边坡锚固工程试验墩成果总结报告

××高速公路K24+952～K25+070段边坡锚固工程试验墩成果总结报告一、工程概况该边坡防护加固工程位于K24+952～K25+070段右侧，边坡设计自下而上分为三级，第一级高度8米，坡率1：0.75～1：1.0；第二级高度8米，坡率1：0.75～1：1.0；第三级高度11.4米，坡率1：1.0。防护加固型式包括：预应力锚索框架和非预应力锚杆框架加固、拱型骨架和三维网植草防护、埋设排水平孔进行坡体排水等。实验目的确定预应力锚索和锚杆的极限承载力，掌握锚索抵抗破坏的安全程度，验证设计锚固力的合理性及施工工艺的可行性，以便正式施工前根据试验结果对设计锚索参数及施工工艺进行调整。试验孔布置1、布置原则边坡锚固工程试验孔应尽量布置在锚索工程部位，同时避开正式施工孔位，试验孔间距不小于各试验孔周围土体扰动破坏的影响范围，所用的锚索结构、施工工艺及所处的工程地质条件应与实际工程所采用的相同。2、具体位置本段第二级边坡平台上方布置3个试验孔，桩号分别为K25+035、K25+070、K24+980，实验锚索长度分别为8m,13m,21m，锚固段长度分别为3m,5m,8m。材料采用设计无黏结高强度低松弛钢绞线，设计拉力700～750KN。四、施工过程4.1试验锚索制安为确保锚固工程施工不致于恶化边坡岩土工程条件和保证孔壁的粘结性能，钻孔采用无水干钻，钻孔速度应根据使用钻机性能和锚固地层严格控制，防止钻孔扭曲和变形，造成下锚困难或其他意外事故，钻进过程中，应对每个孔的地层变化，钻进状态，地下水及一些特殊情况作好现场施工记录，钻进达到设计深度之后，不能立即停钻，要求稳钻1～2分钟，防止孔底尖尘，钻孔完成后，使用高压空气将孔内岩粉及水体清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。锚索采用6根φ15.24mm无粘结低松弛预应力高强度钢绞线，强度等级1860MPa，无粘结钢绞线为防腐油脂敷裹并用PE套包裹，具有良好的防腐效果和可全孔一次注浆等优点。锚索编束前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉排列均匀，严格按照设计尺寸下料。在锚索体底端接装导向帽，以使下锚顺利，锚固段每1.5m设置一个架线环，在架线环中部采用16#铁丝绕制，保证已加工的锚索不出现扭曲变形。对于压力分散型锚索加工时，对相应的钢绞线单元要涂以相应的颜色，用以区分钢绞线的张拉单元。在锚固段与自由段相接处，加设止浆带，阻止自由段注浆，影响试验结果。4.2张拉试验张拉试验采用YCD2500A型千斤顶和ZB2×2-500型电动油泵进行，设备投入使用前均经过相关质检部门检定。由于压力分散型锚索由三个单元锚索组成，而各个单元锚索的自由段长度是不相等的，张拉时，同时施加张拉力，会使各组锚索产生不同的拉力，进而达到的破坏荷载仅是各组锚索分别破坏的荷载，达不到试验的效果。为了使各单元锚索受力相等，必须先对各单元锚索分别张拉，当各单元锚索在同等荷载条件下因自由段长度不等引起的弹性伸长差得到补偿后，方可同时张拉各单元锚索。4.2.1伸长量的计算压力分散型锚索各单元差异伸长量和差异荷载增量计算公式如下：差异伸长量△L1-2=△L1-△L2，△L2-3=△L2-△L3△L1=δL1/E，△L2=δL2/E，△L3=δL3/Eδ＝P/A差异荷载增量△P1=EA△L1-2/L1×2△P2=(EA△L2-3/L2+EA△L2-3/L1)×2其中：L1、L2、L3――分别为第一、二、三单元锚索的长度L1＞L2＞L3△L1、△L2、△L3――各单元锚索在给定最终张拉（设计张拉）荷载作用下的伸长量△L1-2，△L2-3－各单元锚索在给定最终张拉（设计张拉）荷载作用下的差异伸长量。δ――给定最终张拉（设计张拉）荷载作用下钢绞线束应力。P――给定最终张拉（设计张拉）荷载作用下单根钢绞线束荷载。A－-单根钢绞线束的截面面积.E－-钢绞线的弹性模量。△P1、△P2－分布差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量。4.2.2第一个试验孔：锚索长8m，锚固段长3m。各单元锚索的单根长度：L1=8mL2=7mL3=6m最终张拉荷载作用下单根钢绞线束荷载为：P=700KN÷6=116.667KN最终张拉荷载作用下单元钢绞线束应力：δ＝2P/2A=116.667KN÷140＝0.833各单元锚索在最终张拉荷载作用下的伸长量：△L1=δL1/E=0.833×8÷195＝0.0342m△L2=δL2/E=0.833×7÷195＝0.0299m△L3=δL3/E=0.833×6÷195＝0.0256m各单元锚索在最终张拉荷载作用下的差异伸长量：△L1-2=△L1-△L2=0.0342-0.0299=0.0043m△L2-3=△L2-△L3=0.0299-0.0256=0.0043m分布差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量：△P1=EA△L1-2/L1×2=195×140×0.0043÷8×2=29.35KN△P2=(EA△L2-3/L2+EA△L2-3/L1)×2=(195×140×0.0043÷7+195×140×0.0043÷8)×2=62.89KN锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25％、50％、75％、100％和110％。其张拉力分别为175KN、350KN、525KN、700KN、770KN.油表读数计算依据YCD2500A千斤顶的回归方程Y=0.021X+0.7可得到表：序号千斤顶型号张拉力(KN))读数（MPa）129.351.316262.892.02031754.37543508.050552511.725670015.400777016.870884018.340991019.8101098021.28011105022.75012110623.926张拉实测数据表张拉荷载（KN）油压表读数(MPa)锚头位移读数（理理论）（mm）实际锚头位移增增量（mm）理论锚头位移增增量（mm）29.351.3164（3）4362.892.0205（4）111754.37510（8）543508.05016（17）6552511.72524（26）8970015.40032（34）8877016.87037（38）5484018.34040（41）3391019.81044（44）4398021.28047（48）34105022.75050（51）33110623.92655（55）544.2.3第二个试验孔：锚索长13m，锚固段长5m。各单元锚索的单根长度：L1=13mL2=11.33mL3=9.66m最终张拉荷载作用下单根钢绞线束荷载为：P=700÷6=116.667KN最终张拉荷载作用下单元钢绞线束应力：δ＝2P/2A=116.667÷140＝0.833各单元锚索在最终张拉荷载作用下的伸长量：△L1=δL1/E=0.833×13÷195＝0.0555m△L2=δL2/E=0.833×11.33÷195＝0.0484m△L3=δL3/E=0.833×9.66÷195＝0.0413m各单元锚索在最终张拉荷载作用下的差异伸长量：△L1-2=△L1-△L2=0.0555-0.0484=0.0071m△L2-3=△L2-△L3=0.0484-0.0413=0.0071m分布差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量：△P1=EA△L1-2/L1×2=195×140×0.0071÷13×2=29.82KN△P2=(EA△L2-3/L2+EA△L2-3/L1)×2=(195×140×0.0071÷11.33+195×140×0.0071÷13)×2=64.02KN锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25％、50％、75％、100％和110％。其张拉力分别为175KN、350KN、525KN、700KN、770KN.油表读数计算依据YCD2500A千斤顶的回归方程Y=0.021X+0.7可得到表：序号千斤顶型号张拉力(KN))Ycw-1000读数（MPa）129.821.326274.352.26131754.37543508.050552511.725670015.400777016.870884018.340991019.8101098021.28011105022.75012112024.22013115024.850张拉实测数据表张拉荷载（KN）油压表读数(MPa)锚头位移读数（理理论）（mm）实际锚头位移增增量（mm）理论锚头位移增增量（mm）29.821.3266（5）6574.352.2619（8）331754.37515（14）663508.05027（28）121452511.72542（42）151470015.40056（56）141477016.87060（61）4584018.34067（67）7691019.81073（72）6598021.28078（78）55105022.75082（83）45112024.22088（89）66115024.85092（92）434.2.4第三个试验孔：锚索长21m，锚固段长8m。各单元锚索的单根长度：L1=21mL2=18.33mL3=15.66m最终张拉荷载作用下单根钢绞线束荷载为：P=700KN÷6=116.667KN最终张拉荷载作用下单元钢绞线束应力：δ＝2P/2A=116.667KN÷140＝0.833各单元锚索在最终张拉荷载作用下的伸长量：△L1=δL1/E=0.833×21÷195＝0.0897m△L2=δL2/E=0.833×18.33÷195＝0.0783m△L3=δL3/E=0.833×15.66÷195＝0.0669m各单元锚索在最终张拉荷载作用下的差异伸长量：△L1-2=△L1-△L2=0.0897-0.0783=0.0114m△L2-3=△L2-△L3=0.0783-0.0669=0.0114m分布差异张拉之第一、二步级张拉荷载增量：△P1=EA△L1-2/L1×2=195×140×0.0114÷21×2=29.64KN△P2=(EA△L2-3/L2+EA△L2-3/L1)×2=(195×140×0.0114÷18.33+195×140×0.0114÷21)×2=63.60KN锚索的预应力在补足差异荷载后分5级按有关规范或规定施加，即设计荷载的25％、50％、75％、100％和110％。其张拉力分别为175KN、350KN、525KN、700KN、770KN.油表读数计算依据YCD2500A千斤顶的回归方程Y=0.021X+0.7可得到表：序号千斤顶型号张拉力(KN))Ycw-1000读数（MPa）129.641.322263.602.03631754.37543508.050552511.725670015.400777016.870884018.340991019.8101098021.28011105022.75012108523.485张拉实测数据表：张拉荷载（KN）油压表读数(MPa)锚头位移读数（理理论）（mm）实际锚头位移增增量（mm）理论锚头位移增增量（mm）29.641.32210（9）10963.602.03612（11）231754.37522（22）10113508.05044（45）222352511.72567（67）232270015.40089（90）222377016.870100（999）11984018.340108（1008）8991019.810115（1177）7998018.340125（1266）109105022.750134（1344）98108523.485136（1377）23五、试验结果及分析5.1破坏荷载及锚索安全系数锚索安全系数K0由下式确定：K0=RU/NtNt：锚索设计荷载；RU取破坏荷载的95%破坏荷载由试验过程取得，安全系数见下表：试验结果汇总表桩号孔号钢绞线根数孔径（mm）锚索长度锚固段长度破坏荷载（KNN）设计荷载（KNN）安全系数（Koo）备注K25+0355161508311067001.58第一单元断丝K25+07002615013511507001.64千斤顶行程过大大K24+98003615021810857001.55第三单元断丝5.2锚索伸长量计算计算钢绞线的理论弹性伸长值，钢绞线弹性模量E=1