论文导读：科研所根据现场情况，采用增设排水系统、加强工程防护（预应力锚索、系统锚杆、结合挂网喷砼）的综合处治措施。作为“山坡深挖路堑边坡防治技术研究”课题，在施工时根据科研所的要求进行了以下试验：锚固段长度与锚索抗拔力关系试验、锚固后锚索应力损失测试试验、锚杆锚固后应力状态测试试验、锚垫墩下土压力试验。该锚锁测力计拉力均小于5T，所测拉力不可靠，分析是由于锚索测力计损坏所致。
关键词：预应力锚索，测试，分析
1 工程简介
某高速公路互通区A、C匝道AK1+140-186、CK0+000-252右侧路堑高边坡防护工程是“山坡深挖路堑边坡防治技术研究”课题的一个实体工程。该工程为深挖路堑，中心最大挖深25米，堑坡最大高度大于60米。原设计在按9米高对边坡进行分级，每级设2米宽平台。在施工过程中由于该段边坡岩体内裂隙发育及地表水下渗等原因，AK1+140-180段及CK0+150附近出现坍塌，边坡分级平台部分被破坏，CK0+000-040段范围内第四级边坡出现纵向拉裂，缝宽最大达10cm。科研所根据现场情况，采用增设排水系统、加强工程防护（预应力锚索、系统锚杆、结合挂网喷砼）的综合处治措施。主要工程数量详见表1。
表1 主要工程数量表
| 工程名称 |
主要尺寸及说明 |
单位 |
数量 |
| 预应力锚索 |
5ф15-ф110 |
M/孔 |
7459/522 |
| 系统锚杆 |
ф66孔径、ф25螺纹钢、长8米 |
LM |
1520 |
| 系统锚杆 |
ф91孔径、3ф18螺纹钢、长12米 |
LM |
5200 |
| 泄水孔 |
ф66 |
LM |
2500 |
| 泄水孔 |
ф80 |
LM |
4000 |
| 挂网喷砼 |
ф6钢筋网、C20喷射砼 |
M2 |
22500 |
2 锚索测试
作为“山坡深挖路堑边坡防治技术研究”课题，在施工时根据科研所的要求进行了以下试验：锚固段长度与锚索抗拔力关系试验、锚固后锚索应力损失测试试验、锚杆锚固后应力状态测试试验、锚垫墩下土压力试验。
2.1锚固段长度与锚索抗拔力关系试验
本次试验在AK1+180和CK0+110处分别布置一组锚索拉拔试验，在AK1+180处布置三根试验锚索，锚固段位于微风化凝灰岩中，锚固段长度分别为4米、6米、8米。在CK0+110处布置三根锚索，锚固段位于弱风化凝灰岩中，锚固段长度也为4米、6米、8米。两处自由段长度均为3米。试验时在锚垫板两侧稳定处设置两个钢筋头，以便在中间拉线检查锚垫板位移及锚索伸长量。试验数据见表2。
表2 锚固段长度与极限抗拔力对照表
| 序号 项目 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| 锚固段长度（m） |
4 |
6 |
8 |
4 |
6 |
8 |
| 极限抗拔力（KN） |
650 |
950 |
1240 |
690 |
960 |
1230 |
本段边坡设计锚固力(N设)为600KN，锚索采用低松弛、高强度ф15.24预应力钢绞线，抗拉强度(E)1860MPa，公称直径(A)140mm。则单根钢绞线的允许拉力（N单允）：
N单允=E×A=1860×106×140×10-6=260400N=260.4KN
锚索每孔设5根钢绞线，则锚索每孔允许拉力（N孔允）：
N孔允=N单允×5=1302 KN
锚索每孔极限抗拔力N极取2倍设计锚固力：
N极 = 2(N设)=1200 KN
通过以上计算可以看出：设计锚固力为600KN时，每孔锚索需5根钢绞线；同时也证明了我们所做的锚索锚固力试验均在钢绞线允许拉力范围内。
将表2中不同锚固长度的极限抗拔力换算成设计锚固力的倍数，则4米为1.12倍；6米为1.59倍；8米为2.06倍。锚固段为8米时极限锚固力稍大于极限抗拔力，因此设计取8米。
2.2锚索应力损失监测
本次试验共埋设锚索测力计5处，具体埋设位置及检测数据见表3。1#锚索张拉吨位为60T，张拉过程中测力计的读数与张拉吨位大致吻合。张拉完成时测力计读数为57.97T。锁定后不久，锚索拉力为39.63T，有约31.6%的应力损失，为锁定应力损失。但锚索在长期作用下，拉力变化不大，13天后拉力由39.63T增至40.08T，增幅1.12%。2#锚索张拉吨位60T，张拉过程中测力计的读数与张拉吨位大致吻合。张拉完成时测力计读数为58.85T，锁定后不久，锚索拉力为47.16T，锁定应力损失为19.8%。锚索在长期作用下，拉力变化不大，13天后拉力为47.23，产生约0.15%轻微增加。3#锚索张拉吨位72T，张拉时未进行测力计读数。张拉锁定后拉力61.62T，与设计拉力大致吻合，锚索锁定损失应力约14%。锚索到张拉一个月时，拉力为59.26T，应力损失为3.8%。免费论文网。4#锚索张拉吨位72T，张拉时未进行测力计读数。张拉锁定后拉力60.5T，与设计拉力大致吻合，锚索锁定损失应力约16%。锚索到张拉45天后，拉力为55.43T，应力损失为8.4%。5#锚索张拉吨位72T。该锚锁测力计拉力均小于5T，所测拉力不可靠，分析是由于锚索测力计损坏所致。
具体数据见表3及图1。
表3 锚索拉力监测表
| 测力计编号 |
埋设位置 |
张拉力(T) |
锁定拉力(T) |
稳定后拉力(T) |
测力计读数(T) |
| D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
D7 |
D8 |
D9 |
D10 |
D13 |
D20 |
D30 |
D45 |
| 1 |
CK0+000 第三级 |
60 |
59.97 |
39.63 |
39.59 |
39.61 |
39.63 |
39.62 |
39.67 |
39.78 |
39.86 |
39.94 |
40.01 |
40.05 |
40.08 |
|
|
|
| 2 |
AK1+160 第三级 |
60 |
58.85 |
47.16 |
47.13 |
47.15 |
47.17 |
47.16 |
47.19 |
47.19 |
47.22 |
47.21 |
47.23 |
47.23 |
47.23 |
|
|
|
| 3 |
CK0+000 第五级 |
72 |
―― |
―― |
61.62 |
61.49 |
61.38 |
61.26 |
61.13 |
61.05 |
59.86 |
59.75 |
59.62 |
59.48 |
59.36 |
59.31 |
59.26 |
|
| 4 |
CK0+150 第三级 |
72 |
―― |
―― |
60.49 |
60.05 |
59.53 |
59.12 |
58.66 |
58.24 |
57.66 |
57.24 |
56.85 |
56.42 |
56.02 |
55.79 |
55.50 |
55.43 |
| 5 |
AK1+160 第四级 |
72 |
―― |
―― |
4.60 |
4.78 |
4.56 |
4.34 |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
―― |
注：D0表示锁定时读数，D1表示锁定后不久读数，D2…Dn分别表示第n天读数。
以上数据说明锚索拉力客观存在锁定应力损失，但锚索长期作用下，应力损失及松弛较小，均小于10%，1、2号锚索由于边坡的变形导致拉力出现1%左右的增加。
2.3土压力监测
土压力盒埋设于CK0+000第三级边坡最下面一根锚索(即埋设1#锚索测力计)的锚垫墩下，一共埋设8个土压力盒，各土压力盒的布置及编号见图2。锚索分级张拉，锁定后对8个土压力盒进行监测。检测结果见表4。
分析监测数据可以得出：实测锚垫墩边缘下部土体的平均压力约为13.5Kpa,在锁定后20天内土压力变化不大。因锚索与水平面成25度俯角，边坡坡率为1：0.75，根据锚索测力计测得锚索平均拉力为39.8T,则锚垫墩上平均应力为：
E=398×Sin(arctg(1/0.75)+25)/A=389Kpa
式中A为锚垫墩底面积=1
此压力远远大于实测锚垫墩下土体的平均土压力13.5 Kpa。免费论文网。分析原因应为锚垫墩的应力传递到岩土体存在应力的扩散和消散。
根据监测数据表还可以看出：各土压力盒应力不同，可能是各压力盒下面的岩土体的弹模不一样。
表4 土压力盒监测数表
| 土压力盒 编 号 |
土压力盒读数（Kpa） |
| D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
D7 |
D8 |
D9 |
D10 |
D13 |
| SF1 |
8.90 |
9.20 |
9.20 |
9.30 |
9.20 |
8.90 |
9.10 |
9.20 |
9.30 |
9.30 |
9.30 |
| SF2 |
3.20 |
3.60 |
3.20 |
3.10 |
3.20 |
3.20 |
2.80 |
3.20 |
3.30 |
3.20 |
3.20 |
| SF3 |
14.10 |
14.20 |
14.20 |
14.30 |
14.10 |
14.20 |
14.20 |
14.30 |
14.20 |
14.30 |
14.40 |
| SF4 |
9.60 |
9.70 |
9.60 |
9.50 |
9.60 |
9.60 |
9.80 |
9.80 |
9.70 |
9.80 |
9.80 |
| SF5 |
9.90 |
10.00 |
10.10 |
9.90 |
10.20 |
9.90 |
10.10 |
10.30 |
10.50 |
10.30 |
10.20 |
| SF6 |
32.4 |
31.7 |
32.6 |
32.1 |
32.4 |
32.1 |
32.6 |
32.8 |
32.6 |
32.8 |
32.6 |
| SF7 |
12.4 |
12.6 |
12.3 |
12.5 |
12.6 |
12.5 |
12.6 |
12.4 |
12.6 |
12.5 |
12.7 |
| SF8 |
16.2 |
16.5 |
16.2 |
16.3 |
16.6 |
16.6 |
16.4 |
16.5 |
16.5 |
16.7 |
16.5 |
| 合计 |
106.70 |
107.50 |
107.40 |
107.00 |
107.90 |
107.00 |
107.60 |
108.50 |
108.70 |
108.90 |
108.70 |
| 平均 |
13.3 |
13.4 |
13.4 |
13.4 |
13.5 |
13.4 |
13.4 |
13.6 |
13.60 |
13.6 |
13.6 |
3结论
根据以上试验可以得出：
①如设计锚固力为60T，可采用每孔5根钢绞线。
②如设计锚固力为60T，锚固段长度宜采取8米。
③锚索张拉时，客观存在锚索锁定应力损失，因现在锚具皆为自锚式，不能采用补张拉的方式。为保证设计荷载，可通过超张拉的方式。免费论文网。
④锚索长期作用下，应力损失及松弛较小，均小于10%，部分锚索（1、2#锚索
⑤测力计测出）由于边坡的变形导致拉力出现1%左右的增加。
⑥锚垫墩的应力传递到岩土体存在着应力的扩散和消散，测出的土压力较稳定。
参考文献：
1、《路堑高边坡支护用预应力锚索补充施工技术规范》
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