某滑坡工后錨索承載性能檢測分析

邵 軍，賴國泉，張俊德

(中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

山區(qū)高速公路沿線滑坡、高邊坡的治理，多采用錨索抗滑樁、普通抗滑樁、錨索框架、錨桿框架等相結合的方式進行治理，勢必大量采用錨索結構。錨索結構物由于其復雜性及高度的隱蔽性，在經歷較長的時間(一般2年以上)，錨索結構物的各部分工作性能受巖土體的蠕變，鋼絞線的松弛、銹蝕以及降雨等的影響，將發(fā)生不同程度的變化，主要體現(xiàn)在反力結構、錨頭部位結構的變化，預應力損失及承載力的變化[1-5]。

錨索結構長期預應力的損失以及承載能力的降低，存在極大安全隱患，一旦預應力錨索失效，有可能引起治理工程的整體失效。因此對錨固工程邊坡在工后一段時間進行安全檢測及承載力評估是十分必要的。

本文以某滑坡工后錨索應力監(jiān)測為例，分析了該滑坡在治理完成8年后，錨索預應力損失程度，對錨索結構物當前的應力狀態(tài)分布做出了評價。

1 工程概況

該滑坡是在老滑坡的基礎上發(fā)育的順層巖石滑坡，地面坡度20°～25°。該段斜坡出露的巖層為侏羅系中統(tǒng)中薄層泥巖與厚層砂巖，巖層產狀NE67°/N25°～30°，上部泥巖層強風化呈土狀，含泥量較高，砂巖因其具厚層構造而呈中風化較完整狀。

該滑坡治理工程采用錨索墩、錨索地梁、抗滑樁等工程措施，在1～4級坡面上布設16排錨索，錨索沿線路方向間距4 m，錨索長度15～32 m，錨索端部設置錨梁和錨墩。在四級邊坡上設置仰斜排水孔。錨索設計荷載800 kN，鎖定荷載800 kN，錨索張拉分五級進行，分別為設計荷載的 0.25，0.5，0.75，1.0，1.2 倍。共實施錨索535孔，共計14 579 m。

該滑坡經治理后，歷經多年的暴雨等惡劣條件的考驗，均未出現(xiàn)變形。在檢測過程中的現(xiàn)場巡查也表明，坡體未出現(xiàn)開裂變形，尤其后部水溝等均完好無損。錨索錨頭完好無損，未見松動、脫落等情況發(fā)生，檢測時鑿開異常困難，說明封錨等工作均較好。各級坡面及一級平臺抗滑樁前坡面平順，未見局部鼓脹等情況發(fā)生。

2 錨索應力監(jiān)測及成果分析

該滑坡治理工程由于最下兩級邊坡的錨頭被封于護面墻之后而無法檢測，因此在上部邊坡選取12孔錨索進行檢測。

檢測結果的評定標準為:錨索的預應力檢測試驗荷載值為設計值的1.2倍，應分級加荷，對每級荷載作用期間錨頭的位移值(穩(wěn)定狀態(tài))進行記錄，最后一級荷載作用下的位移觀測期內，錨頭位移穩(wěn)定或2 h蠕變量不大于2.0 mm。對抗拔力達到設計值1.2倍標準的錨索，滿足下列兩個條件時為合格:

1)錨索彈性變形不應小于自由段長度變形計算值的80%，且不應大于自由段長度與1/2錨固段長度之和的彈性變形計算值;

2)加載到1.2倍設計荷載后錨索的位移變形穩(wěn)定。

根據(jù)檢測結果按錨索工作狀態(tài)分為如下3個狀態(tài)類別:正常工作狀態(tài)、非正常工作狀態(tài)但未失效、非正常工作狀態(tài)且已失效，檢測結果見表1。

表1 錨索檢測結果匯總

通過對表1分析可知，本次抽檢12孔錨索，其中8孔錨索的預應力值可以達到設計預應力值或預應力損失較小，合格率達到67%。

分析表 1 可以看出，JCK1-1，JCK1-4，JCK2-1，JCK2-3，JCK2-4目前鎖定荷載處于100% ～120%設計荷載之間，處于應力增加狀態(tài)，典型的Q-S曲線見圖1。

由圖1可知，鋼絞線最大位移量為15 mm，但未超過該規(guī)范要求的荷載范圍自由段長度預應力筋的理論彈性伸長值(設計荷載下理論伸長值55.34 mm)80%的規(guī)定。

檢測結果基本滿足要求，但錨索結構處于應力超限狀態(tài)，繼續(xù)發(fā)展將形成錨索應力超限集中區(qū)，錨索結構隨時都有可能因局部受力過大造成破壞的危險，錨固工程處于非正常工作狀態(tài)，需引起重視。在應力超限的范圍內，根據(jù)應力水平計算出應補充的錨固力，采取相應補強措施進行加固。

圖1 應力超限典型曲線

分析表 1可以看出，JCK2-2，JCK3-1，JCK3-2，JCK3-3，JCK3-4目前鎖定荷載明顯小于設計荷載?，F(xiàn)場最大試驗荷載值僅能達到設計值的0.4倍，即320 kN，持荷時油壓不上升，錨索位移不收斂，出現(xiàn)部分錨索被拉斷現(xiàn)象，表明錨索錨固段已經破壞。典型的Q-S曲線見圖2。

圖2 錨固段破壞典型曲線

之所以出現(xiàn)錨固段的破壞，是因為應力超限錨索數(shù)量的增多，隨著錨索當前應力的急劇增大，當超過錨固段錨固強度時，錨固段提供的錨固力不足，錨固段被破壞，錨索失效。對于此種錨索，應重點進行錨固力的補強整治。

引起預應力損失的影響因素眾多[6-11]，由表1分析得出，該滑坡4級邊坡預應力損失較少，3級邊坡預應力損失嚴重。三級邊坡的錨索處于關鍵部位，受力應最大。另外在施工過程中，三級邊坡錨索施工完成后，坡體曾出現(xiàn)變形，為此增設了四級邊坡錨索，說明在當時的變形過程中，三級邊坡錨索錨固段可能有所損壞。

目前該邊坡已歷經多年特大暴雨的侵襲仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明該邊坡治理工程中的錨索(二級、四級邊坡錨索)及抗滑樁發(fā)揮了重要作用，坡體整體穩(wěn)定。

3 結論

1)根據(jù)錨索結構應力檢測表明，錨索預應力整體損失較小，大部分錨索工作狀態(tài)與設計基本一致，達到了治理邊坡的目的。

2)該段邊坡無需增加防護工程措施，建議今后注意巡查水溝等是否堵塞，并巡查錨索錨頭等是否完好。

3)通過錨索結構應力檢測，了解和掌握了錨固工程的工作狀態(tài)和安全性能，為是否進行補強加固提供科學依據(jù)。

4)建議今后在使用錨索結構時，應有至少不少于5%的錨索貼應變片或鋼弦測力計，以便施工完成后進行檢測。

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