可測深注漿管在錨固工程檢測中的應用

趙 杰

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京100070）

隨著我國經濟的快速發展，基礎工程建設不斷向山區推進。錨固工程由于能充分發揮巖土的自承能力、提高巖土自身強度和協調巖土的自穩能力，達到快速承載、節省材料的效果，并能確保施工安全與工程穩定，具有顯著的經濟效益和社會效益，被越來越多的應用到實際工程中。

巖土錨固工程主要為預應力錨索（桿）工程，其復雜性和隱蔽性導致在工程質量監督方面的難道較大。如果錨固工程施工過程中由于施工或塌孔原因導致下索深度不到位，仍然注漿張拉，就會不同程度影響錨固工程的有效性，也會降低工程的安全性和可靠性。所以預應力錨索（桿）工程施工質量檢測工作非常重要，只有保證預應力錨索（桿）工程檢測工作的質量，提高檢測評定結果的可靠性，才能真正地確保錨固工程的質量和安全。

1 目前錨固工程質量檢測的主要方法

目前錨固工程質量檢測的方法主要有機械式扭矩測力、千斤頂拉拔和鉆孔取芯的傳統檢測方法以及根據應力波探測和應力波傳播的耦合原理的應力波反射法、超聲波法和超聲導波法等。

傳統的檢測方法屬于破壞性檢測，不適合于大規模應用。無損檢測方法存在檢測最大長度受限、底端反射無法準確識別、受激發信號影響明顯、可檢測率低等問題；此外工程界普遍把錨索作為錨桿的特殊結構形式之一，但錨索自身結構復雜，應力波在其內部的傳播機理與錨桿是否一致還未明確，而且錨桿的無損檢測理論還未成熟，沿用錨桿的檢測方法，增加了錨索質量檢測的不確定性。

一般認為無粘結錨索（桿）便于檢測，有粘結錨索（桿）可測率低，預應力錨索（桿）長度超過30m都將帶來檢測困難。特別是錨孔灌漿完成質量的問題，其檢測結果具有更多的不確定性，當前尚無有效的解決方案。在這種形勢下，我們急需一種既經濟又簡便可靠的預應力錨索（桿）質量檢測的方法，為施工質量控制和工程可靠性檢測提供關鍵技術。

2 可測深注漿管的基本原理

近年來，伴隨著光纖通信技術的迅猛發展，光纖傳感技術在巖土工程中也得到了大量推廣和應用。光纖傳感技術是以光波為載體，光纖為媒質，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術，具有一系列獨特的、其他載體和媒質難以相比的優點，普遍認為是解決錨固工程質量實際困難和現實要求的重要突破口。

2.1 錨固理論長度分析

按規定要求，錨固工程施工中錨孔注漿的過程是通過錨索（桿）內的注漿管向孔內壓漿，并通過孔底返漿的形式來完成的[1]，注漿管的長度與錨索（桿）的長度基本一致。因此，可以通過檢測注漿管的長度來間接檢測錨索（桿）的長度及錨孔注漿質量。

2.2 OTDR原理

OTDR的工作原理就類似于一個雷達。對光纖發出一束光脈沖，當光脈沖在光纖內傳輸時,會由于光纖本身的性質、連接器、接頭、彎曲或其他類似的事件而產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過同樣的路徑延時返回到OTDR中。OTDR根據入射信號與其返回信號的時間差τ，利用下式就可計算出上述事件點與OTDR的距離：

d：光纖起終點的距離；

c:光在真空中的速度；

t:信號發射后到接收到信號（雙程）的總時間；

n:光纖纖芯的有效折射率。

由此設計出一種可測深注漿管，即在普通注漿管中內置一根光纖，通過測量光纖的長度確定注漿管的長度，進而間接判斷預應力錨索（桿）的實施長度及錨孔注漿完成質量是否滿足設計要求。

3 工程應用

為驗證可測深注漿管的工作性能，選取某高速公路MK107+580～EK0+000左側邊坡錨固工程作為依托進行實踐檢驗，圖1為邊坡現場圖。

圖1 MK107+580～EK0+040段邊坡現場圖

變更后各級錨固加固工程錨固參數見表1：

MK107+580～EK0+000段左側路塹邊坡場區屬于丘陵地貌，該邊坡最高約42.6m，為類土質邊坡：上覆坡積黏土，厚度約2.2m，其下為殘積黏性土，厚度約4.8m；全風化凝灰熔巖，厚度約2.3m；砂土狀強風化凝灰熔巖，厚度約11.9m；碎塊狀強風化凝灰熔巖，厚度不小于4.2m；下伏中風化凝灰熔巖。現場開挖后坡面稍濕，未見地下水明顯出露(如圖1所示)。

該邊坡在錨固工程施工過程中發現該邊坡地層極為破碎，錨孔鉆鑿過程中經常出現卡鉆、塌孔現象，持續降雨后二級平臺局部產生裂縫。經設計變更在一級增加加厚護面墻，三級增加錨索框架，并加大錨索長度及錨固段長度，變更后具體加固措施為：第一級1∶1.0，加厚護面墻、A型半擋墻，坡角布置仰斜排水孔；第二級 1∶1.0～1∶1.25，預應力錨索框架、客土噴播植草，坡角布置仰斜排水孔；第三級1∶25～1∶1.5，預應力錨索框架、客土噴播植草；第四級1∶25～1∶1.5，預應力錨索框架與拱形骨架植草灌交錯布置；第五級1∶1.5，拱形骨架植草灌[2]。變更后邊坡防護加固工程立面圖如圖2所示。

圖2 MK107+580～EK0+040段左側邊坡變設計更后加固工程立面

表1 設計變更后錨固加固工程錨固參數表

為驗證可測深注漿測可靠性與使用性，分別抽取3-X-15錨孔及2-S-14錨孔用可測深注漿管替代傳統注漿管。并在錨筋體編制、下孔及注漿過程中全程跟蹤檢測，過程中測試數據持續穩定。錨孔內水泥漿齡期滿足要求后通過測量檢測長度、對尾纖長度及注漿管外漏光纖的長度換算錨索孔的孔深。典型檢測數據如下。

3-X-15錨孔及2-S-14錨孔可測深注漿管長度檢測典型曲線如圖3、圖4所示。

圖3 3-X-15錨孔檢測典型曲線

圖4 2-S-41錨孔檢測典型曲線

表2 錨孔深度檢測表

表2錨孔深度檢測結果顯示，錨索孔的錨索實施長度與設計值誤差在5%以內[3]。反映了錨孔鉆鑿深度滿足要求，同時間接反映了注漿管管身無爆裂、水泥漿為孔底返漿，注漿質量滿足要求。

4 結語

通過測量可測深注漿管的長度間接測試錨孔深度及注漿質量的間接測試的方法能夠解決目前錨固工程質量檢測中遇到的瓶頸問題，通過工點的實際應用也驗證了這種間接的測試方法是一種切實可行的、能夠客觀、準確評估錨固工程質量的無損檢測新技術。目前可測深注漿管已在福建、廣東等地區的高速公路邊坡加固工作中展開應用，這種可測深注漿管的應用可以為錨固工程施工質量控制和工程可靠性檢測提供關鍵技術從而促進錨固技術的進步，具有重要的工程意義和廣泛的應用價值。