专利名称：锚固工程预应力施工质量检测的方法
技术领域：
本发明涉及岩土锚固工程施工质量检测技术领域，特别涉及锚固工程预应力施工质量的检测方法。
背景技术：
预应力锚索(杆)加固工程在大坝加固、滑坡治理、高陡边坡加固、地下洞室加固、 深基坑加固等岩土工程(一般统称为锚固工程)中得到大量应用。这些锚固工程由于采用预应力锚索技术，可以在需加固结构物的施工过程中，以及在交付使用前，预先对需加固工程施加较大的预应力，使得被加固的结构物保持稳定。由于锚固工程施工工艺的相对复杂性，而且是隐蔽工程，大量的工程实践以及理论分析证明，锚固工程的施工质量控制难度较大，尤其是预应力施工的要求标准较高，施工管理不到位或施工工艺水平不足，就难以达到设计要求，造成预应力施加水平不足或荷载超限等严重质量隐患，给锚固工程结构造成极大的安全隐患，实践证明大量的锚固工程事故跟预应力施加的质量有关。目前国内外已不断出现由于锚固工程失效造成工程破坏的实例。锚固工程中锚索的应力不足或应力超限，将对预应力锚索加固的工程造成极大安全隐患。而且随着时间的推移，锚索结构的预应力还将逐步损失。一旦锚索预应力降低到一定程度，被加固的结构物将随之发生破坏。加之锚索工程为隐蔽工程，破坏之前外部没有明显的征兆，属突发型破坏。而采用预应力锚索加固的工程一般多为安全性要求较高的工程，如大坝、大型滑坡、高陡边坡、地下洞室、矿山巷道、深基坑等等，这些工程一旦发生突发破坏，将对人民的财产安全造成不可估量的巨大损失。因此对锚固工程预应力施工质量进行检测评估，及时发现存在的问题，并针对问题提前采取相应的应力调整措施，来保证锚固工程的长期安全，成为解决前述问题的途径。目前，对于锚固工程预应力施工质量的检测尚没有技术手段和方法，目前的锚固工程质量检测只是对其锚固段的锚固强度采用拉拔试验进行验收，而对于预应力施工施加的预应力荷载值是否满足设计和规范要求，尚未展开有效检测。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种锚固工程预应力施工质量检测的方法，采用本发明的检测方法，可以测算出锚固工程预应力施工所施加的预应力荷载值。本发明采用如下技术方案本发明的锚固工程预应力施工质量检测的方法，包括以下步骤步骤a 安装张拉装置按现有的锚索张拉试验安装步骤安装千斤顶、连接油泵、安装工具锚、在工具锚中置入工具夹片、索紧钢绞线；步骤b:进行拉动试验Id1、施加初始荷载，使得所述各张拉装置之间紧密衔接；b2、缓慢施加荷载，直至所述千斤顶活塞产生位移，该位移用现行的百分表进行观测，记录此时的荷载值；b3、通过力学分析可得到Id2步骤中记录的荷载值即等于锚索当前的残余拉力值， 并与所设计的既有锚固工程拉力对比计算出锚索预应力损失值，进而评判该既有锚固工程现有的质量是否符合规范要求。根据以上张拉步骤，如果锚固工程锚索端头钢绞线长度满足张拉之用，所述步骤a 进一步包括%、在既有锚固工程的工作锚上安置夹片限位板，将既有锚固工程残留的钢绞线穿过所述千斤顶，将所述千斤顶底部安置在所述夹片限位板上；%、在所述千斤顶上部安装所述工具锚，将所述残留的钢绞线穿过该工具锚，再在该工具锚中置入所述工具夹片，索紧残留的钢绞线。本发明提供了一种锚固工程质量检测的方法，通过特定的张拉程序和技术方案来检测锚固工程的预应力施工质量，并能对锚固结构的预应力进行调整。因此本发明解决了锚固工程的预应力施工质量的检测问题，进而为提前发现和预防锚固工程预应力不足或超限的安全质量隐患问题，为保证锚固工程的工程效果以及所加固工程结构的安全稳定提供了有效的解决办法。
为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，本发明结合如下的附图进行了详细说明，本发明的目的、特征与特点，将可由此得到深入且具体的了解， 然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1是本发明的检测装置安装在既有锚固工程中的结构示意图。图2是本发明的检测装置分解示意图。图3是图1、图2中的第一工具锚的结构示意图。图4是锚孔结构示意图。图5是图1、图2中的连接套筒的结构示意图。图6是图1、图2中的第二工具锚的结构示意图。图7是图1、图2中的支撑筒的结构示意图。图8为夹片的结构示意图。图9为夹片限位薄钢板的结构示意图。图10为的锚具限位板结构示意图。其中，附图标记如下
现有技术1既有锚固工程
11 边坡12 锚墩13工作锚133工作锚夹片14锚墩残留的外露部分钢绞线15穿心式千斤顶本发明2检测应力装置21第一工具锚211螺纹结构212锥形锚孔213第一工具锚夹片214工作锚夹片限位薄钢板2141限位薄钢板通孔215锚具限位板22连接套筒221螺纹结构23第二工具锚231螺纹结构232锥形锚孔233第二工具锚夹片234第二工具锚夹片限位薄钢板2341限位薄钢板通孔235外接钢绞线24支撑筒241 U 形开口
具体实施例方式实施例1对于用于张拉用的钢绞线长度满足张拉所需长度的既有锚固工程，本发明的锚固工程质量检测的方法包括以下步骤步骤a 采用现有的锚索张拉试验安装步骤安装张拉装置ai、在既有锚固工程的工作锚上安置夹片限位板，将既有锚固工程残留的钢绞线穿过千斤顶，所述千斤顶底部安置在所述夹片限位板上；%、在所述千斤顶上部安装所述工作锚，将所述残留的钢绞线穿过该工具锚，再在该工具锚中置入工具夹片，索紧残留的钢绞线；步骤b 进行拉动试验Id1、施加初始荷载，使得所述各张拉装置之间紧密衔接；b2、缓慢施加荷载，直至所述千斤顶活塞产生位移，该位移可用现行的百分表及其他位移计进行观测，记录此时的荷载值P ；b3、通过力学分析可得到荷载值P即等于锚索当前的残余拉力值Pc，并与所设计的既有锚固工程拉力对比计算出锚索预应力损失值，进而评判该既有锚固工程现有的质量是否符合规范要求。实施例2对于用于张拉检测用的钢绞线已经被剪断而不能满足张拉所需长度的既有锚固工程，则需安装本发明的用于既有锚固工程质量检测装置后再采用本发明的检测方法进行检测。如图1、2所示，本发明的用于既有锚固工程质量检测的装置包括三大部分连接部分、支撑部分及限位部分，下面结合各视图对各部分进行详细说明。第一部分连接部分，包括第一工具锚21、第二工具锚23及连接套筒22。如图1、图2、图3所示，第一工具锚21为大小、形状与既有锚固工程1中的工作锚 13的形状大小基本相同的圆柱板，用来对接既有锚固工程中工作锚13外残留的外露部分钢绞线14，因此，该第一工具锚21的厚度略小于既有锚固工程锚墩12外残留的外露部分钢绞线14的长度，一般在50 IOOmm之间；另外，如图4所示，在该第一工具锚21中还匹配开设有允许残留的钢绞线14穿过的锥形锚孔212，锥形锚孔212为朝既有工作锚13方向渐缩锥度的锥形孔，在实际操作中该锥形孔212是大口向上，小口向下，在本例中第一工具锚 21的外直径为154mm，每个锚孔的最大口直径为30mm，最小口直径为20mm ；当残留的外露部分钢绞线14插入锥形锚孔212中后，再在锚孔212中放入与锚孔212匹配的夹片213夹紧锚头钢绞线14，在第一工具锚21与既有工作锚13之间还设置有用于对夹片213进行限位的薄钢板214，以防止夹片213下滑；进一步的，在该第一工具锚21的外缘还加工有用于连接的螺纹结构211。第一工具锚夹片213的结构采用现有锚固工程中工作锚13中所用的夹片133的结构，其结构如图8所示，为与锥形锚孔匹配的锥形板，每个锚孔用两块该锥形夹片效果最为理想。如图9所示，夹片限位薄钢板214呈圆板状，中间开设有与既有钢绞线14数目相同的通孔2141，通孔2141内径略大于钢绞线14直径，使得钢绞线14刚好可以通过该通孔 2141而夹片213无法通过。如图1、图2、图6所示，第二工具锚23为大小、形状与既有锚固工程1中的工作锚 13的形状大小基本相同的圆柱板，用来连接需增长外接钢绞线235，在本实施例中的第二工具锚23的厚度为70mm，外径为154mm，外径与第一工具锚21的外径相同，在其外缘同样设有螺纹结构231，在其内部设有锥形孔232，锥形孔232为朝既有工作锚13相反方向渐缩锥度的锥形孔，在实际操作过程是大口向下，小口向上，而外接的增长连接钢绞线235 —般长IOOcm左右；当外接钢绞线235插入锥形锚孔232中后，再在锚孔232中放入与锚孔232 匹配的夹片233夹紧外接钢绞线235，夹片233外安装夹片限位薄钢板234，限位薄钢板234 通过螺丝固定在第二工具锚23朝向第一工具锚22的一面，阻止夹片233向下脱落。再如图8、图9所示，第二工具锚夹片233的结构如同第一工具锚夹片213，而第二工具锚夹片夹片限位薄钢板234的结构如同第一工具锚213夹片限位薄钢板214，在此不再赘述，图9中的2341为夹片限位薄钢板通孔。
如图1、图2、图5所示，连接套筒22为中空的圆柱体，该连接套筒22内壁匹配设置有与该第一工具锚21及第二工具锚23对应的螺纹接口 221，该连接套筒22的内径与第一工具锚21及第二工具锚23的外径相同，使用时直接将该连接套筒22对正旋入第一工具锚21中，然后将装有外接钢绞线235的第二工具锚23再旋入其中即可，因此连接套筒22 对第一工具锚21及第二工具锚23而言起到了承上启下的作用。在本实施例中的连接套筒22的内径为154mm，与第一工具锚21及第二工具锚23 的外径相同，而外径为179mm，套筒的壁厚为25mm，筒高为217mm。第二部分支撑部分该支撑部分为支撑筒24，如图1、图2、图7所示，支撑筒M采用较厚壁的钢材制作，其内径略大于连接套筒22的外径，在本例中支撑筒M内径为194mm，而外径为259mm， 高度为498mm，使用时先直接将支撑筒M套设在连接套筒22外侧，再将穿心式千斤顶15直接置于支撑筒M的顶部(图1所示)以进行张拉试验，起到为千斤顶15提供支撑力的作用。另外，在支撑筒M的中下部设置沿支撑筒M竖直中心面相对称的两U开口 Ml， 用于观察其内部的第一工具锚21及第二工具锚23中的夹片213、233的位移变化，安装时将该开口 241朝向锚墩12并接触紧贴锚墩12的斜托面。在本实施例中的U形开口 241的底部为园弧状，该U形开口 241高度优选385mm。第三部分限位部分，包括锚具限位板和夹片限位薄钢板，该装置用来限制第一工具锚夹片、第二工具锚夹片和工作锚夹片之间的位移。如图1、图10所示，既有工作锚13与第一工具锚21之间的锚具限位板215呈Z字型，其下横边用螺栓固定于锚墩12上，上横边卡置于该第一工具锚21及该第一工具锚夹片限位薄钢板214之间，当张拉时，残留的外露部分钢绞线14向上移动，而工作锚13通过锚具限位板215而保持固定，此时夹片213也将随着钢绞线14的外移而松动，故此时可以从支撑筒M的开口将夹片213取出，从而可以达到退锚的目的。另外，将夹片限位薄板214卡置安装在锚具限位板215下面，可以限制工作锚夹片 133的位移，当张拉卸荷时，工作锚夹片133将锁紧锚头钢绞线14，起到重新锁定钢绞线14 的目的。以上所描述的各部件的尺寸仅是基于既有锚固工程中通常所用的锚索尺寸所设计的最佳方案，对于非通用锚索尺寸的锚固工程，以上各部件的尺寸将视所用锚索尺寸进行调整。进一步的，以上所描述的装置的各部件的结构也可根据需要进行调整，如对于第一工具锚21，因为在实际操作中可仅对既有锚固工程的残留钢绞线14中的其中一根进行测量并能保证测量结果，因此，此时的第一工具锚21的大小也不必与现有工作锚的大小基本相同，相应的，限位薄薄钢板214的大小也可以相应缩小，限位薄钢板214上的开孔也只要对应于所测量的那根钢绞线即可；而对于第二工具锚23，也可在实际工作中采用其他结构进行替换，如直接在连接套筒22上焊接一根外接钢绞线235也可达到测量目的。再如图1所示，本发明的用于既有锚固工程质量检测装置的安装步骤如下(图中的11为既有锚固工程所加固的边坡) ’、凿除锚头砼，露出工作锚13和外露部分钢绞线14 ；
’、安装锚具限位板215，将锚具限位板215的上横边卡置在第一工具锚21及工作锚夹片限位薄钢板214之间，而下横边用螺栓安装在现有锚墩12上，然后在工作锚13及锚具限位板215的上横边之间放置夹片限位薄钢板214，再将工作锚13上的外露部分钢绞线14穿入第一工具锚21的锚孔212中，置入第一工具锚夹片213，锁紧工作锚夹片133 ；a3'、将连接套筒22套装在第一工具锚21外，并旋转紧固；a/、将需增加的外接钢绞线235插入第二工具锚23的锚孔232中，在第二工具锚 23朝向第一工具锚21方向的底面安装限位薄钢板234，再将安装好的第二工具锚系统(包括第二工具锚23、外接钢绞线235、限位薄钢板234)通过螺纹丝扣全部旋入连接套筒22 内；a5'、将支撑筒M套在连接套筒22外面，底部支撑在锚墩12 (砼)上，同时固定锚具限位板215 ；a6'、将支撑筒M的顶端作为反力平台，安装穿心式千斤顶15，千斤顶15活塞顶部安装第二工具锚23，置入第二工具锚夹片233索紧外接钢绞线235 ；a/、将千斤顶15与油泵(图中未示)连接，然后可施加荷载进行张拉试验。另外，步骤中安装锚具限位板215的步骤在本发明既有锚固工程质量检测步骤中可以不进行实施，即在质量检测步骤中可以不安装锚具限位板215，仅放置夹片限位薄钢板214对夹片213进行限位即可。在完成以上用于既有锚固工程质量检测装置的安装后，再进行张拉试验1.质量检测试验1. 1通过油泵施加初试荷载，使得各设备之间紧密衔接；1. 2缓慢施加荷载，当千斤顶15活塞产生位移时，该位移可用现行的百分表及其他位移计进行观测，记录荷载值P ；1. 3通过力学分析可得到荷载值P即等于锚索当前的残余拉力值Pc，并与所设计的既有锚固工程拉力对比计算出锚索预应力损失值，进而评判该既有锚固工程现有的质量是否符合规范要求。1.4继续分级施加荷载按规范进行极限荷载试验，检测锚索当前的锚固强度，并与原设计值进行比较，为当前锚固工程质量和安全评估提供数据。2.锚索补强张拉试验对于在以上质量检测试验中锚索预应力损失的既有锚固工程，在以上装置基础上进行张拉即可完成拉力的补强，对于在检测步骤中没有安装锚具限位板215的情况，在补强步骤进行前须补充安装锚具限位板215，即将锚具限位板215的上横边卡置于第一工具锚21及工作锚夹片限位薄钢板214之间，而下横边用螺栓安装在现有锚墩12上，然后具体采用分级施加荷载的方法进行张拉补强。最后，在分级施加荷载到指定荷载后，卸荷，夹片重新索定钢绞线，完成锚索补强。3.锚索预应力损失的计算方法既有锚固工程锚索当前残余内部拉力为Pc，通过张拉外接钢绞线235向相反方向施加外荷载P，当P > Pc时，既有锚固工程残留钢绞线才可能向外产生位移，即既有锚固工程残留钢绞线刚产生位移时刻的外拉力等于既有锚固工程锚索内部残余拉力，据此原理利用前述检测试验1. 2步骤中的P值即为锚索的残余拉力。
与初始预应力Po进行比较可得到锚索的预应力损失值ΔΡ = Po-P。4.残余粘结强度的计算依据规范规定的极限拉拔试验，进行破坏试验，依据试验结果进行锚固段破坏，可得到锚索锚固段当前的残余粘结强度；锚固段达到极限荷载之前，钢绞线断丝破坏，可得到钢绞线的残余强度，与设计强度进行比较，可得到锚索材质强度的降低值。5.依据检测得到的预应力损失值、锚索的残余粘结强度或材质残余强度值，为综合评判锚固工程的质量安全现状提供必要的数据。在完成检测、补强、破坏试验步骤后，最后进行卸载和拆除步骤卸载和拆除步骤采用逐级卸荷，按顺序拆卸千斤顶15、支撑筒M、第二工具锚23、连接套筒22，待第一工具锚21松动后进行拆除，再拆除锚具限位板215、采用工具去除限位薄钢板234。最后对锚头进行封锚处理，试验完毕。由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
权利要求
1.一种锚固工程预应力施工质量检测的方法，包括步骤a 安装张拉装置按现有的锚索张拉试验安装步骤安装千斤顶、连接油泵、安装工具锚、在工具锚中置入工具夹片、索紧钢绞线，其特征在于，还包括步骤b 进行拉动试验h、施加初始荷载，使得所述各张拉装置之间紧密衔接；b2、缓慢施加荷载，直至所述千斤顶活塞产生位移，该位移用现行的百分表进行观测， 记录此时的荷载值；b3、通过力学分析可得到Id2步骤中记录的荷载值即等于锚索当前的残余拉力值，并与所设计的既有锚固工程拉力对比计算出锚索预应力损失值，进而评判该既有锚固工程现有的质量是否符合规范要求。
2.根据权利要求1所述的锚固工程预应力施工质量检测的方法，其特征在于，对于用于张拉用的钢绞线长度满足张拉所需长度的锚固工程，所述步骤a进一步包括S1、在既有锚固工程的工作锚上安置夹片限位板，将既有锚固工程残留的钢绞线穿过所述千斤顶，将所述千斤顶底部安置在所述夹片限位板上；%、在所述千斤顶上部安装所述工具锚，将所述残留的钢绞线穿过该工具锚，再在该工具锚中置入所述工具夹片，索紧残留的钢绞线。
全文摘要
本发明涉及一种锚固工程预应力施工质量检测的方法，通过安装现有的锚杆(索)张拉试验装置，进行拉动试验，通过力学分析可得到当前锚索的拉力值即为锚固工程施工所施加的预应力荷载值，并与所设计要求的锚固工程预应力荷载值进行对比，计算二者的差值，进而评判该锚固工程的预应力施工质量是否符合设计规范要求。因此本发明解决了锚固工程预应力施工的质量检测问题，为提前发现预应力荷载不足或超限等质量隐患，确保锚固工程施工质量和工程结构的安全，提供了有效的解决办法。
文档编号E21D21/02GK102304930SQ20111017350
公开日2012年1月4日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者刘庆元, 廖小平, 朱本珍, 王建松 申请人:中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院