建筑邊坡錨桿檢測試驗研究

吳 思 雄

(福建省建筑科學研究院，福建 福州 350025)

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建筑邊坡錨桿檢測試驗研究

吳 思 雄

(福建省建筑科學研究院，福建 福州 350025)

詳細介紹了邊坡錨桿抗拉拔試驗的原理，對邊坡錨桿檢測相關規(guī)范的修訂內(nèi)容進行了研究，并結合實際工程檢測項目，總結歸納了錨桿驗收試驗的具體要求及技術重點，對建筑邊坡的錨桿檢測具有一定的參考價值。

邊坡錨桿，檢測原理，拉拔試驗，規(guī)范

1 概述

在山區(qū)建筑工程的修建中，邊坡的穩(wěn)定性問題普遍存在。在眾多的邊坡治理加固方法和措施中，錨桿支護技術因其良好的治理效果、施工簡便、經(jīng)濟性等優(yōu)點已在邊坡、基坑等巖土體加固處理中得到廣泛應用。錨桿支護是在天然地層中鉆孔至穩(wěn)定地層中，插入錨拉桿，然后在孔中灌注水泥砂漿，受拉桿件的一端(錨固段)固定在穩(wěn)定土層中，另一端與工程構筑物相聯(lián)結，用以承受由于土壓力、水壓力等施加于構筑物的推力，從而利用地層的錨固力來維持構筑物(或巖土層)的穩(wěn)定。但由于錨桿錨固工程高度的隱蔽性，質(zhì)量問題難以察覺，因此，錨桿檢測工作必須實施到位，才能真正地確保錨桿工程的質(zhì)量與安全。根據(jù)現(xiàn)行基礎、邊坡及基坑的主要規(guī)范，如GB 50007—2011，GB 50330—2013，JGJ 120—2012等，錨桿檢測主要采用拉拔檢測試驗，確定錨桿抗拔極限承載力，分析錨桿的施工質(zhì)量。本文依據(jù)我國相關規(guī)范，結合實際工程檢測項目，分析和探討了建筑邊坡工程中錨桿抗拉拔檢測技術的一些技術重點，以保證建筑邊坡工程的質(zhì)量和安全。

2 錨桿拉拔檢測原理

錨桿拉拔試驗屬于傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量靜力法檢測。試驗過程中，對錨桿施加不同的拉力荷載，得到錨桿位移與荷載、時間的關系，錨桿的彈性變形和殘余變形數(shù)據(jù)，通過繪制荷載—位移曲線，分析錨桿的施工質(zhì)量。根據(jù)試驗目的不同，錨桿拉拔試驗可分為：基本試驗、驗收試驗及蠕變試驗?；驹囼炗糜谑┕で捌诖_定錨桿的極限抗拔力，掌握錨桿抗破壞的安全程度，驗證錨桿設計參數(shù)與施工工藝的合理性；適用于采用新工藝、新材料或新技術的錨桿，無錨固工程經(jīng)驗的巖土層內(nèi)的錨桿以及邊坡工程安全等級為一級的錨桿。驗收試驗用于施工后檢驗錨桿的工程質(zhì)量是否滿足設計要求，并可檢驗前期進行過基本試驗的錨桿的施工質(zhì)量。蠕變試驗用于設計前確定錨桿在軟弱土層中的蠕變特征，反饋給設計人員進行設計優(yōu)化調(diào)整，適用于塑性指數(shù)大于17的軟土層和蠕變特征明顯(如極度風化的泥質(zhì)巖或節(jié)理裂隙發(fā)育且張開裂隙內(nèi)填充粘性土等)的巖體中錨桿。

3 錨桿驗收試驗

錨桿驗收試驗檢驗錨桿的工程質(zhì)量是否滿足設計要求，包括錨桿是否具有足夠的承載力；錨桿自由段長度是否滿足要求；錨桿蠕變在規(guī)定的范圍內(nèi)是否穩(wěn)定等。建筑邊坡錨桿檢測主要參照《建筑邊坡工程技術規(guī)范》(以下簡稱《邊坡規(guī)范》)、《建筑基坑支護技術規(guī)程》(以下簡稱《基坑規(guī)程》)，該規(guī)范內(nèi)容在近年均進行了修訂，其從檢測數(shù)量、試驗時間、試驗荷載、加載方式及合格條件等方面對錨桿檢測做了明確的規(guī)定。

3.1 試驗時間

錨桿抗拉拔試驗應在錨固段灌漿固結體強度達到15 MPa或達到設計強度的75%～90%后方可進行試驗。灌漿體強度不足可能削弱桿體與灌漿體、灌漿體與地層間的結合，導致試驗失敗。錨桿施工時應保留必要的砂漿試塊，以用于試驗檢測前的強度測定。

3.2 檢測數(shù)量

《邊坡規(guī)范》對驗收試驗的檢測數(shù)量有所調(diào)整，數(shù)量取每種類型錨桿總數(shù)的5%，當自由段位于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類巖石內(nèi)時取總數(shù)的1.5%，且均不得少于5根。而舊版規(guī)范自由段位于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類巖石內(nèi)時取總數(shù)的3%，且均不得少于5根。

3.3 試驗荷載

《邊坡規(guī)范》對最大試驗荷載取值進行調(diào)整，舊版規(guī)范中，試驗荷載值對永久錨桿取 1.1ξ2A2fy，對臨時性錨桿取0.95ξ2A2fy，試驗荷載值與ξ2(錨筋抗拉工作條件系數(shù))、As(錨桿鋼筋截面面積)及fy(錨筋抗拉強度設計值)成正比；2013版規(guī)范中，試驗荷載值由錨桿軸向拉力標準值Nak決定，試驗荷載值對永久錨桿取1.5Nak，對臨時性錨桿取1.2Nak?！痘右?guī)程》對試驗荷載取值與《邊坡規(guī)范》有所不同，試驗荷載值與錨桿軸向拉力標準值Nak的比值取1.2～1.4，該比值根據(jù)支護結構的安全等級確定。

3.4 加載方式

《邊坡規(guī)范》與《基坑規(guī)程》對試驗荷載的加載方式不同?！哆吰乱?guī)范》規(guī)定驗收試驗荷載前三級可按試驗荷載值的20%施加，以后每級按10%施加，達到穩(wěn)定后進行觀測，最后卸載至試驗荷載的0.10倍并測出錨頭位移。《基坑規(guī)程》規(guī)定檢測試驗可采用逐級加載法，根據(jù)最大試驗荷載不同，分級荷載取不同倍數(shù)的Nak，每級經(jīng)過加載、卸載并達到穩(wěn)定后進行觀測。也可采用《邊坡規(guī)范》中規(guī)定的加載方式，先逐級加載至最大試驗荷載后一次卸載至初始荷載。

3.5 合格條件

錨桿在加載到試驗荷載計劃的最大值后未達到破壞標準，位移穩(wěn)定或收斂。當錨桿在未加載到試驗荷載計劃的最大值出現(xiàn)破壞，錨桿極限承載力標準值取破壞荷載前一級的荷載值。拉力性錨桿彈性變形在最大試驗荷載作用下，所測得的彈性位移量Δl應超過該荷載下桿體自由段理論彈性伸長值的80%(Δl1)，且小于桿體自由段長度與1/2錨固段之和的理論彈性伸長值(Δl2)。計算公式為：

其中，P為最大試驗荷載，N；l1為錨桿自由段計算長度，mm；l2為錨桿錨固段計算長度，mm；Es為錨桿(鋼絞線或鋼筋)的彈性模量，N/mm2；As為錨桿(鋼絞線或鋼筋)的總截面面積，mm2。

4 福建某工程實際應用

本工程位于福建省安溪縣某學校，學校校門地塊邊坡采用錨桿支護，坡頂與坡底高差為10 m。錨桿采用鉆機成孔，孔徑為110 mm，水平間距2 000 mm，傾角為15°，自由段長度為3.0 m，錨固段長度為12.0 m，每根錨桿的軸向拉力標準值為75 kN。

本次檢測加載設備采用穿心千斤頂，型號為HC-20，最大噸位為20 t。該邊坡為永久性邊坡，試驗荷載值取錨桿軸向拉力標準值的1.5倍，取113 kN。試驗荷載分七級進行施加，前三級按試驗荷載值的20%施加，分別為：0.3Nak，0.6Nak，0.9Nak；第四級～第七級按每級10%施加，分別為：1.05Nak，1.2Nak，1.35Nak，1.5Nak。加載至本級荷載時讀取錨頭位移量，待10 min觀測時間后再讀取一次錨頭位移量，在10 min持荷時間內(nèi)錨桿的位移增量小于1.00 mm時，錨頭位移穩(wěn)定，可以施加下一級荷載，否則應延長觀測時間。當不能滿足時，可持荷至60 min，若錨頭位移增量小于2.00 mm，視為錨頭位移收斂，可以施加下一級荷載。在最后一級加載并讀取位移結束后，卸載至0.15Nak，并讀取錨頭位移值。試驗結束后，對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)進行匯總，見表1。

表1 錨桿抗拔試驗數(shù)據(jù)匯總表

根據(jù)錨桿抗拔試驗數(shù)據(jù)匯總表繪制荷載—位移(Q—s)曲線(見圖1～圖3)。

由于圖1～圖3中3根Q—s曲線均較為光滑，可知試驗過程中，錨頭位移基本穩(wěn)定，滿足設計及檢測規(guī)范要求。

表2 驗收試驗結果統(tǒng)計表

試驗過程中，1-8號，1-26號，2-13號這3根錨桿在最大試驗荷載作用下，后一級荷載產(chǎn)生的位移值均小于前一級荷載產(chǎn)生的位移值的2倍，錨頭位移均相對穩(wěn)定，試驗進展順利，均未出現(xiàn)異常現(xiàn)象；經(jīng)計算，驗收試驗結果見表2，在最大試驗荷載作用下的彈性變形值均大于自由段長度變形計算值的80%，且均小于自由段長度與1/2錨固段長度之和的彈性變形計算值；按GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規(guī)程附錄C驗收試驗的規(guī)定，取各錨桿的最大試驗荷載為該錨桿的極限抗拔力。

5 錨桿拉拔試驗技術重點

錨桿拉拔現(xiàn)場試驗應嚴格依據(jù)規(guī)范進行操作，保證試驗結果的準確性，結合實際工程的經(jīng)驗，錨桿拉拔試驗過程中有以下幾點需要注意：1)試驗加載設備。試驗荷載施加一般使用單千斤頂加載法或雙千斤頂加載法。單千斤頂加載法通常使用穿心千斤頂，通過油泵或手動加壓，對錨桿外端施加拉力，過程中應保證千斤頂與錨桿同心；雙千斤頂加載法使用兩個液壓千斤頂，在兩個千斤頂之間架設鋼梁作為反力梁，并將錨桿固定在鋼梁上，通過油泵加壓，對錨桿施加拉力。錨桿正式張拉前，為了使其各部位接觸緊密，鋼筋完全平直，應取10%～20%的設計張拉荷載，對其預張拉1次～2次。2)位移計。位移計主要采用位移傳感器或百分表，在錨桿露出鉆孔部分設置不少于2個位移計(左右各1個)，記錄不同拉力下錨桿的位移量?；鶞柿旱募茉O要獨立于錨桿，使得錨桿的移動不會對位移計的測度產(chǎn)生影響。試驗時，可以在錨桿上固定一塊小鐵塊，使其與錨桿軸線垂直，后將位移計針桿嚴格垂直于該鐵塊，既方便位移計安裝，又可以確保測量數(shù)據(jù)的準確性。3)試驗錨桿的選擇。試驗錨桿由業(yè)主、設計、監(jiān)理等進行選定，試驗錨桿與工程錨桿的材料、施工工藝等應保持一致，所選錨桿應均有代表性，能夠準確地反映錨桿的承載力，在土層情況有變化或其他關鍵部位必須布點。4)試驗支點的設置。錨桿拉拔試驗時，為保證錨桿試驗的可靠性和科學性，千斤頂須頂在灌漿體外圍的巖土體上。若千斤頂頂在錨桿灌漿體上，實測的是鋼筋與灌漿體間的抗拔力，將導致該錨桿試驗無效。在工程檢測時，可以在反力作用面放置一塊鋼板，將千斤頂置于其上，這樣可以使得作用面的位移較小，避免加載過程中千斤頂傾斜而導致測量數(shù)據(jù)的誤差，并可以消除因作用點面積過小而產(chǎn)生對錨桿周圍應力場的影響。

6 結語

錨桿抗拉拔試驗是一種較為簡便的檢測方法，已在工程中得到廣泛應用，可以驗證錨桿設計參數(shù)與施工工藝的合理性，確定錨桿的蠕變系數(shù)，進行錨桿驗收檢測等。在現(xiàn)行的規(guī)范中對錨桿試驗中的基本試驗、蠕變試驗及驗收試驗均作出相應的規(guī)定。但由于該方法屬于破壞性檢測方法，無法檢測到錨桿的極限抗拔力；且由于不能對工程進行全面檢測，抽檢數(shù)量有限，難免以偏概全，無法準確地體現(xiàn)工程質(zhì)量。同時，錨桿的實際長度和注漿密實度需通過錨桿質(zhì)量無損檢測法進行確定，結合其他檢測方法，可以給錨桿質(zhì)量一個比較準確的評價。通過本文的闡述，希望能給建筑邊坡的錨桿檢測試驗提供參考。

[1]GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術規(guī)范.

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支護技術規(guī)程.

[3]金 鳴，于渤燕，王洪杰，等.錨桿試驗研究.天津建設科技，2013，23(1)：41- 43.

[4]李田生.對土層錨桿檢測的探討.山西建筑，2009，35(19)：90-91.

[5]岳向紅，劉明貴，李 祺.錨桿檢測技術研究進展.土工基礎，2005，19(3)：83- 85.

Research on detection of building slope anchor

Wu Sixiong

(FujianAcademyofBuildingResearch，F(xiàn)uzhou350025,China)

This paper summarized the principle of slope anchor pullout test, studied the revision content on the code for slope anchor detection. Combined with practical engineering detection project, summarized the key technology and specific requirements of anchor acceptance test, there is a certain reference value on the construction side slope anchor detection.

slope anchor， detection principle， pullout test， specification

1009-6825(2015)01-0084-03

2014-10-29

吳思雄(1987- )，男，助理工程師

TU753

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