CN112878388A - 一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，包括如下步骤：S1、在可回收锚杆顶部灌浆体的表面上安装可张拉可回收锚杆顶部筋体的千斤顶；S2、启动千斤顶张拉筋体，同时用荷载传感器和位移计分别采集筋体的拉伸位移和张拉荷载，并绘制张拉荷载‑拉伸位移曲线；S3、通过张拉荷载‑拉伸位移曲线判断出承压板下方的灌浆体发生破坏的破坏节点，并在破坏后终止试验加载；破坏节点的张拉荷载为可回收锚杆端部灌浆体的极限荷载，极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即为灌浆体的受压承载力；通过将千斤顶抵在可回收锚杆顶部灌浆体的表面张拉筋体，可使灌浆体达到自平衡，避免灌浆体拔出破坏，保证承压板处灌浆体率先破坏，达到现场测试灌浆体受压承载力的目的。

Description

一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法

技术领域

本发明涉及岩土锚固工程技术领域，特别是涉及一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法。

背景技术

随着城市建设及交通工程建设的快速发展，在城市建设的深基坑中采用传统桩锚支护会在地层中形成超长的钢筋或钢绞线筋体，会给后续工程建设尤其是地铁盾构施工造成严重的阻障。而为解决这一难题，可回收锚杆技术得以快速发展，可回收锚杆属于压力型锚杆，最大特点是筋体全长无粘结，通过筋体将拉力传递至钻孔底部的承压板，利用承压板挤压灌浆体，进一步依靠灌浆体与岩土体界面的摩阻力提供抗拔力。可回收锚杆极限承载力主要取决于筋体的破断力、灌浆体与岩土体界面的摩阻力以及承压板处灌浆体的受压承载力，前两者相对容易控制，而后者因为灌浆体会受到周围岩土体的约束作用，周围岩土体的约束作用会提高灌浆体的受压承载力，致使承压板处灌浆体的受压承载力实际上要比检测灌浆体自身的抗压强度要高，但目前岩土体的约束效应究竟对灌浆体的受压承载力提高了多少尚无可靠的计算方法，因此导致承压板处灌浆体的受压承载力难以控制。因此，如何现场精确检测出可回收锚杆灌浆体的受压承载力成为检验可回收锚杆承载力的急需解决的问题，但想要精确的检测可回收锚杆灌浆体受压承载力，最重要的是要求灌浆体不能产生拔出破坏，这对可回收锚杆灌浆体受压承载力的现场试验提出了较大的挑战。现有方法解决试验时灌浆体容易被拉出的方法是采用单一的超长设计钻孔来增加灌浆体的摩擦阻力，继而解决拔出破坏难题；但上述方法不能完全保证灌浆体不会被拔出，而且超长设计钻孔也使施工难度大大提高，且设计钻孔过长钻孔底部的土渣也不易清理，影响灌浆体的质量。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，通过该试验方法，能够在检测承压板处灌浆体的受压承载力的同时，彻底避免灌浆体发生拔出破坏，从而保证精确的检测出承压板处灌浆体的受压承载力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，包括如下步骤：

S1、在可回收锚杆顶部灌浆体的表面上安装可张拉可回收锚杆顶部筋体的千斤顶；

S2、启动千斤顶张拉筋体，同时用荷载传感器和位移计分别采集筋体的拉伸位移和张拉荷载，并绘制张拉荷载-拉伸位移曲线；

S3、通过张拉荷载-拉伸位移曲线判断出承压板下方的灌浆体发生破坏的破坏节点，并在破坏后终止试验加载；此时破坏节点的张拉荷载为可回收锚杆端部灌浆体的极限荷载，极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即为灌浆体的受压承载力。

优选的，灌浆体靠近坡面的一端为扩大段。

优选的，千斤顶与所述扩大段之间设有钢垫板，所述钢垫板的面积是所述承压板面积的3～10倍。

优选的，可回收锚杆的施工方法还包括：

S0、对坡面进行钻孔；

S01、对钻孔靠近坡面的一端进行扩孔；

S02、将可回收锚杆安装有承压板的一端伸入钻孔的底部，可回收锚杆另一端的筋体出露于坡面；在扩孔处的坡面上安装模板，以保证灌浆时可回收锚杆与钻孔共轴，向钻孔内灌浆，并陆续补浆直到充满扩孔，形成带有扩大段的灌浆体，待灌浆体养护达到设计强度要求后，拆除模板。

优选的，扩孔的直径是钻孔直径的3～10倍，扩孔的深度为钻孔直径的3～ 5倍。

优选的，钻孔上未进行扩孔的长度为钻孔直径的5～10倍。

优选的，筋体出露坡面的长度为1.0～2.5m。

优选的，钻孔垂直于坡面。

优选的，在S02步骤之前，清除钻孔底部的土渣。

优选的，试验结束后还包括如下步骤：

S4、卸载千斤顶和钢垫板，对筋体进行解锁，拔出筋体。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明将千斤顶设置在可回收锚杆顶部灌浆体的表面上，千斤顶在张拉可回收锚杆顶部的筋体时，虽然筋体会将拉力传递给灌浆体，使灌浆体受到向外的拉力，但同时灌浆体也受到了千斤顶给予的灌浆体的压力，拉力和压力相互抵消，实现了力在灌浆体内的自平衡，从而彻底的避免了灌浆体被拉出土层的风险，也就无需采用超长的设计钻孔，既减少了施工难度，还方便了对钻孔底部土渣的清理，保证了灌浆体的质量。同时本发明通过边采集筋体的拉伸位移和张拉荷载，边绘制张拉荷载-拉伸位移曲线，通过张拉荷载-拉伸位移曲线可以快速、清楚的判断出灌浆体发生破坏的破坏节点，继而更便捷、精准的得到可回收锚杆端部灌浆体的极限荷载，然后通过将极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即可得到灌浆体的受压承载力。

2.本发明将扩孔的直径设置成钻孔直径的3～10倍，扩孔部分形成扩大段，一方面扩大段可以承载大尺寸的千斤顶，另一方面扩大段大于钻孔内的灌浆体，能够优先使钻孔内承压板处的灌浆体发生破坏，而不是扩大段先发生破坏。

3.本发明在扩大段安装钢垫板，且钢垫板的面积是承压板面积的3～10倍，其与承压板尺寸比与扩大段与钻孔尺寸比相适应，一方面能够使千斤顶的力更均匀扩散到灌浆体上，避免千斤顶给的压强过大导致灌浆体破坏，而另一方面同样是为了承压板处的灌浆体优先发生破坏，而不是扩大段先发生破坏，从而保证试验能够正常的进行。

4.本发明将钻孔上未进行扩孔的长度设置为钻孔直径的5～10倍，既充分考虑周围岩土体对灌浆体的约束效应，且也使钻孔长度明显降低了，继而大大提高了施工效率，且能避免超长钻孔因钻孔底部土渣难以清除干净而导致土渣充填灌浆体内质量问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为可回收锚杆端部灌浆体受压承载力现场试验方法剖面图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为可回收锚杆端部灌浆体受压承载力现场试验完成并回收筋体后的剖面图；

图6为软土地层中灌浆体破坏时的张拉荷载-拉伸位移曲线；

图7为硬土或岩石地层中灌浆体破坏时的张拉荷载-拉伸位移曲线。

附图标记说明：11、灌浆体；12、筋体；13、套管；14、承压板；15、可回收装置；16、钻孔；17、扩大段；18、坡面；21、第一钢垫板；22、千斤顶； 23、第二钢垫板；24、锚具；25、位移计；26、荷载传感器；P、张拉荷载；S、拉伸位移；A、破坏节点；Pu、破坏节点张拉荷载；Su、破坏节点拉伸位移。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，如图1-7所示，具体的步骤如下：

S1、在已经施工完成的可回收锚杆顶部的灌浆体11上安装可张拉可回收锚杆顶部筋体12的千斤顶22，千斤顶22的底部抵在灌浆体11的表面上；千斤顶22可采用锚杆施工中常用的穿心千斤顶；

S2、启动千斤顶22张拉筋体12，同时用荷载传感器26和位移计25分别采集筋体12的拉伸位移S和张拉荷载P，并绘制张拉荷载P-拉伸位移S曲线；

S3、通过张拉荷载P-拉伸位移S曲线判断出承压板14下方的灌浆体11 发生破坏的破坏节点A，并在破坏后终止试验加载；此时破坏节点A的荷载为可回收锚杆端部的灌浆体11的极限荷载，将极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即得到灌浆体的受压承载力。

其中破坏节点A具体判断的方法，根据可回收锚杆是安装在软土地层，还是硬土或岩石地层是不同的，因为安装在软土地层和安装在硬土或岩石地层中具体的张拉荷载P-拉伸位移S曲线是不同的，因此判断方法也不同，图6 和图7分别为软土地层、硬土或岩石地层的张拉荷载P-拉伸位移S曲线，其具体的判断方法为：

如图6所示，张拉荷载P-拉伸位移S曲线中，随着张拉荷载增加，曲线一开始是逐渐上升的，然后当曲线上升到一个峰值后突然开始迅速下降，最后曲线会趋于平缓。因为软土地层的土比较软，灌浆体11压碎后，土体无法对破碎的灌浆体11形成强大约束，灌浆体11破碎后，部分会挤压入软土中，使得承载力达到极限后迅速丧失，而迅速丧失后，试验的荷载便无法继续增加。对应图6中便可知道，曲线逐渐上升阶段，为在灌浆体11压碎前千斤顶22给予筋体12的张拉荷载逐渐增加的阶段，曲线迅速下降的阶段便是灌浆体11破碎，承载力迅速丧失的阶段，因此可知曲线逐渐上升与迅速下降之间的峰值便是承压板14处灌浆体11被压碎的时候。因此，具体在软土底层中破坏节点A 的判断方法是：在进行试验时，边采集的张拉荷载P和拉伸位移S，边绘制张拉荷载P-拉伸位移S曲线，当发现曲线在上升过程中，突然出现反向陡降，便可知此时灌浆体11已经发生了破坏，通过绘制的张拉荷载P-拉伸位移S曲线，能够得到曲线的峰值点，峰值点即为图6中的破坏节点A，破坏节点A 对应在张拉荷载P轴上的数值即为破坏点张拉荷载Pu，拉伸位移S轴上的数值即为破坏点拉伸位移Su，而破坏点张拉荷载Pu即为灌浆体11的极限荷载，通过将极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即可得到灌浆体的受压承载力。

如图7所示，随着张拉荷载的增加，曲线一开始是逐步上升的，当上升到某个节点后，曲线会迅速变缓甚至趋于水平。因为硬土或岩石地层的土质比较硬，在灌浆体11被压碎后，硬土、岩石可以对破碎的灌浆体11形成一定的或强大约束，破碎的灌浆体11难以挤压入硬土、岩石中，承载力达到极限后不会迅速丧失，对应到图7的张拉荷载P-拉伸位移S曲线中，曲线会在某个节点后迅速变缓甚至趋于水平，此时试验的荷载还能小幅继续增加，但是变形却难以控制了。由此可知，曲线逐步上升的阶段为灌浆体11压碎前千斤顶22的张拉荷载逐渐增加的阶段，曲线突然变缓的阶段便是灌浆体11破碎后，试验荷载力继续小幅增加的阶段，因此可知图7中曲线由线性或平缓上升突然转变为平缓时的转折点即为破坏节点A。因此，具体在硬土或岩石地层中破坏节点 A的判断方法是：在进行试验时，边采集的张拉荷载P和拉伸位移S，边绘制张拉荷载P-拉伸位移S曲线，当发现曲线在逐步或线性上升过程中，突然迅速变缓甚至趋于水平时，即可知此时灌浆体11已经发生了破坏，通过绘制的张拉荷载P-拉伸位移S曲线，能够得到曲线中存在着一个转折点，而该转折点即为破坏节点A，然后破坏节点A对应在张拉荷载P轴上的数值即为破坏点张拉荷载Pu，拉伸位移S轴上的数值即为破坏点拉伸位移Su；而破坏点张拉荷载Pu即为灌浆体11的极限荷载，用极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即可得到灌浆体的受压极限承载力。

本实施例中，灌浆体抗压安全系数为1.0-2.0之间。

本实施例中，灌浆体11靠近坡面18的一端为扩大段17，将千斤顶22安装在扩大段17的表面上，扩大段17的灌浆体面积大于原本灌浆体的面积，能够能充分保证灌浆体不出现拔出破坏，同时能够保证承压板14下方灌浆体11 优先破坏，而不是扩大段17先破坏，从而保证试验的正常进行。

进一步，本实施例中，在千斤顶22与扩大段17之间设有第一钢垫板21，第一钢垫板21的面积是承压板14面积的3～10倍，通过第一钢垫板21能够有效的承载千斤顶22，并减小千斤顶22给予扩大段17的压强，避免扩大段 17受到千斤顶22带来的压强过大而发生破损，同时其与承压板14的面积比，与扩大段17和承压板14下放的灌浆体11的面积比相对应，也是为了保证钻孔16内的承压板14处灌浆体11率先破坏，达到现场测试灌浆体11受压承载力的目的。

如图1所示，本实施例中，在千斤顶22上还设置有第二钢垫板23，向筋体12上穿入第一钢垫板21和千斤顶22后，依次再穿入第二钢垫板23、荷载传感器26，然后安上锚具24将荷载传感器26、第二钢垫板23、千斤顶22、第一钢垫板21紧固在坡面18上扩大段17的表面，最后将两个位移计25与筋体12共轴方向对称安装在筋体12顶部，然后便完成了试验前试验设备的安装准备。

在检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验之前，需要先进行可回收锚杆安装准备，本实施例提供了具体的施工方法：

S0、用钻孔设备对坡面18进行打孔并形成具有一定长度的钻孔16；

S01、对钻孔16靠近坡面18的一端同轴进行扩孔，并清除钻孔16底部的土渣；

S02、将可回收锚杆安装有承压板14的一端伸入钻孔16的底部，可回收锚杆另一端的筋体12露出坡面18；在扩孔处的坡面18上安装模板，以保证灌浆时可回收锚杆与钻孔16共轴，向钻孔16内灌浆，并陆续补浆直到充满扩孔，继而形成带有扩大段17的灌浆体11，待灌浆体11养护达到设计强度要求后，拆除模板。

本实施例中，扩孔的直径是钻孔16直径的3～10倍，扩孔的深度为钻孔 16直径的3～5倍，能充分保证钻孔16内的灌浆体11以及扩大段17不出现拔出破坏，同时扩大段17的灌浆体面积大于原本灌浆体的面积，能够保证承压板14下方灌浆体11优先破坏，保证试验的正常进行。

进一步，本实施例中，钻孔16上未进行扩孔的长度为钻孔16直径的5～ 10倍，在充分考虑周围岩土体对灌浆体11的约束效应的同时，钻孔16长度也明显降低，一方面大大提高了施工效率，另一方便避免超长钻孔因钻孔底部土渣难以清除干净而导致土渣充填灌浆体内产生质量问题。

本实施例中，筋体12出露坡面18的长度为1.0～2.5m，以便筋体12具有足够的长度，以安装各项试验设备。

进一步，为了保证灌浆体11的试验精度，本实施例中，钻孔16需要保证垂直于坡面18。

本实施例中，试验结束后还包括如下步骤：

S4、卸载荷载传感器26、位移计25、千斤顶22、第一钢垫板21、第二钢垫板23以及锚具24，对筋体12进行解锁，拔出筋体12。

本实施例中，对筋体12进行解锁，是通过承压板14下方的可回收装置 15进行解锁；具体的可回收锚杆为热熔型、机械锁型，还是锚筋回转型等或其他类型，只要能保证可回收装置15顺利解锁即可。如图5所示，为将筋体 12拔出，以及将荷载传感器26、位移计25、千斤顶22、第一钢垫板21、第二钢垫板23以及锚具24卸载之后的坡面18内的结构。

本实施例中，如图1所示，可回收锚杆由筋体12、套管13、承压板14 及可回收装置15组装完成，具体组装过程是：先将筋体12底部与可回收装置 15进行锁固，然后依次向筋体12穿过承压板14和套管13，承压板14穿过筋体12后抵在可回收装置15上，套管13抵在承压板14上，通过可回收装置 15可避免承压板14从筋体12下部脱离筋体12，从而完成可回收锚杆的制作。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在所述可回收锚杆顶部灌浆体的表面上安装可张拉所述可回收锚杆顶部筋体的千斤顶；

S2、启动所述千斤顶张拉所述筋体，同时用荷载传感器和位移计分别采集所述筋体的拉伸位移和张拉荷载，并绘制张拉荷载-拉伸位移曲线；

S3、通过所述张拉荷载-拉伸位移曲线判断出所述承压板下方的灌浆体发生破坏的破坏节点，并在破坏后终止试验加载；此时所述破坏节点的张拉荷载为所述可回收锚杆端部灌浆体的极限荷载，极限荷载除以灌浆体抗压安全系数即为灌浆体的受压承载力。

2.根据权利要求1所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述灌浆体靠近所述坡面的一端为扩大段。

3.根据权利要求2所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述千斤顶与所述扩大段之间设有钢垫板，所述钢垫板的面积是所述承压板面积的3～10倍。

4.根据权利要求2或3所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述可回收锚杆的施工方法包括：

S0、对坡面进行钻孔；

S01、对所述钻孔靠近所述坡面的一端进行扩孔；

S02、将所述可回收锚杆安装有承压板的一端伸入所述钻孔的底部，所述可回收锚杆另一端的筋体出露于所述坡面；在所述扩孔处的坡面上安装模板，以保证灌浆时所述可回收锚杆与所述钻孔共轴，向所述钻孔内灌浆，并陆续补浆直到充满所述扩孔，形成带有扩大段的灌浆体，待所述灌浆体养护达到设计强度要求后，拆除所述模板。

5.根据权利要求4所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述扩孔的直径是所述钻孔直径的3～10倍，所述扩孔的深度为所述钻孔直径的3～5倍。

6.根据权利要求5所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述钻孔上未进行扩孔的长度为所述钻孔直径的5～10倍。

7.根据权利要求4所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述筋体出露所述坡面的长度为1.0～2.5m。

8.根据权利要求4所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，所述钻孔垂直于所述坡面。

9.根据权利要求4所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，在S02步骤之前，清除所述钻孔底部的土渣。

10.根据权利要求1所述的一种检测可回收锚杆端部灌浆体受压承载力的试验方法，其特征在于，试验结束后还包括如下步骤：

S4、卸载所述千斤顶和所述钢垫板，对所述筋体进行解锁，拔出所述筋体。

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