是：杆体大小、长短及锚固基体（植筋是在混凝土、锚杆是在岩土）不同。故将植筋垃拔试验的相关规定介绍如下，供对全粘锚杆非破坏性拉拔试验进行评定参考。GB50367-2006《混凝土结构加固设计规范》附录N锚固承载力现场检验方法及评定标准中N.5检验结果的评定N.5.1非破损检验的评定，应根据所抽取的锚固试样在持荷期间的宏观状态，按下列规定进行：1.当试样在持荷期间锚固件无滑移、基材混凝土无裂缝或其他局部损坏迹象出现，且施荷装置示值在2min内无下降或下降不超过5%的检验荷载时，应评定其锚固质量合格以上建议理由：在千斤顶拉拔设备系统不漏油或少量漏油前提下，油压不能稳定表明：锚杆体粘结破坏被拔动上移、或锚固基岩受拉破坏、或锚杆体钢筋屈服以至拉断了，这些均表明锚杆承载力已达极限——破坏。但拉拔试验中即使看到：靠近锚杆四周基岩出现小的环型裂纹甚至有倒锥型岩土体随锚杆上移，只要拉拔力示值能稳定（即油压稳定）也不能判定出现了破坏标志。因为这是正常现象，是由于锚杆受拉开始靠近岩土表面粘结力最大所至，随杆埋深增大所受粘结力降低，当拉拔力增大而最大粘结力位置也下移，当下移至一定深度时，下端总的粘结锚固力小于拉拔力时，锚杆即被拔动上移，这时油压下降，不断加压不断上移，表示锚杆承载力达到极限——破坏。当钢筋屈服或拉断、或基岩受剪破坏时，锚杆向上移动导致油压下降，如果油压不能稳定持续下降，表明锚固破坏。5.2.对锚杆锚固砂浆密实度检测GB50086规定：全长粘结型锚杆，应检查砂浆密实度