不同規(guī)范中錨桿驗收試驗對比分析

黃 珅

(解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院，江蘇南京 210007)

地下工程項目中，由于地下水的存在，常常需要進(jìn)行抗浮設(shè)計來抵抗地下水對結(jié)構(gòu)底板產(chǎn)生的浮力作用。作為解決結(jié)構(gòu)抗浮力作用的一種重要的途徑，利用抗浮錨桿抵抗浮力的技術(shù)在現(xiàn)在的抗浮工程中得到很廣泛的應(yīng)用［1］。這種情況下，抗浮錨桿的驗收試驗在確?？垢″^桿在施工中符合設(shè)計要求從而保證工程項目安全中就顯得尤為重要。

但是目前進(jìn)行錨桿驗收試驗可遵循的規(guī)范有很多，不同規(guī)范中規(guī)定的對錨桿加載的等級有的相近，而有些卻是差別很大。這種現(xiàn)象常常給操作者在試驗方法的選擇上造成一定的不便。因此，如何結(jié)合不同項目的客觀實際來選取合適的規(guī)范進(jìn)行錨桿的驗收試驗在工程安全和經(jīng)濟(jì)效益都上起著重要作用。

1 工程背景

1.1 工程概況

該工程為南京某技術(shù)研發(fā)中心二期工程地下室抗浮錨桿工程，地下水含量較為豐富?？紤]工程項目的安全性，本工程基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，主樓部分為靜壓管樁。由于地下室開挖深度大部分為硬塑和可塑性土，土質(zhì)狀況良好，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)巖土勘察報告分析和實地考察后專家建議，在原地下基礎(chǔ)上進(jìn)行抗浮錨桿設(shè)計。在本工程中，根據(jù)工程地下土體情況，錨桿全部錨入到風(fēng)化巖層。

1.2 抗浮錨桿設(shè)計

工程中錨桿采用全長粘結(jié)性錨桿，錨固段長度為6 m，錨固體直徑為250 mm，間距3 m，錨桿為6 根螺紋鋼筋，直徑為28 mm，采用普硅42.5#水泥灌漿，強(qiáng)度等級為M20。6 根錨桿錨固力設(shè)計值為380 kN。

2 驗收試驗方案設(shè)計

2.1 試驗加載裝置

本次試驗所用的主要儀器為兩臺QW50 t 液壓千斤頂(50 t)、百分表2個。試驗儀器的配件、裝置圖如圖1 所示。

試驗墊塊采用30 mm 厚的鋼板，墊塊固定在槽鋼下方，通過兩根槽鋼與錨桿連接，兩臺千斤頂分別作用在兩端的墊塊上(即實測承載力為兩側(cè)油壓表的讀數(shù)之和)，然后在鋼板上安置百分表測讀槽鋼的位移即錨筋的位移。

圖1 試驗裝置示意

2.2 試驗方法

經(jīng)過各種規(guī)程中關(guān)于錨桿驗收試驗的對比，決定在《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中選擇試驗的加載方式。由于此工程中地下水含量較為豐富，且本工程對抗浮要求較為嚴(yán)格，經(jīng)討論決定采用《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)選擇總錨桿數(shù)量的6%并進(jìn)行驗收試驗，作出驗收報告進(jìn)行驗收。但是為借助此工程來對比不同規(guī)范中關(guān)于錨桿驗收試驗加載方式的不同效果，特另選取《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》對相同數(shù)量的錨桿進(jìn)行相應(yīng)的驗收試驗。

進(jìn)行對照試驗時，初始荷載按照兩種規(guī)范中的規(guī)定同取錨桿軸向抗拉設(shè)計值的0.1 倍，根據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中對錨桿驗收試驗的規(guī)定，分級加荷值宜取錨桿軸向拉力設(shè)計值的0.5、0.75、1.0、1.33 和1.5 倍。加荷等級與觀測時間如表1 所示，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中錨桿驗收試驗加荷等級與觀測時間的關(guān)系如表2 所示。試驗中為減小試驗數(shù)據(jù)誤差，在每級加荷等級觀測時間內(nèi)，測讀錨頭位移3 次。試驗加載方式為逐級加載，當(dāng)各級荷載施加完達(dá)到觀測時間以后記錄相應(yīng)錨桿的相對位移，達(dá)到最大試驗荷載后按照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗收，試驗的錨桿觀測時間為10 min，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行驗收試驗的錨桿觀測時間為15 min，再分別將錨桿加載直卸載至0.10 NU并測讀錨頭位移。表中NU為錨桿軸向受拉承載力特征值。

表1 《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)加荷等級與觀測時間

表2 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》加荷等級與觀測時間

2.3 驗收結(jié)論的判定

依據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)符合下列要求時，應(yīng)判定驗收合格。

(1)拉力型錨桿在最大試驗荷載下所測得的總位移量，應(yīng)超過該荷載下桿體自由端長度理論伸長值的80%，且小于桿體自由段長度與1/2 錨固段長度之和的理論彈性伸長值。

(2)在最后一級荷載作用下1～10 min 錨桿蠕變量不大于1.0 mm，如超過，則6～60 min 內(nèi)錨桿蠕變量不大于2.0 mm。

3 試驗結(jié)果及分析

本次試驗對該工程的20 根錨桿按照兩個規(guī)范要求各自對其中的10 根進(jìn)行了抗拔試驗，依照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗收試驗的試驗結(jié)果如表3 所示并視為第一組試驗，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行的驗收試驗的試驗結(jié)果如表4 所示并視為第二組試驗。通過兩組驗收試驗得到的數(shù)據(jù)分別與各自參照的試驗規(guī)范驗收要求相符合，按照規(guī)范中的規(guī)定判定此次進(jìn)行拉拔試驗的20 根錨桿均驗收合格。

根據(jù)各自規(guī)范的要求和數(shù)據(jù)分別繪制兩組實測荷載位移關(guān)系曲線，即Q－S 曲線。通過每組中的10 根錨桿測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)同組錨桿的荷載與位移關(guān)系均大致呈線性關(guān)系且在同級荷載條件下的拉伸位移也大致相近，因此每組的Q－S 曲線大致相同。鑒于此可分別在兩組中分別隨機(jī)抽取2#和7#錨桿的Q－S 曲線進(jìn)行研究，相應(yīng)的Q－S 曲線如圖2 和圖3 所示。

表3 第一組試驗數(shù)據(jù)

表4 第二組試驗數(shù)據(jù)

圖2 2#錨桿的Q－S 曲線

圖3 7#錨桿的Q－S 曲線

從圖2、圖3 中可以看出，在第一級加載過程中均在較小的荷載下產(chǎn)生了較大的位移。這是由于實驗各器材部件之間存在不可消除的縫隙造成的?？p隙受第一級荷載的拉力作用而迅速縮小，此時的總位移主要由錨桿因受拉而產(chǎn)生的拉伸變形和因錨具部件間的縫隙減小兩部分組成。而且由于客觀實驗條件所限，部件間縫隙的縮小量占據(jù)總位移中較大比例。在第二級荷載之后，由于縫隙很快壓實擠密，此后的總位移值近似等于錨桿受拉產(chǎn)生的形變，荷載與錨桿形變增量位移逐漸成近似線性關(guān)系。

對比兩組Q－S 曲線不難得到，根據(jù)兩個規(guī)范要求對同一工程臨近的錨桿進(jìn)行驗收試驗得到的數(shù)據(jù)做出的Q－S 曲線在荷載相同范圍內(nèi)的位移、荷載關(guān)系具有很好的相關(guān)性，即兩者在相同荷載作用下產(chǎn)生的位移是相近的。依照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中規(guī)定施加在錨桿上的荷載要逐級施加至1.5 NU，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定施加在錨桿上的荷載應(yīng)逐級加載至1.0 NU，試驗結(jié)果表明依據(jù)兩種規(guī)范進(jìn)行抗浮錨桿的驗收試驗均能很好的對錨桿進(jìn)行驗收。這兩種規(guī)范進(jìn)行驗收試驗雖然得到的數(shù)據(jù)均能判別錨桿是否驗收合格，但對工程中的錨桿測試的側(cè)重點是不同的，《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)更加注重工程的安全性，由于此規(guī)范中規(guī)定荷載要加載到1.5 NU，這就在錨桿的抗拉層面上更保障了工程的安全性，因此筆者認(rèn)為《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)更適用于地下水豐富、對抗浮安全性要求較高的工程項目。相反對于地下水浮力對結(jié)構(gòu)影響相對較小或者對抗浮要求程度不高的工程，采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的加載方法不僅有效地對抗浮錨桿進(jìn)行驗收，同時也在保證工程安全的前提下節(jié)省了錨桿用量，從而節(jié)約了資金。

4 結(jié)論

為研究依據(jù)不同規(guī)范進(jìn)行的錨桿驗收試驗的區(qū)別，并通過實測數(shù)據(jù)綜合分析提出一種合理選擇錨桿驗收試驗方法的方案。本文根據(jù)南京某地下抗浮工程為背景對隨機(jī)抽取6%的一組(10 根)錨桿按照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中的要求進(jìn)行驗收試驗，被測錨桿均符合設(shè)計要求，達(dá)到了對此抗浮錨桿驗收目的，并依此做出驗收報告。又按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的要求對臨近的另外一組(10 根)進(jìn)行對比性驗收試驗，此組試驗數(shù)據(jù)僅作于第一組試驗數(shù)據(jù)對比，通過兩種試驗的對比得結(jié)論如下:

(1)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》均為有效進(jìn)行錨桿驗收試驗的試驗依據(jù)，具有良好的應(yīng)用可行性。

(2)在進(jìn)行驗收試驗時，可根據(jù)工程的實際情況來選擇相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行驗收試驗，對于抗浮要求較高的或者地下水較為豐富的工程建議選擇《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗收試驗以提高安全度，而對于地下水浮力不大、抗浮要求不高的工程，建議選用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行驗收試驗以達(dá)到實用、經(jīng)濟(jì)的目的。

［1］程良奎，范景倫，韓軍，等.巖土錨固［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003

［2］CECS22:2005 巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程［S］

［3］JGJ120:1999 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］