某滑坡工后锚索承载性能检测分析

邵 军，赖国泉，张俊德

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)

山区高速公路沿线滑坡、高边坡的治理，多采用锚索抗滑桩、普通抗滑桩、锚索框架、锚杆框架等相结合的方式进行治理，势必大量采用锚索结构。锚索结构物由于其复杂性及高度的隐蔽性，在经历较长的时间(一般2年以上)，锚索结构物的各部分工作性能受岩土体的蠕变，钢绞线的松弛、锈蚀以及降雨等的影响，将发生不同程度的变化，主要体现在反力结构、锚头部位结构的变化，预应力损失及承载力的变化[1-5]。

锚索结构长期预应力的损失以及承载能力的降低，存在极大安全隐患，一旦预应力锚索失效，有可能引起治理工程的整体失效。因此对锚固工程边坡在工后一段时间进行安全检测及承载力评估是十分必要的。

本文以某滑坡工后锚索应力监测为例，分析了该滑坡在治理完成8年后，锚索预应力损失程度，对锚索结构物当前的应力状态分布做出了评价。

1 工程概况

该滑坡是在老滑坡的基础上发育的顺层岩石滑坡，地面坡度20°～25°。该段斜坡出露的岩层为侏罗系中统中薄层泥岩与厚层砂岩，岩层产状NE67°/N25°～30°，上部泥岩层强风化呈土状，含泥量较高，砂岩因其具厚层构造而呈中风化较完整状。

该滑坡治理工程采用锚索墩、锚索地梁、抗滑桩等工程措施，在1～4级坡面上布设16排锚索，锚索沿线路方向间距4 m，锚索长度15～32 m，锚索端部设置锚梁和锚墩。在四级边坡上设置仰斜排水孔。锚索设计荷载800 kN，锁定荷载800 kN，锚索张拉分五级进行，分别为设计荷载的 0.25，0.5，0.75，1.0，1.2 倍。共实施锚索535孔，共计14 579 m。

该滑坡经治理后，历经多年的暴雨等恶劣条件的考验，均未出现变形。在检测过程中的现场巡查也表明，坡体未出现开裂变形，尤其后部水沟等均完好无损。锚索锚头完好无损，未见松动、脱落等情况发生，检测时凿开异常困难，说明封锚等工作均较好。各级坡面及一级平台抗滑桩前坡面平顺，未见局部鼓胀等情况发生。

2 锚索应力监测及成果分析

该滑坡治理工程由于最下两级边坡的锚头被封于护面墙之后而无法检测，因此在上部边坡选取12孔锚索进行检测。

检测结果的评定标准为:锚索的预应力检测试验荷载值为设计值的1.2倍，应分级加荷，对每级荷载作用期间锚头的位移值(稳定状态)进行记录，最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定或2 h蠕变量不大于2.0 mm。对抗拔力达到设计值1.2倍标准的锚索，满足下列两个条件时为合格:

1)锚索弹性变形不应小于自由段长度变形计算值的80%，且不应大于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值;

2)加载到1.2倍设计荷载后锚索的位移变形稳定。

根据检测结果按锚索工作状态分为如下3个状态类别:正常工作状态、非正常工作状态但未失效、非正常工作状态且已失效，检测结果见表1。

表1 锚索检测结果汇总

通过对表1分析可知，本次抽检12孔锚索，其中8孔锚索的预应力值可以达到设计预应力值或预应力损失较小，合格率达到67%。

分析表 1 可以看出，JCK1-1，JCK1-4，JCK2-1，JCK2-3，JCK2-4目前锁定荷载处于100% ～120%设计荷载之间，处于应力增加状态，典型的Q-S曲线见图1。

由图1可知，钢绞线最大位移量为15 mm，但未超过该规范要求的荷载范围自由段长度预应力筋的理论弹性伸长值(设计荷载下理论伸长值55.34 mm)80%的规定。

检测结果基本满足要求，但锚索结构处于应力超限状态，继续发展将形成锚索应力超限集中区，锚索结构随时都有可能因局部受力过大造成破坏的危险，锚固工程处于非正常工作状态，需引起重视。在应力超限的范围内，根据应力水平计算出应补充的锚固力，采取相应补强措施进行加固。

图1 应力超限典型曲线

分析表 1可以看出，JCK2-2，JCK3-1，JCK3-2，JCK3-3，JCK3-4目前锁定荷载明显小于设计荷载。现场最大试验荷载值仅能达到设计值的0.4倍，即320 kN，持荷时油压不上升，锚索位移不收敛，出现部分锚索被拉断现象，表明锚索锚固段已经破坏。典型的Q-S曲线见图2。

图2 锚固段破坏典型曲线

之所以出现锚固段的破坏，是因为应力超限锚索数量的增多，随着锚索当前应力的急剧增大，当超过锚固段锚固强度时，锚固段提供的锚固力不足，锚固段被破坏，锚索失效。对于此种锚索，应重点进行锚固力的补强整治。

引起预应力损失的影响因素众多[6-11]，由表1分析得出，该滑坡4级边坡预应力损失较少，3级边坡预应力损失严重。三级边坡的锚索处于关键部位，受力应最大。另外在施工过程中，三级边坡锚索施工完成后，坡体曾出现变形，为此增设了四级边坡锚索，说明在当时的变形过程中，三级边坡锚索锚固段可能有所损坏。

目前该边坡已历经多年特大暴雨的侵袭仍处于稳定状态，说明该边坡治理工程中的锚索(二级、四级边坡锚索)及抗滑桩发挥了重要作用，坡体整体稳定。

3 结论

1)根据锚索结构应力检测表明，锚索预应力整体损失较小，大部分锚索工作状态与设计基本一致，达到了治理边坡的目的。

2)该段边坡无需增加防护工程措施，建议今后注意巡查水沟等是否堵塞，并巡查锚索锚头等是否完好。

3)通过锚索结构应力检测，了解和掌握了锚固工程的工作状态和安全性能，为是否进行补强加固提供科学依据。

4)建议今后在使用锚索结构时，应有至少不少于5%的锚索贴应变片或钢弦测力计，以便施工完成后进行检测。

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