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        巖石錨桿群錨基礎(chǔ)現(xiàn)場抗拔試驗研究

        2022-05-30 12:47:02鄧杰文楊明雙
        南北橋 2022年11期
        關(guān)鍵詞:錨桿承載力

        鄧杰文 楊明雙

        [ 作者簡介 ]

        鄧杰文,男,貴州甕安人,中國電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計研究院有限公司,高級工程師,碩士,研究方向:巖土工程。

        楊明雙,男,貴州務(wù)川人,中國電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計研究院有限公司,助理工程師,本科,研究方向:巖土體穩(wěn)定性。

        [ 摘要 ]

        群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔承載力影響因素眾多,錨筋抗拉強度、錨固劑強度、巖石強度、錨孔間距等都是其設(shè)計過程中需要重點考慮的控制性因素。群錨巖石錨桿基礎(chǔ)破壞形式多樣,文章旨在通過理論計算結(jié)合現(xiàn)場試驗分析探討錨孔間距、錨筋直徑、巖石種類對巖石錨桿群錨基礎(chǔ)破壞模式的影響。通過研究分析,得出不同強度巖石、錨孔間距、鋼筋直徑對群錨基礎(chǔ)變形及破壞模式影響的相關(guān)結(jié)論,以豐富巖石錨桿基礎(chǔ)設(shè)計理論,為巖石錨桿技術(shù)的發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒。

        [ 關(guān)鍵詞 ]

        群錨;巖石錨桿;現(xiàn)場試驗;破壞模式

        隨著巖土工程技術(shù)的不斷發(fā)展,巖石錨桿基礎(chǔ)在工程建設(shè)中得到了很好的推廣應(yīng)用。輸電線路建設(shè)具有路經(jīng)長、沿線地形地貌及地質(zhì)條件差異大、鐵塔基礎(chǔ)形式多樣的特點,巖石錨桿基礎(chǔ)具有能大大減少土石開挖量、降低施工難度、節(jié)約造價的優(yōu)點,是一種資源節(jié)約、環(huán)境友好的基礎(chǔ)形式,深受廣大電力建設(shè)工程技術(shù)人員的青睞。

        由于輸電線路建設(shè)的獨有特點,鐵塔巖石錨桿基礎(chǔ)在山區(qū)的應(yīng)用除受鐵塔荷載、覆蓋層厚度、地形條件影響較大外,群錨巖石錨桿基礎(chǔ)還受巖石強度、錨孔間距、錨孔直徑、錨筋直徑等的影響。筆者主要通過理論計算和現(xiàn)場試驗探究錨孔間距、錨孔直徑、錨筋直徑、巖石強度對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)破壞形式的影響。

        1 研究思路及目的

        本次研究以實際電力工程建設(shè)項目為依托,選取了西南山區(qū)灰?guī)r、砂巖、砂質(zhì)泥巖三種不同強度的代表性巖石,通過對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)極限抗拔承載力進(jìn)行理論計算,然后與現(xiàn)場抗拔試驗結(jié)果進(jìn)行對比分析,探索不同的巖石、錨孔大小及間距對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)極限抗拔承載力的影響,并初步探索群錨巖石錨桿基礎(chǔ)的破環(huán)形式。

        對于輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)群錨抗拔極限承載力理論計算方法,主要采用的是單根錨桿的抗拔極限承載力之和,再乘一定的群錨效應(yīng)系數(shù),根據(jù)《架空輸電線路錨桿基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)程》(DL/T 5544-2018),群錨效應(yīng)系數(shù)一般取0.7~0.9。

        2 現(xiàn)場試驗

        由于本次試驗采用4根直錨式群錨桿,最大試驗荷載預(yù)估值為4乘鋼筋抗拉強度承載力、錨筋與錨固劑間的黏結(jié)承載力、錨桿與巖土層間的極限黏結(jié)承載力中最小值的1.0~1.5倍。

        本次現(xiàn)場群錨抗拔試驗加載裝置由加荷設(shè)備和位移測量裝置組成。由于群錨需要的加載荷載較大,本次采用柴油機發(fā)電,柴油機連接到千斤頂上,利用柴油機發(fā)電提供動力系統(tǒng)。采用XH-75/0.01毫米位移計為測量位移裝置對4根巖石錨桿同時施加軸向拉力進(jìn)行試驗。本次群錨試驗的豎向加載反力是利用平整的地面提供,反力裝置能夠保證錨桿基礎(chǔ)可能出現(xiàn)的4種破壞而結(jié)束試驗,即錨筋拉斷破壞、錨筋從砂漿混凝土中被拔出后破壞、錨筋與砂漿或細(xì)石混凝土形成一個整體后被拔出破壞、上拔荷載施壓過大導(dǎo)致周圍巖體發(fā)生破壞而結(jié)束試驗?,F(xiàn)場試驗照片如圖1、圖2所示。

        3 試驗結(jié)果分析

        錨孔間距分別為300毫米、400毫米、500毫米、600毫米,對于不同鉆孔間距的群錨巖石錨桿,根據(jù)預(yù)估最大荷載進(jìn)行豎向抗拔加載,直至達(dá)到終止加載條件,試驗結(jié)果分析如下。

        3.1 中風(fēng)化灰?guī)r群錨抗拔試驗變形及破壞特點

        對于灰?guī)r群錨巖石錨桿,當(dāng)分別加載到330千牛、360千牛、650千牛荷載時,各級的位移增量變化較小,在1.05毫米~4.00毫米。錨孔間距為300毫米時,當(dāng)繼續(xù)加載至預(yù)估最大荷載1 100千牛時,位移未發(fā)生明顯急劇增大的現(xiàn)象,錨桿未發(fā)生明顯破壞,未能加載至破壞。錨孔間距400毫米、500毫米時,當(dāng)繼續(xù)分別加載到1 200千牛、1 170千牛時位移增急劇增大,位移分別達(dá)到32.55毫米、20.45毫米,由此得出極限荷載分別為前一級荷載值1 080千牛、1 040千牛。繼續(xù)加載至破壞,破壞形式為鋼筋被拔出,錨固體及巖體未發(fā)生明顯變形破壞。荷載(千牛)-位移(毫米)曲線見圖3。

        根據(jù)理論計算,中風(fēng)化灰?guī)r單根錨桿的抗拉強度受鋼筋強度控制,單根錨桿32毫米鋼筋抗拉極限承載力在271.26千牛左右,群錨由4根錨筋組成,如不考慮群錨效應(yīng)的影響,則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強度為1 085千牛,試驗值與理論計算值基本吻合。

        3.2 中風(fēng)化砂巖群錨抗拔試驗變形及破壞特點

        對于中風(fēng)化砂巖的群錨巖石錨桿,當(dāng)分別加載到300千牛、330千牛、330千牛荷載時,各級的位移增量變化較小,在0.0毫米~5.45毫米之間。錨孔間距為300毫米時,當(dāng)繼續(xù)加載至預(yù)估最大荷載1 000千牛時,位移未發(fā)生明顯急劇增大的現(xiàn)象,錨桿未發(fā)生明顯破壞,未能加載至破壞。錨孔間距400毫米、500毫米時,當(dāng)繼續(xù)加載到1 100千牛時位移增急劇增大,位移分別達(dá)到

        37.21毫米、42.21毫米,由此得出極限荷載均為前一級荷載值990千牛。繼續(xù)加載至破壞,破壞形式為鋼筋被拔出,錨固體及巖體未發(fā)生明顯變形破壞。荷載(千牛)-位移(毫米)曲線見圖4。

        根據(jù)理論計算,中風(fēng)化砂巖單根錨桿的抗拉強度受鋼筋強度控制,單根錨桿28毫米鋼筋抗拉極限承載力在246.2千牛左右,群錨由4根錨筋組成,如不考慮群錨效應(yīng)的影響,則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強度為984.8千牛,試驗值與理論計算值基本吻合。

        3.3 中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖群錨抗拔試驗變形及破壞特點

        對于中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖的群錨巖石錨桿,當(dāng)分別加載到330千牛、360千牛、360千牛、360千牛荷載時,各級的位移增量變化較小,在0.36毫米~2.35毫米之間。錨孔間距分別為300毫米、400毫米、500毫米、600毫米時,當(dāng)分別繼續(xù)加載到1 100千牛、1 200千牛、1 200千牛、1 200千牛時位移增急劇增大,位移分別達(dá)到25.73毫米、26.62毫米、27.82毫米、25.45毫米,由此得出極限荷載分別為前一級荷載值990千牛、1 080千牛、1 080千牛、1 080千牛。繼續(xù)加載至破壞,除錨孔間距為300毫米的群錨表層巖體發(fā)生斜向破壞以外,其余群錨的破壞形式均為鋼筋被拔出。荷載(千牛)-位移(毫米)曲線見圖5。

        根據(jù)理論計算,中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖單根錨桿的抗拉強度受鋼筋強度控制,單根錨桿28毫米鋼筋抗拉極限承載力在246.2千牛左右,群錨由4根錨筋組成,如不考慮群錨效應(yīng)的影響,則四根錨筋組成的巖石錨桿抗拉強度為984.8千牛,試驗值與理論計算值基本吻合。但錨孔間距為300毫米的群錨與其他錨孔間距的群錨破壞形式不同,表層巖體有明顯的隆起位移跡象。

        4 結(jié)論

        通過本次對直錨式群錨巖石錨桿基礎(chǔ)進(jìn)行理論計算,結(jié)合現(xiàn)場試驗研究分析,初步得出以下幾點認(rèn)識。

        對于中風(fēng)化灰?guī)r、砂巖等硬質(zhì)巖石,錨孔間距對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響相對較小,群錨巖石錨桿基礎(chǔ)的抗拔極限承載力主要受鋼筋抗拉極限承載力控制。

        對于中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖等軟質(zhì)巖石,錨孔間距對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響相對較大,當(dāng)錨孔間距小于2倍錨孔直徑時,巖石強度對其抗拔極限承載力起控制作用。

        當(dāng)錨孔間距大于3倍錨孔直徑時,巖石強度對群錨巖石錨桿基礎(chǔ)抗拔極限承載力影響較小,在巖石錨桿基礎(chǔ)設(shè)計時,錨孔間距不宜小于3倍錨孔直徑,但錨孔間距也不宜過大,造成上部基礎(chǔ)尺寸增加,從而造成工程材料的浪費和開挖量的增加。

        參考文獻(xiàn)

        [1]黃大維,袁文可. 輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)的試驗與應(yīng)用[J]. 電力建設(shè),1994(7):15-18,33.

        [2]宋永發(fā). 送電線路巖石錨桿基礎(chǔ)試驗研究[J]. 巖土工程學(xué)報,1995(4):89-94.

        [3]費香澤,程永鋒,蘇秀成,等. 華北地區(qū)輸電線路巖石錨桿基礎(chǔ)試驗研究[J]. 電力建設(shè),2007(1):26-28.

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