土層抗浮錨桿設計及抗拔力試驗總結

土層抗浮錨桿設計及抗拔力試驗總結

摘要：現(xiàn)行的各種錨桿規(guī)范、規(guī)程對土層抗浮錨桿的抗拔承載力特征值計算方法及抗拔力檢測方法的規(guī)定不夠明確。為此，通過對各種錨桿規(guī)范、規(guī)程的梳理及分析，確定出比較符合實際的錨桿抗拔承載力特征值計算方法和錨桿抗拔力試驗方法。

關鍵詞：土層抗浮錨桿設計抗拔力試驗最大試驗荷載檢測數(shù)量1.前言

近幾年來，隨著城市的發(fā)展，地下建筑不斷增多，其抗浮問題也就隨之而來。筆者在遼陽新城購物中心地下室抗浮設計過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的各種錨桿規(guī)范、規(guī)程對土層抗浮錨桿的抗拔承載力特征值計算方法及抗拔力檢測方法的規(guī)定不夠明確。關于土層錨桿抗拔力的計算及檢測的現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程包括：《建筑邊坡工程技術規(guī)范gb50330-201*》、《巖土錨桿（索）技術規(guī)程cecs22：201*》、《建筑地基基礎設計規(guī)范gb50007-201*》和《全國民用建筑工程設計技術措施（201*版）-結構專業(yè)（地基與基礎）》。由于這些規(guī)范規(guī)程編寫的年代和人員不同，造成了對土層錨桿抗拔力的計算及檢測的各種規(guī)定有所不同。鑒于目前土層抗浮錨桿設計及檢測中存在的一系列問題，只參照一本規(guī)范規(guī)程可能無法解決土層抗浮錨桿設計及檢測中的所有問題。2.土層抗浮錨桿設計

在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程中，有關抗浮錨桿豎向抗拔承載力特征值的計算比較混亂。

根據(jù)《巖土錨桿（索）技術規(guī)程cecs22：201*》，錨桿錨固長度（la）可按下式估算，并取其中大值：式中：

k--錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)；nt--錨桿軸向拉力設計值（kn）；其余參數(shù)的說明及取值見《巖土錨桿（索）技術規(guī)程cecs22：201*》。根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范gb50007-201*》，土層錨桿錨固長度（la）也可按下式估算，

nt相應于作用的標準組合時，錨桿所承受的拉力值（kn）；根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施（201*版）-結構專業(yè)（地基與基礎）》，單根錨桿軸向抗拔承載力可按式（7.3.2-1）和式（7.3.2-2）估算，宜取較小值。

從以上3本規(guī)范可以看出：關于“抗浮錨桿豎向抗拔承載力的計算公式”均采用了“錨固段注漿體與地層間的粘結強度特征值或標準值”，這正是抗浮錨桿與抗拔樁之間的主要差異之一，按理應采用《巖土錨桿（索）技術規(guī)程cecs22：201*》或《建筑地基基礎設計規(guī)范gb50007-201*》的公式來確定抗浮錨桿豎向抗拔承載力。但在遼陽新城購物中心地下室抗浮錨桿豎向抗拔靜載測試中，現(xiàn)場試驗得到的豎向抗拔承載力數(shù)值（d=400，rt=180kn，la=4米）與按《巖土錨桿（索）技術規(guī)程cecs22：201*》規(guī)定計算（d=400，rt=230kn，la=2米）差別很大，卻與按《全國民用建筑工程設計技術措施（201*版）-結構專業(yè)（地基與基礎）》公式（7.3.2-2）

擴展閱讀：抗浮錨桿設計的大致步驟

.1.1抗浮錨桿軸向拉力設計值的確定可根據(jù)如下公式進行計算：

2.2抗浮錨桿的錨固長度設計

對于永久性錨桿，根據(jù)《土層錨桿設計與施工規(guī)范》及《巖土錨桿（索）技術規(guī)程》（以下將兩本規(guī)范簡稱“錨桿規(guī)程”），錨固段不應設置在下列地層中：①有機質土、淤泥質土；②液限WL>50％的土；③相對密度Dr

公式（3）（5）及相關參數(shù)說明及取值參考“錨桿規(guī)程”，另外由于抗浮錨桿屬于永久性基礎錨桿，因此設計還需要滿足《建筑地基基礎設計規(guī)范》相關規(guī)定，公式（4）即參考該規(guī)范相關設計要求。

2.3抗浮錨桿設計中的幾個問題2.3.1錨桿安全系數(shù)分（錨桿桿體抗拉安全系數(shù)）與K（錨桿錨固體的抗拔安全系數(shù)），在《建筑地基基礎設計規(guī)范》里面對于抗浮錨桿的桿體材料設計沒有做出明確的要求，且設計中采用的“錨桿規(guī)范”規(guī)定亦不統(tǒng)一，考慮到錨桿桿體材料離散性小，巖土層參數(shù)離散性大，故按照不同的安全系數(shù)控制抗浮錨桿的設計，是經濟合理可行的。2.3.2對于抗浮錨桿的基本試驗與驗收試驗，《建筑地基基礎設計規(guī)范》國家規(guī)范及廣東省規(guī)范以及廣東省標準《建筑地基基礎檢測規(guī)范》（將以上三本規(guī)范統(tǒng)稱為“地基規(guī)范”）均沒有作區(qū)別性說明，基本試驗（即破壞性試驗）與驗收試驗目的是不同的，對于抗浮錨桿的基本試驗，主要是用來校核巖土層參數(shù)、施工工藝等重要參數(shù)，是為了指導設計，其最大試驗荷載取值應不小于設計錨固力的2.0倍，作為基本試驗的錨桿桿體材料極限承載力不宜小于設計錨固力的2.5倍（主要目的是保證基本試驗過程中桿體不破壞）；對于抗浮錨桿的驗收試驗，主要目的是為了檢驗施工質量是否達到設計要求，因此驗收試驗最大荷載可參考按照“錨桿規(guī)范”相關規(guī)定進行，最大試驗荷載取抗浮錨桿軸向設計拉力值的1.5倍，而按照“地基規(guī)范”規(guī)定的最大試驗荷載不小于軸向設計拉力值的2.0倍，顯然后者的規(guī)定不是很經濟合理。

故對于抗浮錨桿設計，宜按照基本試驗及驗收試驗進行區(qū)別說明，選取不同的最大試驗荷載控制值。

2.3.2對于錨桿驗收試驗的數(shù)量，各個規(guī)范要求不一，“錨桿規(guī)范”要求驗收試驗的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根，《建筑地基基礎設計規(guī)范》國家規(guī)范要求試驗的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的3%，且不得少于6根，《建筑地基基礎設計規(guī)范》廣東省標準要求試驗的錨桿數(shù)量不得少于錨桿總數(shù)的5%，且不得少于6根。對于抗浮錨桿的驗收試驗數(shù)量可結合具體工程規(guī)模、重要性、地區(qū)經驗及地區(qū)規(guī)范要求等進行選取。2.3.4對于抗浮錨桿試驗的破壞標準，“錨桿規(guī)范”做了以下規(guī)定：（1）后一級荷載產生的錨頭位移增量達到或超過前一級荷載產生位移增量的2倍；（2）錨頭位移不收斂；（3）錨頭總位移超過設計允許位移值。滿足以上條件之一即視為錨桿破壞，且沒有區(qū)分土層與巖層錨桿。而“地基規(guī)范”單獨對巖石錨桿的破壞進行了規(guī)定：（1）對于錨桿拔升量持續(xù)增長，且在1小時時間范圍內未出現(xiàn)穩(wěn)定的跡象；（2）新增加的上拔力無法施加，或者施加后無法使上拔力保持穩(wěn)定；（3）錨桿的鋼筋已被拔斷，或者錨桿錨筋被拔出。滿足以上條件之一即視為錨桿破壞。在實際進行錨桿試驗及驗收試驗過程中，以上控制標準有些顯得過于嚴格，并且缺乏對實際工程抗浮的允許結構位移控制要求說明。本文將結合實際錨桿基本試驗數(shù)據(jù)進行分析說明。

3抗浮錨桿工程實例介紹

3.1實例一：深圳某金融中心抗浮錨桿工程

該工程地下室層數(shù)4層，勘察報告所要求設計抗浮水位為17.4m至18.6m，結合結構自重，地下室永久抗浮錨桿單根設計抗拔力為400kN，結合各個區(qū)域不同設計抗浮水位及相應結構自重，抗浮錨桿布置間距為2.0m*2.0m至2.7m*2.7m。

從錨桿抗拔力試驗結果可以看出，試驗1至6號錨桿錨頭位移在荷載200kN下的位移增量已經超過荷載100kN下位移增量的2倍，試驗1與2號錨桿錨頭位移在荷載600kN下的位移增量已經超過荷載500kN下位移增量的2倍，試驗4號錨桿錨頭位移在荷載300kN下的位移增量已經超過荷載200kN下位移增量的2倍，根據(jù)“錨桿規(guī)范”相關規(guī)定，判定錨桿已近破壞，顯然該規(guī)定不合理，不應參照執(zhí)行。

借鑒我國《地下防水工程質量驗收規(guī)范》相關規(guī)定要求：防水混凝土的不貫通裂縫寬度不大于0.2mm，因此，對于永久性抗浮錨桿設計，其試驗過程應重點以位移作為控制要求，同時設計抗拔力取值宜按照結構允許位移及結構裂縫控制要求進行抗拔力設計。另外，根據(jù)該抗拔試驗可知，設計抗拔力（400kN）大小下，抗浮錨桿總位移在1.8mm至7.21mm之間不等，其前一級荷載（300kN）位移總量已經超過設計抗拔力（400kN）位移總量的50%，因此為控制結構位移，建議對抗浮錨桿施加預應力，預應力施加大小可參考相關規(guī)范，按照設計抗拔力的60%至80%控制，考慮后期預應力的損失，其預應力控制大小可適當增大。3.2實例二：深圳某大廈地下室抗浮錨桿工程

該工程抗浮錨桿布置為2.5m*2.5m，單根抗浮錨桿設計抗拔力為280kN，地層情況及錨桿抗拔力試驗結果如表所示：

從該工程錨桿試驗結果可以看出，抗浮錨桿承載力大小差別很大，錨入風化巖層內的抗浮錨桿抗拔力明顯大于完全錨固于土層中的抗浮錨桿，土層中的錨桿抗拔力僅為設計值的一半，嚴重與勘察報告及地區(qū)經驗相違背。經過對該情況的分析，得出如下幾點經驗：（1）抗浮錨桿施工宜采用鉆也錨桿鉆機套管跟進鉆進，避免采用地質鉆機施工，尤其土層中垂直向抗浮錨桿施工，由于存在清孔難度及清孔中塌孔的現(xiàn)象，使得錨桿施工質量受很大影響，從而使設計抗拔力大大減��；（2）錨桿注漿宜采用套管內注漿進行施工，注漿采用二次注漿，二次注漿有效壓力不宜低于3.5MPa，且宜根據(jù)基本試驗來確定，必要時可增大二次注漿壓力以達到增加注漿體包裹體直徑的目的；（3）對于土層錨桿宜采用大直徑鉆孔，達到同等設計錨固力條件下減小錨桿長度的目的，從而減小清孔難度，保證施工質量。4總結

本文對抗浮錨桿設計做了較為詳細的介紹，同時根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，結合具體工程實例，對規(guī)范中不合理之處做了說明，現(xiàn)總結如下幾點經驗供大家學習交流：1、抗浮錨桿設計應以基本試驗為依據(jù)，校核地層參數(shù)及施工工藝；

2、設計中尤其應注重土層抗浮錨桿的設計，控制施工中的不利因素，保證有效設計抗拔力大�。�

3、為保證結構的有效使用，建議對抗浮錨桿施加預應力，預應力施加大小應結合錨桿試驗位移情況及結構所允許的位移進行綜合控制，目前對于該位移控制沒有明確的說法，但是從工程實踐中來看，對位移的控制是很有必要的，建議按照如下流程進行設計控制，首先根據(jù)基本試驗位移大小情況確定不同荷載條件下的大致位移，其次根據(jù)錨桿布設間距，結構位移以及裂縫控制來綜合考慮，最后確定有效的設計抗拔力大�。�

4、對于錨桿布設間距，應遵循一般規(guī)范要求的避免“群錨”效應，抗浮錨桿間距應大于1．5m且大于錨桿錨固段最大直徑的4倍；

5、抗浮錨桿施工應注意對成孔、清孔、注漿等主要施工工藝的控制，由于錨桿施工質量的不確定性因素很多，因此在錨桿驗收試驗中驗收數(shù)量應結合巖土條件、施工水平、工程重要性及抗浮錨桿設計抗拔力大小進行綜合考慮選取。

轉自:中國58期刊網(wǎng)[]原文鏈接:

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