土層抗浮錨桿設(shè)計(jì)及抗拔力試驗(yàn)總結(jié)

土層抗浮錨桿設(shè)計(jì)及抗拔力試驗(yàn)總結(jié)

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(jì)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(shí)際的錨桿抗拔承載力特征值計(jì)算方法和錨桿抗拔力試驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：土層抗浮錨桿設(shè)計(jì)抗拔力試驗(yàn)最大試驗(yàn)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(shè)計(jì)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(jì)算方法及抗拔力檢測方法的規(guī)定不夠明確。關(guān)于土層錨桿抗拔力的計(jì)算及檢測的現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程包括：《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范gb50330-201*》、《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程cecs22：201*》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范gb50007-201*》和《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（201*版）-結(jié)構(gòu)專業(yè)（地基與基礎(chǔ)）》。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(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)及檢測中的所有問題。2.土層抗浮錨桿設(shè)計(jì)

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

根據(jù)《巖土錨桿（索）技術(shù)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(shè)計(jì)值（kn）；其余參數(shù)的說明及取值見《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程cecs22：201*》。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范gb50007-201*》，土層錨桿錨固長度（la）也可按下式估算，

nt相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)技術(shù)措施（201*版）-結(jié)構(gòu)專業(yè)（地基與基礎(chǔ)）》，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(guān)于“抗浮錨桿豎向抗拔承載力的計(jì)算公式”均采用了“錨固段注漿體與地層間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值或標(biāo)準(zhǔn)值”，這正是抗浮錨桿與抗拔樁之間的主要差異之一，按理應(yīng)采用《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程cecs22：201*》或《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(yàn)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(shù)規(guī)程cecs22：201*》規(guī)定計(jì)算（d=400，rt=230kn，la=2米）差別很大，卻與按《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（201*版）-結(jié)構(gòu)專業(yè)（地基與基礎(chǔ)）》公式（7.3.2-2）

擴(kuò)展閱讀：抗浮錨桿設(shè)計(jì)的大致步驟

.1.1抗浮錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的確定可根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

2.2抗浮錨桿的錨固長度設(shè)計(jì)

對于永久性錨桿，根據(jù)《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》及《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（以下將兩本規(guī)范簡稱“錨桿規(guī)程”），錨固段不應(yīng)設(shè)置在下列地層中：①有機(jī)質(zhì)土、淤泥質(zhì)土；②液限WL>50％的土；③相對密度Dr

公式（3）（5）及相關(guān)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(chǔ)錨桿，因此設(shè)計(jì)還需要滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，公式（4）即參考該規(guī)范相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

2.3抗浮錨桿設(shè)計(jì)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(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》里面對于抗浮錨桿的桿體材料設(shè)計(jì)沒有做出明確的要求，且設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，是經(jīng)濟(jì)合理可行的。2.3.2對于抗浮錨桿的基本試驗(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》國家規(guī)范及廣東省規(guī)范以及廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)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(yàn)（即破壞性試驗(yàn)）與驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康氖遣煌�的，對于抗浮錨桿的基本試驗(yàn)，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(dǎo)設(shè)計(jì)，其最大試驗(yàn)荷載取值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)錨固力的2.0倍，作為基本試驗(yàn)的錨桿桿體材料極限承載力不宜小于設(shè)計(jì)錨固力的2.5倍（主要目的是保證基本試驗(yàn)過程中桿體不破壞）；對于抗浮錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)，主要目的是為了檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此驗(yàn)收試驗(yàn)最大荷載可參考按照“錨桿規(guī)范”相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，最大試驗(yàn)荷載取抗浮錨桿軸向設(shè)計(jì)拉力值的1.5倍，而按照“地基規(guī)范”規(guī)定的最大試驗(yàn)荷載不小于軸向設(shè)計(jì)拉力值的2.0倍，顯然后者的規(guī)定不是很經(jīng)濟(jì)合理。

故對于抗浮錨桿設(shè)計(jì)，宜按照基本試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)進(jìn)行區(qū)別說明，選取不同的最大試驗(yàn)荷載控制值。

2.3.2對于錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的數(shù)量，各個規(guī)范要求不一，“錨桿規(guī)范”要求驗(yàn)收試驗(yàn)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(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》國家規(guī)范要求試驗(yàn)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(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》廣東省標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)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(yàn)收試驗(yàn)數(shù)量可結(jié)合具體工程規(guī)模、重要性、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及地區(qū)規(guī)范要求等進(jìn)行選取。2.3.4對于抗浮錨桿試驗(yàn)的破壞標(biāo)準(zhǔn)，“錨桿規(guī)范”做了以下規(guī)定：（1）后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級荷載產(chǎn)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(shè)計(jì)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(dú)對巖石錨桿的破壞進(jìn)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(nèi)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(shí)際進(jìn)行錨桿試驗(yàn)及驗(yàn)收試驗(yàn)過程中，以上控制標(biāo)準(zhǔn)有些顯得過于嚴(yán)格，并且缺乏對實(shí)際工程抗浮的允許結(jié)構(gòu)位移控制要求說明。本文將結(jié)合實(shí)際錨桿基本試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說明。

3抗浮錨桿工程實(shí)例介紹

3.1實(shí)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(bào)告所要求設(shè)計(jì)抗浮水位為17.4m至18.6m，結(jié)合結(jié)構(gòu)自重，地下室永久抗浮錨桿單根設(shè)計(jì)抗拔力為400kN，結(jié)合各個區(qū)域不同設(shè)計(jì)抗浮水位及相應(yīng)結(jié)構(gòu)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(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)1至6號錨桿錨頭位移在荷載200kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載100kN下位移增量的2倍，試驗(yàn)1與2號錨桿錨頭位移在荷載600kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載500kN下位移增量的2倍，試驗(yàn)4號錨桿錨頭位移在荷載300kN下的位移增量已經(jīng)超過荷載200kN下位移增量的2倍，根據(jù)“錨桿規(guī)范”相關(guān)規(guī)定，判定錨桿已近破壞，顯然該規(guī)定不合理，不應(yīng)參照執(zhí)行。

借鑒我國《地下防水工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)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(shè)計(jì)，其試驗(yàn)過程應(yīng)重點(diǎn)以位移作為控制要求，同時設(shè)計(jì)抗拔力取值宜按照結(jié)構(gòu)允許位移及結(jié)構(gòu)裂縫控制要求進(jìn)行抗拔力設(shè)計(jì)。另外，根據(jù)該抗拔試驗(yàn)可知，設(shè)計(jì)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(jīng)超過設(shè)計(jì)抗拔力（400kN）位移總量的50%，因此為控制結(jié)構(gòu)位移，建議對抗浮錨桿施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加大小可參考相關(guān)規(guī)范，按照設(shè)計(jì)抗拔力的60%至80%控制，考慮后期預(yù)應(yīng)力的損失，其預(yù)應(yīng)力控制大小可適當(dāng)增大。3.2實(shí)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(shè)計(jì)抗拔力為280kN，地層情況及錨桿抗拔力試驗(yàn)結(jié)果如表所示：

從該工程錨桿試驗(yàn)結(jié)果可以看出，抗浮錨桿承載力大小差別很大，錨入風(fēng)化巖層內(nèi)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(shè)計(jì)值的一半，嚴(yán)重與勘察報(bào)告及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)相違背。經(jīng)過對該情況的分析，得出如下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：（1）抗浮錨桿施工宜采用鉆也錨桿鉆機(jī)套管跟進(jìn)鉆進(jìn)，避免采用地質(zhì)鉆機(jī)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(zhì)量受很大影響，從而使設(shè)計(jì)抗拔力大大減�。唬�2）錨桿注漿宜采用套管內(nèi)注漿進(jìn)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(yàn)來確定，必要時可增大二次注漿壓力以達(dá)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(dá)到同等設(shè)計(jì)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(zhì)量。4總結(jié)

本文對抗浮錨桿設(shè)計(jì)做了較為詳細(xì)的介紹，同時根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范，結(jié)合具體工程實(shí)例，對規(guī)范中不合理之處做了說明，現(xiàn)總結(jié)如下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)供大家學(xué)習(xí)交流：1、抗浮錨桿設(shè)計(jì)應(yīng)以基本試驗(yàn)為依據(jù)，校核地層參數(shù)及施工工藝；

2、設(shè)計(jì)中尤其應(yīng)注重土層抗浮錨桿的設(shè)計(jì)，控制施工中的不利因素，保證有效設(shè)計(jì)抗拔力大�。�

3、為保證結(jié)構(gòu)的有效使用，建議對抗浮錨桿施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力施加大小應(yīng)結(jié)合錨桿試驗(yàn)位移情況及結(jié)構(gòu)所允許的位移進(jìn)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(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)控制，首先根據(jù)基本試驗(yàn)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(shè)間距，結(jié)構(gòu)位移以及裂縫控制來綜合考慮，最后確定有效的設(shè)計(jì)抗拔力大��；

4、對于錨桿布設(shè)間距，應(yīng)遵循一般規(guī)范要求的避免“群錨”效應(yīng)，抗浮錨桿間距應(yīng)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(yīng)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(zhì)量的不確定性因素很多，因此在錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)中驗(yàn)收數(shù)量應(yīng)結(jié)合巖土條件、施工水平、工程重要性及抗浮錨桿設(shè)計(jì)抗拔力大小進(jìn)行綜合考慮選取。

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