趙 杰

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京100070）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)工程建設(shè)不斷向山區(qū)推進(jìn)。錨固工程由于能充分發(fā)揮巖土的自承能力、提高巖土自身強(qiáng)度和協(xié)調(diào)巖土的自穩(wěn)能力，達(dá)到快速承載、節(jié)省材料的效果，并能確保施工安全與工程穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，被越來(lái)越多的應(yīng)用到實(shí)際工程中。

巖土錨固工程主要為預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程，其復(fù)雜性和隱蔽性導(dǎo)致在工程質(zhì)量監(jiān)督方面的難道較大。如果錨固工程施工過(guò)程中由于施工或塌孔原因?qū)е孪滤魃疃炔坏轿唬匀蛔{張拉，就會(huì)不同程度影響錨固工程的有效性，也會(huì)降低工程的安全性和可靠性。所以預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程施工質(zhì)量檢測(cè)工作非常重要，只有保證預(yù)應(yīng)力錨索（桿）工程檢測(cè)工作的質(zhì)量，提高檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的可靠性，才能真正地確保錨固工程的質(zhì)量和安全。

1 目前錨固工程質(zhì)量檢測(cè)的主要方法

目前錨固工程質(zhì)量檢測(cè)的方法主要有機(jī)械式扭矩測(cè)力、千斤頂拉拔和鉆孔取芯的傳統(tǒng)檢測(cè)方法以及根據(jù)應(yīng)力波探測(cè)和應(yīng)力波傳播的耦合原理的應(yīng)力波反射法、超聲波法和超聲導(dǎo)波法等。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法屬于破壞性檢測(cè)，不適合于大規(guī)模應(yīng)用。無(wú)損檢測(cè)方法存在檢測(cè)最大長(zhǎng)度受限、底端反射無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別、受激發(fā)信號(hào)影響明顯、可檢測(cè)率低等問(wèn)題；此外工程界普遍把錨索作為錨桿的特殊結(jié)構(gòu)形式之一，但錨索自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)力波在其內(nèi)部的傳播機(jī)理與錨桿是否一致還未明確，而且錨桿的無(wú)損檢測(cè)理論還未成熟，沿用錨桿的檢測(cè)方法，增加了錨索質(zhì)量檢測(cè)的不確定性。

一般認(rèn)為無(wú)粘結(jié)錨索（桿）便于檢測(cè)，有粘結(jié)錨索（桿）可測(cè)率低，預(yù)應(yīng)力錨索（桿）長(zhǎng)度超過(guò)30m都將帶來(lái)檢測(cè)困難。特別是錨孔灌漿完成質(zhì)量的問(wèn)題，其檢測(cè)結(jié)果具有更多的不確定性，當(dāng)前尚無(wú)有效的解決方案。在這種形勢(shì)下，我們急需一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便可靠的預(yù)應(yīng)力錨索（桿）質(zhì)量檢測(cè)的方法，為施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測(cè)提供關(guān)鍵技術(shù)。

2 可測(cè)深注漿管的基本原理

近年來(lái)，伴隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖傳感技術(shù)在巖土工程中也得到了大量推廣和應(yīng)用。光纖傳感技術(shù)是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)，具有一系列獨(dú)特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點(diǎn)，普遍認(rèn)為是解決錨固工程質(zhì)量實(shí)際困難和現(xiàn)實(shí)要求的重要突破口。

2.1 錨固理論長(zhǎng)度分析

按規(guī)定要求，錨固工程施工中錨孔注漿的過(guò)程是通過(guò)錨索（桿）內(nèi)的注漿管向孔內(nèi)壓漿，并通過(guò)孔底返漿的形式來(lái)完成的[1]，注漿管的長(zhǎng)度與錨索（桿）的長(zhǎng)度基本一致。因此，可以通過(guò)檢測(cè)注漿管的長(zhǎng)度來(lái)間接檢測(cè)錨索（桿）的長(zhǎng)度及錨孔注漿質(zhì)量。

2.2 OTDR原理

OTDR的工作原理就類(lèi)似于一個(gè)雷達(dá)。對(duì)光纖發(fā)出一束光脈沖，當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí),會(huì)由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接頭、彎曲或其他類(lèi)似的事件而產(chǎn)生瑞利散射和菲涅爾反射,其中一部分的散射光和反射光經(jīng)過(guò)同樣的路徑延時(shí)返回到OTDR中。OTDR根據(jù)入射信號(hào)與其返回信號(hào)的時(shí)間差τ，利用下式就可計(jì)算出上述事件點(diǎn)與OTDR的距離：

d：光纖起終點(diǎn)的距離；

c:光在真空中的速度；

t:信號(hào)發(fā)射后到接收到信號(hào)（雙程）的總時(shí)間；

n:光纖纖芯的有效折射率。

由此設(shè)計(jì)出一種可測(cè)深注漿管，即在普通注漿管中內(nèi)置一根光纖，通過(guò)測(cè)量光纖的長(zhǎng)度確定注漿管的長(zhǎng)度，進(jìn)而間接判斷預(yù)應(yīng)力錨索（桿）的實(shí)施長(zhǎng)度及錨孔注漿完成質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

3 工程應(yīng)用

為驗(yàn)證可測(cè)深注漿管的工作性能，選取某高速公路MK107+580～EK0+000左側(cè)邊坡錨固工程作為依托進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，圖1為邊坡現(xiàn)場(chǎng)圖。

圖1 MK107+580～EK0+040段邊坡現(xiàn)場(chǎng)圖

變更后各級(jí)錨固加固工程錨固參數(shù)見(jiàn)表1：

MK107+580～EK0+000段左側(cè)路塹邊坡場(chǎng)區(qū)屬于丘陵地貌，該邊坡最高約42.6m，為類(lèi)土質(zhì)邊坡：上覆坡積黏土，厚度約2.2m，其下為殘積黏性土，厚度約4.8m；全風(fēng)化凝灰熔巖，厚度約2.3m；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度約11.9m；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度不小于4.2m；下伏中風(fēng)化凝灰熔巖?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖后坡面稍濕，未見(jiàn)地下水明顯出露(如圖1所示)。

該邊坡在錨固工程施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該邊坡地層極為破碎，錨孔鉆鑿過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，持續(xù)降雨后二級(jí)平臺(tái)局部產(chǎn)生裂縫。經(jīng)設(shè)計(jì)變更在一級(jí)增加加厚護(hù)面墻，三級(jí)增加錨索框架，并加大錨索長(zhǎng)度及錨固段長(zhǎng)度，變更后具體加固措施為：第一級(jí)1∶1.0，加厚護(hù)面墻、A型半擋墻，坡角布置仰斜排水孔；第二級(jí) 1∶1.0～1∶1.25，預(yù)應(yīng)力錨索框架、客土噴播植草，坡角布置仰斜排水孔；第三級(jí)1∶25～1∶1.5，預(yù)應(yīng)力錨索框架、客土噴播植草；第四級(jí)1∶25～1∶1.5，預(yù)應(yīng)力錨索框架與拱形骨架植草灌交錯(cuò)布置；第五級(jí)1∶1.5，拱形骨架植草灌[2]。變更后邊坡防護(hù)加固工程立面圖如圖2所示。

圖2 MK107+580～EK0+040段左側(cè)邊坡變?cè)O(shè)計(jì)更后加固工程立面

表1 設(shè)計(jì)變更后錨固加固工程錨固參數(shù)表

為驗(yàn)證可測(cè)深注漿測(cè)可靠性與使用性，分別抽取3-X-15錨孔及2-S-14錨孔用可測(cè)深注漿管替代傳統(tǒng)注漿管。并在錨筋體編制、下孔及注漿過(guò)程中全程跟蹤檢測(cè)，過(guò)程中測(cè)試數(shù)據(jù)持續(xù)穩(wěn)定。錨孔內(nèi)水泥漿齡期滿足要求后通過(guò)測(cè)量檢測(cè)長(zhǎng)度、對(duì)尾纖長(zhǎng)度及注漿管外漏光纖的長(zhǎng)度換算錨索孔的孔深。典型檢測(cè)數(shù)據(jù)如下。

3-X-15錨孔及2-S-14錨孔可測(cè)深注漿管長(zhǎng)度檢測(cè)典型曲線如圖3、圖4所示。

圖3 3-X-15錨孔檢測(cè)典型曲線

圖4 2-S-41錨孔檢測(cè)典型曲線

表2 錨孔深度檢測(cè)表

表2錨孔深度檢測(cè)結(jié)果顯示，錨索孔的錨索實(shí)施長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)值誤差在5%以內(nèi)[3]。反映了錨孔鉆鑿深度滿足要求，同時(shí)間接反映了注漿管管身無(wú)爆裂、水泥漿為孔底返漿，注漿質(zhì)量滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)測(cè)量可測(cè)深注漿管的長(zhǎng)度間接測(cè)試錨孔深度及注漿質(zhì)量的間接測(cè)試的方法能夠解決目前錨固工程質(zhì)量檢測(cè)中遇到的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)工點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用也驗(yàn)證了這種間接的測(cè)試方法是一種切實(shí)可行的、能夠客觀、準(zhǔn)確評(píng)估錨固工程質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)新技術(shù)。目前可測(cè)深注漿管已在福建、廣東等地區(qū)的高速公路邊坡加固工作中展開(kāi)應(yīng)用，這種可測(cè)深注漿管的應(yīng)用可以為錨固工程施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測(cè)提供關(guān)鍵技術(shù)從而促進(jìn)錨固技術(shù)的進(jìn)步，具有重要的工程意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。