抗浮錨桿承載力檢測設備與技術研究

劉 金 陳 虹 陳 暠 徐 濤

1. 中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024；2. 浙江求是工程咨詢監理有限公司 浙江 衢州 324000

1 工程概況

義烏世貿中心總建筑面積520 000 m2，地下3層（局部4層）。地下室裙房基礎共設置3 628根抗浮錨桿，其中抗浮錨桿檢測182根，錨桿大部分為間距1 500 mm、成孔直徑為200 mm的巖石錨桿，錨桿鋼筋采用3根φ32 mm的Ⅲ級鋼筋，桿長5 650 mm，錨桿注漿采用M30水泥砂漿。錨桿的抗拔承載力特征值為425 kN/根，極限試拉值為850 kN/根。

本工程設計抗浮錨桿端部帶彎頭，如何解決地下室抗浮錨桿密集，端部帶彎頭等難題，同時能保證錨桿鋼筋的整體錨固效果以及試驗檢測的試驗報告里面的數據滿足設計要求，這是工程技術人員面臨的難題。

2 檢測工藝

2.1 檢測原理

采用具有自主知識產權的組裝式拉拔試驗機具對抗浮錨桿的承載力進行檢測。抗浮錨桿抗拔試驗組合式機具裝置由3塊工字鋼，2個支墩，1個可拆分錨具，1只100 t千斤頂，1只千分表等組成（圖1）。荷載采用放置于油泵上的濺射壓力傳感器測定，對錨桿施加抗拔力，用位移傳感器測讀錨頭位移量[1-4]。

圖1 試驗組和機具示意

2.2 檢測方法

1）加載分級：試驗采用分級加載，荷載分級為8級。試驗的最大加載量為錨桿設計荷載的2倍，即錨桿的抗拔承載力特征值為425 kN/根，極限試拉值為850 kN/根。檢測過程中按分級進行加載，每次按荷載最大值的1/8進行分級荷載累加值加壓，每根錨桿需檢測時間160 min，每級荷載需20 min，并及時記錄每個編號工程錨桿的各項數據。

2）變形觀測：每級荷載施加完畢后，應立即測讀位移量。以后每隔5 min測讀一次。連續4次測讀出的錨桿拔升值均小于0.01 mm時，表明在該級荷載下的位移達到穩定狀態，可繼續施加下一級上拔荷載。

3）終止試驗條件：錨桿拔升量持續增長，且在1 h時間范圍內未出現穩定的跡象；新增加的上拔力無法施加，或者施加后無法使上拔力保持穩定；錨桿的鋼筋已被拔斷，或者錨桿錨筋被拔出。符合上述終止條件的前一級拔升荷載，即為該錨桿的極限抗拔力。

2.3 組合式試驗檢測機具安裝

組合式機具能夠有效解決帶彎形端頭錨桿不能進行直錨的技術難題，鋼筋放樣時不出現鋼筋接頭問題，保證錨桿鋼筋的整體錨固效果。

2.3.1 主要構配件

1）工字鋼：千斤頂底座下的支撐由兩根長1 500 mm的25#工字鋼組成，在每一塊工字鋼的腰部加焊200 mm×250 mm×20 mm鋼板分段加固，左右各為6塊。千斤頂頂上的反力工字鋼采用一根長800 mm的20#工字鋼，在該工字鋼的兩表面加焊120 mm×800 mm ×20 mm的鋼板，兩腰處均加焊160 mm×800 m×15 m的鋼板，在工字鋼的邊沿兩邊均加焊180 mm×800 mm×15 mm的鋼板。

2）可拆分錨具：錨具（采用鉻12型鋼材）是特制的可拆分式設備，拆分的錨具由8根φ25 mm的螺桿連接，螺桿的長度設置為500 mm，螺桿的兩端分別擰上2個螺帽。

3）支墩：外徑220 mm，壁厚22 mm的鋼管，支墩的上下兩面均用厚20 mm的鋼板焊接，圓鋼的高度為1 000 mm，圓鋼的上表面加焊鋼板規格為300 mm×400 mm×20 mm，下表面的加焊鋼板規格為400 mm×800 mm×20 mm（圖2）。

4）鋼板：鋼板的規格為400 mm×1 600 mm×20 mm，鋼板的開口部位要跟反力架裝置工字鋼的位置相吻合（圖3）。

2.3.2 組合式試驗檢測機具安裝

兩塊對扣形成的錨具利用螺栓連接，將彎形端頭錨桿進行緊固后，復核各個緊固件及螺栓的緊固程度，確保試驗順利完成。

2.4 記錄數據

分級加壓加載千斤頂，每級荷載加載完畢，立即讀取千分表上的位移量，以后每隔5 min測讀一次（即在每級加載開始第5、10、15、20分），當連續4次從千分表上測讀出的抗浮錨桿的拔升值均小于0.01 mm時，認為在該級荷載下的位移已達到穩定狀態，并取其平均值記錄位移量，繼續施加下一級上拔荷載。

圖2 支墩示意

圖3 懸掛鋼板示意

2.5 測讀位移量

被檢測錨桿在每級加載過程中，及時測讀并記錄累計最大位移量和最大回彈量。通過各級荷載對應的累計最大位移量和最大回彈量分析試驗檢測值。

2.6 數據分析

1）確定各試點極限承載力及其在各級荷載作用下的位移量和累計位移量。

2）各試點在各級荷載作用下的變形數據表，以及繪制荷載-位移（U-δ）曲線圖和位移-時間對數（δ-lgt）曲線圖（圖4）。

圖4 U-δ曲線和δ-lg t曲線

從錨桿的U-δ曲線圖和δ-lgt曲線圖可以看出，所測的B-12-217#工程錨桿在最大試驗荷載作用下，檢測報告的累計最大位移量最大值2.07 mm，在規范規定的允許范圍之內，U-δ曲線均無拐點現象，δ-lgt曲線均呈平緩型，在各級荷載作用下，各受檢錨桿的錨頭位移均能保持相對穩定，錨桿的豎向極限抗拔力不小于850 kN，則錨桿抗拔強度符合設計要求。

3 注意事項

1）抗浮錨桿注漿完成，待抗浮錨桿試塊強度達到設計強度的100%。

2）儀器設備標定合格，靈敏有效。

3）現場場地平整，保證抗浮錨桿組合式工具裝置順利安裝。

4）加載檢測期間，非專業檢測人員不得進入警戒區域。

5）現場檢查完畢，儀器應立即歸位，妥善保管好儀器。

4 效益分析

發明的組合式機具能夠有效解決帶彎形端頭錨桿不能進行直錨的技術難題，便于鋼筋放樣及時準確下料，不出現接鋼筋頭，保證錨桿鋼筋的整體錨固效果。改變傳統的后期拔套管工藝限制，節約了工程錨桿成型后再進行人工（機械）彎折錨桿費用或采用錨桿桿體豎直段與上部直角彎段分開制作（兩部分鋼筋采用直螺紋連接）的費用。同時避免對桿體的破壞，保證了檢測數據的準確性。

5 結語

通過組裝式抗浮錨桿拉拔試驗機具對抗浮錨桿承載力檢測，試驗采用8級分級加載，累加值加壓對各級荷載對應的累計最大位移量和最大回彈量分析抗拔檢測值，試驗報告的合格數據表明了義烏世貿中心工程地下室抗浮錨桿承載力滿足設計要求，同時解決了地下室抗浮錨桿密集和端部帶彎頭等難題[5-8]。抗浮錨桿的檢測結果顯示100%合格，保證了工程質量，得到業主單位和監理單位的一致好評。