吳 思 雄

(福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025)

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建筑邊坡錨桿檢測(cè)試驗(yàn)研究

吳 思 雄

(福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025)

詳細(xì)介紹了邊坡錨桿抗拉拔試驗(yàn)的原理，對(duì)邊坡錨桿檢測(cè)相關(guān)規(guī)范的修訂內(nèi)容進(jìn)行了研究，并結(jié)合實(shí)際工程檢測(cè)項(xiàng)目，總結(jié)歸納了錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的具體要求及技術(shù)重點(diǎn)，對(duì)建筑邊坡的錨桿檢測(cè)具有一定的參考價(jià)值。

邊坡錨桿，檢測(cè)原理，拉拔試驗(yàn)，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(wèn)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(hù)技術(shù)因其良好的治理效果、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)已在邊坡、基坑等巖土體加固處理中得到廣泛應(yīng)用。錨桿支護(hù)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(gòu)筑物相聯(lián)結(jié)，用以承受由于土壓力、水壓力等施加于構(gòu)筑物的推力，從而利用地層的錨固力來(lái)維持構(gòu)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(wèn)題難以察覺(jué)，因此，錨桿檢測(cè)工作必須實(shí)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(chǔ)、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(cè)主要采用拉拔檢測(cè)試驗(yàn)，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(guó)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際工程檢測(cè)項(xiàng)目，分析和探討了建筑邊坡工程中錨桿抗拉拔檢測(cè)技術(shù)的一些技術(shù)重點(diǎn)，以保證建筑邊坡工程的質(zhì)量和安全。

2 錨桿拉拔檢測(cè)原理

錨桿拉拔試驗(yàn)屬于傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量靜力法檢測(cè)。試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)錨桿施加不同的拉力荷載，得到錨桿位移與荷載、時(shí)間的關(guān)系，錨桿的彈性變形和殘余變形數(shù)據(jù)，通過(guò)繪制荷載—位移曲線，分析錨桿的施工質(zhì)量。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟煌^桿拉拔試驗(yàn)可分為：基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)及蠕變?cè)囼?yàn)?；驹囼?yàn)用于施工前期確定錨桿的極限抗拔力，掌握錨桿抗破壞的安全程度，驗(yàn)證錨桿設(shè)計(jì)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(shù)的錨桿，無(wú)錨固工程經(jīng)驗(yàn)的巖土層內(nèi)的錨桿以及邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)的錨桿。驗(yàn)收試驗(yàn)用于施工后檢驗(yàn)錨桿的工程質(zhì)量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并可檢驗(yàn)前期進(jìn)行過(guò)基本試驗(yàn)的錨桿的施工質(zhì)量。蠕變?cè)囼?yàn)用于設(shè)計(jì)前確定錨桿在軟弱土層中的蠕變特征，反饋給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)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(fēng)化的泥質(zhì)巖或節(jié)理裂隙發(fā)育且張開(kāi)裂隙內(nèi)填充粘性土等)的巖體中錨桿。

3 錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)

錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)檢驗(yàn)錨桿的工程質(zhì)量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，包括錨桿是否具有足夠的承載力；錨桿自由段長(zhǎng)度是否滿(mǎn)足要求；錨桿蠕變?cè)谝?guī)定的范圍內(nèi)是否穩(wěn)定等。建筑邊坡錨桿檢測(cè)主要參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《邊坡規(guī)范》)、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《基坑規(guī)程》)，該規(guī)范內(nèi)容在近年均進(jìn)行了修訂，其從檢測(cè)數(shù)量、試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)荷載、加載方式及合格條件等方面對(duì)錨桿檢測(cè)做了明確的規(guī)定。

3.1 試驗(yàn)時(shí)間

錨桿抗拉拔試驗(yàn)應(yīng)在錨固段灌漿固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)到15 MPa或達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%～90%后方可進(jìn)行試驗(yàn)。灌漿體強(qiáng)度不足可能削弱桿體與灌漿體、灌漿體與地層間的結(jié)合，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。錨桿施工時(shí)應(yīng)保留必要的砂漿試塊，以用于試驗(yàn)檢測(cè)前的強(qiáng)度測(cè)定。

3.2 檢測(cè)數(shù)量

《邊坡規(guī)范》對(duì)驗(yàn)收試驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)量有所調(diào)整，數(shù)量取每種類(lèi)型錨桿總數(shù)的5%，當(dāng)自由段位于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類(lèi)巖石內(nèi)時(shí)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(lèi)巖石內(nèi)時(shí)取總數(shù)的3%，且均不得少于5根。

3.3 試驗(yàn)荷載

《邊坡規(guī)范》對(duì)最大試驗(yàn)荷載取值進(jìn)行調(diào)整，舊版規(guī)范中，試驗(yàn)荷載值對(duì)永久錨桿取 1.1ξ2A2fy，對(duì)臨時(shí)性錨桿取0.95ξ2A2fy，試驗(yàn)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值)成正比；2013版規(guī)范中，試驗(yàn)荷載值由錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Nak決定，試驗(yàn)荷載值對(duì)永久錨桿取1.5Nak，對(duì)臨時(shí)性錨桿取1.2Nak?！痘右?guī)程》對(duì)試驗(yàn)荷載取值與《邊坡規(guī)范》有所不同，試驗(yàn)荷載值與錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值Nak的比值取1.2～1.4，該比值根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)確定。

3.4 加載方式

《邊坡規(guī)范》與《基坑規(guī)程》對(duì)試驗(yàn)荷載的加載方式不同?！哆吰乱?guī)范》規(guī)定驗(yàn)收試驗(yàn)荷載前三級(jí)可按試驗(yàn)荷載值的20%施加，以后每級(jí)按10%施加，達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行觀測(cè)，最后卸載至試驗(yàn)荷載的0.10倍并測(cè)出錨頭位移?！痘右?guī)程》規(guī)定檢測(cè)試驗(yàn)可采用逐級(jí)加載法，根據(jù)最大試驗(yàn)荷載不同，分級(jí)荷載取不同倍數(shù)的Nak，每級(jí)經(jīng)過(guò)加載、卸載并達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行觀測(cè)。也可采用《邊坡規(guī)范》中規(guī)定的加載方式，先逐級(jí)加載至最大試驗(yàn)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(yàn)荷載計(jì)劃的最大值后未達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)，位移穩(wěn)定或收斂。當(dāng)錨桿在未加載到試驗(yàn)荷載計(jì)劃的最大值出現(xiàn)破壞，錨桿極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值取破壞荷載前一級(jí)的荷載值。拉力性錨桿彈性變形在最大試驗(yàn)荷載作用下，所測(cè)得的彈性位移量Δl應(yīng)超過(guò)該荷載下桿體自由段理論彈性伸長(zhǎng)值的80%(Δl1)，且小于桿體自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段之和的理論彈性伸長(zhǎng)值(Δl2)。計(jì)算公式為：

其中，P為最大試驗(yàn)荷載，N；l1為錨桿自由段計(jì)算長(zhǎng)度，mm；l2為錨桿錨固段計(jì)算長(zhǎng)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(shí)際應(yīng)用

本工程位于福建省安溪縣某學(xué)校，學(xué)校校門(mén)地塊邊坡采用錨桿支護(hù)，坡頂與坡底高差為10 m。錨桿采用鉆機(jī)成孔，孔徑為110 mm，水平間距2 000 mm，傾角為15°，自由段長(zhǎng)度為3.0 m，錨固段長(zhǎng)度為12.0 m，每根錨桿的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為75 kN。

本次檢測(cè)加載設(shè)備采用穿心千斤頂，型號(hào)為HC-20，最大噸位為20 t。該邊坡為永久性邊坡，試驗(yàn)荷載值取錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍，取113 kN。試驗(yàn)荷載分七級(jí)進(jìn)行施加，前三級(jí)按試驗(yàn)荷載值的20%施加，分別為：0.3Nak，0.6Nak，0.9Nak；第四級(jí)～第七級(jí)按每級(jí)10%施加，分別為：1.05Nak，1.2Nak，1.35Nak，1.5Nak。加載至本級(jí)荷載時(shí)讀取錨頭位移量，待10 min觀測(cè)時(shí)間后再讀取一次錨頭位移量，在10 min持荷時(shí)間內(nèi)錨桿的位移增量小于1.00 mm時(shí)，錨頭位移穩(wěn)定，可以施加下一級(jí)荷載，否則應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。當(dāng)不能滿(mǎn)足時(shí)，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(jí)荷載。在最后一級(jí)加載并讀取位移結(jié)束后，卸載至0.15Nak，并讀取錨頭位移值。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，見(jiàn)表1。

表1 錨桿抗拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

根據(jù)錨桿抗拔試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表繪制荷載—位移(Q—s)曲線(見(jiàn)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(yàn)過(guò)程中，錨頭位移基本穩(wěn)定，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及檢測(cè)規(guī)范要求。

表2 驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

試驗(yàn)過(guò)程中，1-8號(hào)，1-26號(hào)，2-13號(hào)這3根錨桿在最大試驗(yàn)荷載作用下，后一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移值均小于前一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移值的2倍，錨頭位移均相對(duì)穩(wěn)定，試驗(yàn)進(jìn)展順利，均未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象；經(jīng)計(jì)算，驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，在最大試驗(yàn)荷載作用下的彈性變形值均大于自由段長(zhǎng)度變形計(jì)算值的80%，且均小于自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的彈性變形計(jì)算值；按GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)程附錄C驗(yàn)收試驗(yàn)的規(guī)定，取各錨桿的最大試驗(yàn)荷載為該錨桿的極限抗拔力。

5 錨桿拉拔試驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)

錨桿拉拔現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范進(jìn)行操作，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)合實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)，錨桿拉拔試驗(yàn)過(guò)程中有以下幾點(diǎn)需要注意：1)試驗(yàn)加載設(shè)備。試驗(yàn)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(guò)油泵或手動(dòng)加壓，對(duì)錨桿外端施加拉力，過(guò)程中應(yīng)保證千斤頂與錨桿同心；雙千斤頂加載法使用兩個(gè)液壓千斤頂，在兩個(gè)千斤頂之間架設(shè)鋼梁作為反力梁，并將錨桿固定在鋼梁上，通過(guò)油泵加壓，對(duì)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(yīng)取10%～20%的設(shè)計(jì)張拉荷載，對(duì)其預(yù)張拉1次～2次。2)位移計(jì)。位移計(jì)主要采用位移傳感器或百分表，在錨桿露出鉆孔部分設(shè)置不少于2個(gè)位移計(jì)(左右各1個(gè))，記錄不同拉力下錨桿的位移量?；鶞?zhǔn)梁的架設(shè)要獨(dú)立于錨桿，使得錨桿的移動(dòng)不會(huì)對(duì)位移計(jì)的測(cè)度產(chǎn)生影響。試驗(yàn)時(shí)，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(jì)針桿嚴(yán)格垂直于該鐵塊，既方便位移計(jì)安裝，又可以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。3)試驗(yàn)錨桿的選擇。試驗(yàn)錨桿由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等進(jìn)行選定，試驗(yàn)錨桿與工程錨桿的材料、施工工藝等應(yīng)保持一致，所選錨桿應(yīng)均有代表性，能夠準(zhǔn)確地反映錨桿的承載力，在土層情況有變化或其他關(guān)鍵部位必須布點(diǎn)。4)試驗(yàn)支點(diǎn)的設(shè)置。錨桿拉拔試驗(yàn)時(shí)，為保證錨桿試驗(yàn)的可靠性和科學(xué)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(shí)測(cè)的是鋼筋與灌漿體間的抗拔力，將導(dǎo)致該錨桿試驗(yàn)無(wú)效。在工程檢測(cè)時(shí)，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(guò)程中千斤頂傾斜而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，并可以消除因作用點(diǎn)面積過(guò)小而產(chǎn)生對(duì)錨桿周?chē)鷳?yīng)力場(chǎng)的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

錨桿抗拉拔試驗(yàn)是一種較為簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法，已在工程中得到廣泛應(yīng)用，可以驗(yàn)證錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)與施工工藝的合理性，確定錨桿的蠕變系數(shù)，進(jìn)行錨桿驗(yàn)收檢測(cè)等。在現(xiàn)行的規(guī)范中對(duì)錨桿試驗(yàn)中的基本試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)均作出相應(yīng)的規(guī)定。但由于該方法屬于破壞性檢測(cè)方法，無(wú)法檢測(cè)到錨桿的極限抗拔力；且由于不能對(duì)工程進(jìn)行全面檢測(cè)，抽檢數(shù)量有限，難免以偏概全，無(wú)法準(zhǔn)確地體現(xiàn)工程質(zhì)量。同時(shí)，錨桿的實(shí)際長(zhǎng)度和注漿密實(shí)度需通過(guò)錨桿質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)法進(jìn)行確定，結(jié)合其他檢測(cè)方法，可以給錨桿質(zhì)量一個(gè)比較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。通過(guò)本文的闡述，希望能給建筑邊坡的錨桿檢測(cè)試驗(yàn)提供參考。

[1]GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范.

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程.

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

[4]李田生.對(duì)土層錨桿檢測(cè)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(cè)技術(shù)研究進(jìn)展.土工基礎(chǔ)，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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