周瑋博

摘 要：針對(duì)成都市某建設(shè)項(xiàng)目基坑支護(hù)所采用的錨索腐蝕問(wèn)題，分別將施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋、施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋、未施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋和未施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋試樣埋設(shè)至人工配制的高腐蝕性土中，在不同時(shí)間段內(nèi)測(cè)試4種試樣的力學(xué)性能，并繪制出力學(xué)性能指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線。研究成果對(duì)于推斷一定腐蝕條件下錨索錨筋的斷裂荷載及安全評(píng)價(jià)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：酸性腐蝕土 錨索 力學(xué)性能

Abstract： In order to solve the problem of anchorage corrosion in foundation pit support of a construction project in Chengdu， prestressed steel wire strand was applied to the bare tendon， and prestressed grouting hole of anchor cable was applied respectively. And the unconfined grouting cavities were implanted into the highly corrosive soils. The mechanical properties of the four samples were tested at different time intervals and the mechanical properties were plotted with time. curve. The research results have certain reference value for estimating the fracture load and the safety evaluation of the anchor bar under certain corrosion conditions.

Key words： Acid corrosion soil； Anchor cable； Mechanical property

成都市某建設(shè)項(xiàng)目設(shè)3層地下室，基坑深度在±0.00以下14.40 m，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為492.35 m，根據(jù)《成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB51/T5026-2001）第11.5.3條確定，該工程基坑安全等級(jí)為一級(jí)。結(jié)合場(chǎng)地周邊條件，擬建場(chǎng)地四周均為市政道路，北為龍港路，東為華泰路，南為成泰路，西華甸路，基坑與道路邊線距離1～3 m，設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)周邊道路管線進(jìn)行調(diào)查。建議采用排樁+錨索支護(hù)，并應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)體系整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按照成都市安監(jiān)站文件的要求，錨索應(yīng)采用擴(kuò)大頭錨索。

在26#、38#號(hào)鉆孔中共取得2件土試樣，根據(jù)土的化學(xué)分析報(bào)告，按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）2009年版第12.2的規(guī)定，對(duì)場(chǎng)地土中Cl-含量及pH值進(jìn)行測(cè)定，做場(chǎng)地土對(duì)錨索腐蝕性能評(píng)價(jià)（如表1）。

通過(guò)表1可以看出，土中Cl-含量達(dá)到70 mg/kg左右，pH值為6.9，土質(zhì)偏酸性，對(duì)錨索具有輕微腐蝕性。

長(zhǎng)期處于土體、巖石中的錨索錨筋或多或少都會(huì)受到不同程度的腐蝕，從而影響其使用壽命。錨筋長(zhǎng)期浸泡在水中，由于氧溶入較少，不易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，錨筋不易被腐蝕，但干濕交替與存在Cl-的環(huán)境對(duì)錨索錨筋腐蝕影響極大，其基本原理如下：

Fe→Fe2++2e

2H++2e→H2↑

陰、陽(yáng)極產(chǎn)生的離子生成初步腐蝕物：

Fe2++2Cl-→Fe（Cl）2

并進(jìn)一步生成：

2Fe（Cl）2+2Cl-+2H+→2Fe（Cl）3+H2↑

Fe（Cl）3+3H2O→Fe（OH）3+3HCl

Fe（OH）3溶解度較低，呈疏松多孔的薄膜包裹鋼絞線表面，其保護(hù)作用較差，腐蝕作用可以持續(xù)進(jìn)行。

1 錨索腐蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了使試驗(yàn)環(huán)境與錨索實(shí)際所處環(huán)境接近，試驗(yàn)場(chǎng)地定在附近邊坡坡腳。為縮短腐蝕周期，通過(guò)加入NaCl和HCl，提高實(shí)驗(yàn)所用土的腐蝕等級(jí)，HCl用于控制腐蝕土的pH值。

原始土樣含水量8.14%，pH值6.9。

腐蝕性物質(zhì)含量為Cl-：365 mg/kg，SO24-：6 383 mg/kg；折算后的Cl-含量為：365+6383×0.25=1960.75 mg/kg，腐蝕等級(jí)為中等。根據(jù)計(jì)算，向每1 kg原始土樣中加入15 g的NaCl，使折算后Cl-的含量大于7 500 mg/kg強(qiáng)腐蝕環(huán)境土的要求；再加入一定量的HCl及適量的水，使腐蝕土處于酸性環(huán)境中，加入量根據(jù)試驗(yàn)確定。

實(shí)驗(yàn)用土配制好后，取3組樣品進(jìn)行腐蝕性測(cè)定，其中腐蝕性離子含量如下：Cl-：11 575 mg/kg，SO42-：3 427 mg/kg，含水量20%，pH值為6.74，符合強(qiáng)腐蝕等級(jí)土的要求。

試驗(yàn)用錨筋采用單孔錨筋1φ15.24mm，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，由高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，設(shè)計(jì)的試驗(yàn)類型及組數(shù)如下。

（1）原狀鋼絞線1組（3根/組）。

（2）未施加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線裸筋9組（3根/組），未施加預(yù)應(yīng)力的注漿空洞缺陷錨索9組（3根/組）。

（3）施加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線裸筋9組（5根/組）、施加預(yù)應(yīng)力的注漿空洞缺陷錨索9組（5根/組），施加預(yù)應(yīng)力100 kN/孔，施加的預(yù)應(yīng)力與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錨索錨筋承受的預(yù)應(yīng)力相當(dāng)。

腐蝕試樣的選?。撼瓲钿摻g線外，其余4種腐蝕樣品，每隔2個(gè)月取一組進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，并通過(guò)肉眼對(duì)其進(jìn)行腐蝕情況檢查。

2 錨索腐蝕試樣的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果與分析

對(duì)4種類型的腐蝕試樣分別進(jìn)行彈性模量、屈服荷載、斷裂荷載以及伸長(zhǎng)率試驗(yàn)，并繪制了各指標(biāo)隨時(shí)間的變化曲線，如圖1、2、3、4所示，通過(guò)計(jì)算分析可以得到以下幾個(gè)方面。

（1）未施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋腐蝕70 d以后，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均無(wú)明顯降低現(xiàn)象，70 d以后力學(xué)性能指標(biāo)降低較均勻，彈性模量、屈服荷載、斷裂荷載以及伸長(zhǎng)率平均降低速率分別為 0.021 5 GPa/d、0.027 8 kN/d、0.065 kN/d、1.955×10-3%/d。330 d內(nèi)，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)平均降低速率均較緩。

（2）施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋、施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋和未施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋試樣的彈性模量曲線在70 d內(nèi)的斜率較大，彈性模量變化較為明顯，降低速率分別為0.046、0.059、0.063 GPa/d。70 d以后，三條曲線均變平緩，彈性模量降低速率變小，平均降低速率分別為0.012、0.017、 0.012 GPa/d。

（3）施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋、施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋和未施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋試樣的屈服荷載、斷裂荷載和伸長(zhǎng)率在330 d的腐蝕周期內(nèi)曲線斜率無(wú)大的變化，降低較均勻，與時(shí)間函數(shù)關(guān)系接近于一次函數(shù)線性關(guān)系。而未施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋的屈服荷載、伸長(zhǎng)率隨時(shí)間的變化曲線局部呈拋物線型，與時(shí)間的關(guān)系呈二次函數(shù)、三次函數(shù)關(guān)系。

（4）在相同的強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，4種試樣的試驗(yàn)力學(xué)性能指標(biāo)降低速率各不相同。其中，未施加預(yù)應(yīng)力和施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋的試樣力學(xué)性能指標(biāo)平均降低速率相當(dāng)且最大，施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋平均降低速率較大，而未施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋平均降低速率最小。

（5）在相同強(qiáng)腐蝕條件下，4種試樣腐蝕330 d的力學(xué)性能指標(biāo)降低速率與大小均有差異。未施加預(yù)應(yīng)力的力學(xué)性能指標(biāo)變化速率及變化量與施加預(yù)應(yīng)力注漿空洞缺陷錨索錨筋相近，均有較大變化，且變化速率較大。而未施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸筋變化速率及最終變化量最小。鋼絞線裸筋應(yīng)力腐蝕所占比例較大，應(yīng)力腐蝕的影響明顯，而注漿空洞缺陷錨索錨筋試樣應(yīng)力腐蝕的影響較小。注漿空洞缺陷對(duì)腐蝕的影響較大。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)4種試樣進(jìn)行330 d的腐蝕試驗(yàn)，處理分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論如下。

（1）在相同的腐蝕環(huán)境中，注漿空洞缺陷錨索錨筋的腐蝕速率比鋼絞線裸筋快一倍左右，更比無(wú)缺陷錨索快。因此，施工過(guò)程中要避免注漿空洞缺陷的出現(xiàn)。

（2）在強(qiáng)腐蝕條件下，應(yīng)力腐蝕對(duì)錨索錨筋力學(xué)性能的影響較大。因此，在成本范圍內(nèi)，可增加錨筋截面積、降低錨索應(yīng)力水平等手段降低應(yīng)力腐蝕，延長(zhǎng)錨索壽命。

（3）在對(duì)錨索錨筋進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)時(shí)，可在得出斷裂荷載與腐蝕時(shí)間關(guān)系后，通過(guò)擬合斷裂荷載與時(shí)間關(guān)系的曲線，推斷一定腐蝕條件下錨索錨筋的斷裂荷載。

參考文獻(xiàn)

[1]吳海斌.國(guó)內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨桿（索）防護(hù)要求與存在的問(wèn)題[J].中國(guó)三峽建設(shè)，2002（8）：13-14.

[2]趙健，冀文政，張文巾，等.現(xiàn)場(chǎng)早期砂漿錨桿腐蝕現(xiàn)狀的取樣研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005，1（7）：1157-1162.

[3]余萬(wàn)超，韓道均，唐樹(shù)名.預(yù)應(yīng)力錨索腐蝕原理與防腐技術(shù)方法初探[J].公路交通技術(shù)，2007（3）：131-133.

[4]寧芬.巖土錨桿的腐蝕與防護(hù)[J].廣東建材，2005（5）：82-84.

[5]鄭 靜，韓龍，朱本珍，等.邊坡錨固工程質(zhì)量問(wèn)題及其影響[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2009（1）：27-31.