巖土錨桿試驗技術討論

韓 磊

(福建省建筑科學研究院 福建福州350025)

引 言

隨著環保意識的加深，人類對地下空間的開發與利用日趨廣泛，各類邊坡和深基坑工程大量涌現。錨桿作為邊坡和基坑支護的一種形式，得到廣泛應用。錨桿承載力是保證邊坡和基坑工程穩定安全的重要因素之一，當前有關錨桿承載力檢測相關的規范條文不盡相同，在規范的選擇和應用上，給設計、檢測和驗收人員帶來較多困惑。本文通過梳理相關規范條文，分析比較試驗要點，為錨桿的檢測驗收提供幫助。

1 錨桿工作機理

錨桿是將拉力傳遞到穩定的巖層或土層的錨固體系。通常包括桿體、錨固體、錨具等，將支護結構和其他結構所承受的荷載通過拉桿傳遞到處于穩定土層中的錨固體上，再由錨固體將荷載分散到周圍穩定的巖土層中。

2 規范及適用范圍

本文就建筑行業常用的有關錨桿承載力檢測的五本規范展開討論分析，規范適用的巖土層和范圍不盡相同見(表1)。

表1 各規范適用范圍比對表

錨桿具體檢測時，應根據圖紙設計依據的規范進行檢測。圖紙未作明確說明時，可根據錨桿功能、巖土層、應用部位(基礎、基坑或邊坡穩定)、作用時間長短(永久性、臨時性)等參照(表1)選擇相應檢測規范。

3 現場試驗

3.1 試驗數量

錨桿現場試驗可大致分為基本試驗、蠕變試驗和驗收試驗，基本試驗和蠕變試驗的數量都要求不少于3根，各規范對驗收試驗要求的數量略有不同，具體的檢測數量見(表2)。

表2 各規范驗收試驗要求的檢測數量

3.2 試驗齡期

《建筑地基基礎設計規范》土層錨桿試驗要點、《建筑邊坡工程技術規范》規定錨固體灌漿強度達到設計強度的90%后，可進行錨桿試驗?！督ㄖ又ёo技術規范》規定錨桿錨固段漿體強度達到15MPa或達到設計強度的75%后，可進行錨桿試驗。其他三本規范未見承載力檢測齡期要求描述。

驗收試驗基本可參照上述執行。對于錨桿基本試驗，試驗目的是檢測錨桿極限承載力，為反映錨固體達到齡期強度后的真實受力狀況，建議錨固體灌漿強度達到設計強度后進行檢測。

針對現場檢測時間提前，對錨固體強度有具體要求的，錨固體的試塊應提前預留備份，同條件養護，試塊在錨桿試驗時試壓，提供具體強度數值參考，且應考慮試塊和注漿體所處環境因素的不同。

3.3 試驗原理

錨桿抗拔試驗原理基本同樁基靜載試驗，由反力裝置、加載裝置、位移觀測系統組成見(圖1)。反力裝置應滿足最大試驗荷載下的強度和剛度要求;千斤頂、油壓表、位移傳感器等儀器設備應符合相應的要求，在有效標定期內，且精度經過確認;基準梁不受外界和錨桿受拉的影響。

圖1 錨桿抗拔試驗原理

3.4 基本試驗

3.4.1 最大試驗荷載

當設計圖紙有明確要求時，按設計要求進行，無明確要求時，按(表3)執行。另外，基本試驗一般為破壞性試驗，應選擇與工程錨桿材料尺寸、地質條件和施工工藝相同的試驗錨桿。

表3 各規范規定的基本試驗最大試驗荷載

表中Qmax—最大試驗荷載;

fyk—鋼筋(鋼絞線)抗拉強度標準值;

As—鋼筋(鋼絞線)截面面積。

3.4.2 循環加、卸荷載等級與觀測時間

五本規范中基本試驗循環加、卸荷載與觀測時間基本相同，具體的分級和觀測時間有細微不同，現就《建筑基坑支護技術規范》(JGJ 120－2012)加以說明。

表4 循環加卸荷載等級與位移觀測時間表(JGJ 120－2012)

針對(表4)，須作以下說明:

(1)表中觀測時間應為觀測間隔時間。注1中測讀錨頭位移不應少于3次，5min或者10min內測讀3次，應做好測讀時間分配。

(2)注2中錨頭位移增量不大于0.1mm時，可施加下一級荷載。是指第35min和5min相比錨頭位移變化量小于0.1mm，判定在該級荷載下，錨頭位移相對穩定，而不是在該級荷載下錨頭位移變化量。

(3)注2中錨頭位移增量在1h內小于0.1mm，是指錨頭位移變化量不滿足注1條，應延長觀測時間，按第5、10、15、20……60、65min觀測，比較第65min和5min位移增量是否小于0.1mm，否則繼續觀測，比較第70min和10min位移增量是否小于0.1mm，以此類推。

3.4.3 錨桿破壞標準

五本規范規定基本相同，主要包括兩方面的內容，一是位移變化情況，二是桿體承載力情況，各規范描述稍有不同，具體描述見(表5)。

表5 各規范破壞標準

可以看出，只有《建筑基坑支護技術規范》破壞標準是5倍，其余都是2倍。個別規范的描述存在歧義，達到兩倍和超過兩倍所表達的意思易引起混淆。對于錨頭位移持續增長，相應的延長了觀測時間，后一級位移較快的超過前一級位移的規定倍數，即可終止試驗。

3.4.4 錨桿極限承載力取值

單根錨桿極限承載力取值要求基本相同，描述稍有不同，對于統計值取值的規定有所不同，具體見(表6)。

3.4.5 數據整理

根據規范要求，報告中應提供荷載－位移(Q－S)曲線，荷載－彈性位移(Q－Se)曲線和荷載－塑性位移(Q－Sp)曲線。

每級荷載作用下彈性位移Se、塑性位移Sp可按下式計算:

式中F—錨頭荷載;

L—錨頭自由段長度;

E—錨桿桿體彈性模量;

As—桿體截面積。

式中S—每級荷載作用下錨頭位移。

表6 各規范極限承載力取值

3.5 驗收試驗

3.5.1 最大試驗荷載

最大試驗荷載各規范規定見(表7)。由于驗收試驗不是破壞性試驗，可直接在工程錨桿上進行，試驗結束后再錨固至設計拉力。

表7 各規范規定的驗收試驗最大試驗荷載

3.5.2 加荷等級及觀測時間

錨桿五本規范中驗收試驗關于加荷等級和觀測時間各不相同，現就《建筑基坑支護技術規范》(JGJ 120－2012)支護結構安全等級為一級的情況加以說明。

表8 錨桿驗收試驗加荷等級及觀測時間

每加荷等級觀測時間內，測讀錨頭位移不應少于3次，當觀測時間內錨頭位移增量不大于1.0mm時，可視為收斂。正常情況下，一根錨桿的驗收試驗的時間為85min。

3.5.3 錨桿驗收標準

(1)最大試驗荷載作用下，錨頭位移相對穩定;

(2)應符合《建筑基坑支護技術規范》(JGJ 120－2012)第A.2.6條規定。

第1條:建議可按“從第二級加載開始，后一級荷載產生的單位荷載下的錨頭位移增量大于前一級荷載產生的單位荷載下的錨桿位移增量的5倍”執行。

第2條:“錨頭總位移量超過設計允許值”要作相關計算，很難作為現場判斷標準。

3.5.4 數據整理

根據規范要求，報告中應提供荷載－位移(Q－S)曲線。

4 報告

試驗報告編制可參照基樁靜載試驗有關規定進行，應包括以下內容:

(1)委托方名稱，工程名稱、地點，建設、勘察、設計、監理和施工單位，檢測目的、依據、數量、日期;

(2)工程概況，地質條件描述;

(3)錨桿施工參數(注漿材料、配合比、注漿壓力、錨桿參數等);

(4)受檢錨桿的編號、位置圖和相關的施工記錄;

(5)檢測方法，檢測儀器設備，檢測過程描述;

(6)受檢錨桿的檢測數據、分析曲線、匯總表格;

(7)與檢測內容相應的檢測結論。

5 結語

通過對五本規范的深入剖析，指出不同工程及巖土層情況應當選擇的試驗依據與標準規范。明確的闡述了不同規范對試驗數量和試驗齡期的不同要求，基本試驗和蠕變試驗的數量都要求不少于3根，各規范對驗收試驗要求的數量略有不同。通過對最大試驗荷載、加卸載等級和觀測時間的分析，對試驗結束的條件、各規范規定的破壞標準、錨桿承載力的取值作了仔細分析，其中只有《建筑基坑支護技術規范》破壞標準是5倍，其余均為2倍。

［1］GB 50007－2011，建筑地基基礎設計規范［S］.

［2］GB 50330－2013，建筑邊坡工程技術規范［S］.

［3］JGJ120－2012，建筑基坑支護技術規程［S］.

［4］CECS 22:2005，中國工程建設標準化協會標準 巖石錨桿(索)技術規程［S］.

［5］GB 50086－2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.

［6］JGJ106－2014，建筑基樁檢測技術規范［S］.

［7］龔曉南.地基處理手冊(第三版)［M］.北京:中國建筑工業出版社2008.

［8］李渝生，蘇道剛.地基工程處理與檢測技術［M］.成都:西南交通大學出版社2010.