不同規(guī)范中錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)對(duì)比分析

黃 珅

(解放軍理工大學(xué)國防工程學(xué)院，江蘇南京 210007)

地下工程項(xiàng)目中，由于地下水的存在，常常需要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)來抵抗地下水對(duì)結(jié)構(gòu)底板產(chǎn)生的浮力作用。作為解決結(jié)構(gòu)抗浮力作用的一種重要的途徑，利用抗浮錨桿抵抗浮力的技術(shù)在現(xiàn)在的抗浮工程中得到很廣泛的應(yīng)用［1］。這種情況下，抗浮錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)在確保抗浮錨桿在施工中符合設(shè)計(jì)要求從而保證工程項(xiàng)目安全中就顯得尤為重要。

但是目前進(jìn)行錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)可遵循的規(guī)范有很多，不同規(guī)范中規(guī)定的對(duì)錨桿加載的等級(jí)有的相近，而有些卻是差別很大。這種現(xiàn)象常常給操作者在試驗(yàn)方法的選擇上造成一定的不便。因此，如何結(jié)合不同項(xiàng)目的客觀實(shí)際來選取合適的規(guī)范進(jìn)行錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)在工程安全和經(jīng)濟(jì)效益都上起著重要作用。

1 工程背景

1.1 工程概況

該工程為南京某技術(shù)研發(fā)中心二期工程地下室抗浮錨桿工程，地下水含量較為豐富。考慮工程項(xiàng)目的安全性，本工程基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，主樓部分為靜壓管樁。由于地下室開挖深度大部分為硬塑和可塑性土，土質(zhì)狀況良好，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)巖土勘察報(bào)告分析和實(shí)地考察后專家建議，在原地下基礎(chǔ)上進(jìn)行抗浮錨桿設(shè)計(jì)。在本工程中，根據(jù)工程地下土體情況，錨桿全部錨入到風(fēng)化巖層。

1.2 抗浮錨桿設(shè)計(jì)

工程中錨桿采用全長粘結(jié)性錨桿，錨固段長度為6 m，錨固體直徑為250 mm，間距3 m，錨桿為6 根螺紋鋼筋，直徑為28 mm，采用普硅42.5#水泥灌漿，強(qiáng)度等級(jí)為M20。6 根錨桿錨固力設(shè)計(jì)值為380 kN。

2 驗(yàn)收試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)加載裝置

本次試驗(yàn)所用的主要儀器為兩臺(tái)QW50 t 液壓千斤頂(50 t)、百分表2個(gè)。試驗(yàn)儀器的配件、裝置圖如圖1 所示。

試驗(yàn)墊塊采用30 mm 厚的鋼板，墊塊固定在槽鋼下方，通過兩根槽鋼與錨桿連接，兩臺(tái)千斤頂分別作用在兩端的墊塊上(即實(shí)測(cè)承載力為兩側(cè)油壓表的讀數(shù)之和)，然后在鋼板上安置百分表測(cè)讀槽鋼的位移即錨筋的位移。

圖1 試驗(yàn)裝置示意

2.2 試驗(yàn)方法

經(jīng)過各種規(guī)程中關(guān)于錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的對(duì)比，決定在《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中選擇試驗(yàn)的加載方式。由于此工程中地下水含量較為豐富，且本工程對(duì)抗浮要求較為嚴(yán)格，經(jīng)討論決定采用《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)選擇總錨桿數(shù)量的6%并進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，作出驗(yàn)收?qǐng)?bào)告進(jìn)行驗(yàn)收。但是為借助此工程來對(duì)比不同規(guī)范中關(guān)于錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)加載方式的不同效果，特另選取《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》對(duì)相同數(shù)量的錨桿進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)收試驗(yàn)。

進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)時(shí)，初始荷載按照兩種規(guī)范中的規(guī)定同取錨桿軸向抗拉設(shè)計(jì)值的0.1 倍，根據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中對(duì)錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的規(guī)定，分級(jí)加荷值宜取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的0.5、0.75、1.0、1.33 和1.5 倍。加荷等級(jí)與觀測(cè)時(shí)間如表1 所示，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)加荷等級(jí)與觀測(cè)時(shí)間的關(guān)系如表2 所示。試驗(yàn)中為減小試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差，在每級(jí)加荷等級(jí)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，測(cè)讀錨頭位移3 次。試驗(yàn)加載方式為逐級(jí)加載，當(dāng)各級(jí)荷載施加完達(dá)到觀測(cè)時(shí)間以后記錄相應(yīng)錨桿的相對(duì)位移，達(dá)到最大試驗(yàn)荷載后按照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗(yàn)收，試驗(yàn)的錨桿觀測(cè)時(shí)間為10 min，按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)的錨桿觀測(cè)時(shí)間為15 min，再分別將錨桿加載直卸載至0.10 NU并測(cè)讀錨頭位移。表中NU為錨桿軸向受拉承載力特征值。

表1 《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)加荷等級(jí)與觀測(cè)時(shí)間

表2 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》加荷等級(jí)與觀測(cè)時(shí)間

2.3 驗(yàn)收結(jié)論的判定

依據(jù)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)符合下列要求時(shí)，應(yīng)判定驗(yàn)收合格。

(1)拉力型錨桿在最大試驗(yàn)荷載下所測(cè)得的總位移量，應(yīng)超過該荷載下桿體自由端長度理論伸長值的80%，且小于桿體自由段長度與1/2 錨固段長度之和的理論彈性伸長值。

(2)在最后一級(jí)荷載作用下1～10 min 錨桿蠕變量不大于1.0 mm，如超過，則6～60 min 內(nèi)錨桿蠕變量不大于2.0 mm。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

本次試驗(yàn)對(duì)該工程的20 根錨桿按照兩個(gè)規(guī)范要求各自對(duì)其中的10 根進(jìn)行了抗拔試驗(yàn)，依照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示并視為第一組試驗(yàn)，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行的驗(yàn)收試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示并視為第二組試驗(yàn)。通過兩組驗(yàn)收試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)分別與各自參照的試驗(yàn)規(guī)范驗(yàn)收要求相符合，按照規(guī)范中的規(guī)定判定此次進(jìn)行拉拔試驗(yàn)的20 根錨桿均驗(yàn)收合格。

根據(jù)各自規(guī)范的要求和數(shù)據(jù)分別繪制兩組實(shí)測(cè)荷載位移關(guān)系曲線，即Q－S 曲線。通過每組中的10 根錨桿測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)同組錨桿的荷載與位移關(guān)系均大致呈線性關(guān)系且在同級(jí)荷載條件下的拉伸位移也大致相近，因此每組的Q－S 曲線大致相同。鑒于此可分別在兩組中分別隨機(jī)抽取2#和7#錨桿的Q－S 曲線進(jìn)行研究，相應(yīng)的Q－S 曲線如圖2 和圖3 所示。

表3 第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 第二組試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 2#錨桿的Q－S 曲線

圖3 7#錨桿的Q－S 曲線

從圖2、圖3 中可以看出，在第一級(jí)加載過程中均在較小的荷載下產(chǎn)生了較大的位移。這是由于實(shí)驗(yàn)各器材部件之間存在不可消除的縫隙造成的。縫隙受第一級(jí)荷載的拉力作用而迅速縮小，此時(shí)的總位移主要由錨桿因受拉而產(chǎn)生的拉伸變形和因錨具部件間的縫隙減小兩部分組成。而且由于客觀實(shí)驗(yàn)條件所限，部件間縫隙的縮小量占據(jù)總位移中較大比例。在第二級(jí)荷載之后，由于縫隙很快壓實(shí)擠密，此后的總位移值近似等于錨桿受拉產(chǎn)生的形變，荷載與錨桿形變?cè)隽课灰浦饾u成近似線性關(guān)系。

對(duì)比兩組Q－S 曲線不難得到，根據(jù)兩個(gè)規(guī)范要求對(duì)同一工程臨近的錨桿進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)做出的Q－S 曲線在荷載相同范圍內(nèi)的位移、荷載關(guān)系具有很好的相關(guān)性，即兩者在相同荷載作用下產(chǎn)生的位移是相近的。依照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中規(guī)定施加在錨桿上的荷載要逐級(jí)施加至1.5 NU，《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定施加在錨桿上的荷載應(yīng)逐級(jí)加載至1.0 NU，試驗(yàn)結(jié)果表明依據(jù)兩種規(guī)范進(jìn)行抗浮錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)均能很好的對(duì)錨桿進(jìn)行驗(yàn)收。這兩種規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)雖然得到的數(shù)據(jù)均能判別錨桿是否驗(yàn)收合格，但對(duì)工程中的錨桿測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)是不同的，《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)更加注重工程的安全性，由于此規(guī)范中規(guī)定荷載要加載到1.5 NU，這就在錨桿的抗拉層面上更保障了工程的安全性，因此筆者認(rèn)為《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)更適用于地下水豐富、對(duì)抗浮安全性要求較高的工程項(xiàng)目。相反對(duì)于地下水浮力對(duì)結(jié)構(gòu)影響相對(duì)較小或者對(duì)抗浮要求程度不高的工程，采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的加載方法不僅有效地對(duì)抗浮錨桿進(jìn)行驗(yàn)收，同時(shí)也在保證工程安全的前提下節(jié)省了錨桿用量，從而節(jié)約了資金。

4 結(jié)論

為研究依據(jù)不同規(guī)范進(jìn)行的錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的區(qū)別，并通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析提出一種合理選擇錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)方法的方案。本文根據(jù)南京某地下抗浮工程為背景對(duì)隨機(jī)抽取6%的一組(10 根)錨桿按照《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)中的要求進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，被測(cè)錨桿均符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了對(duì)此抗浮錨桿驗(yàn)收目的，并依此做出驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。又按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的要求對(duì)臨近的另外一組(10 根)進(jìn)行對(duì)比性驗(yàn)收試驗(yàn)，此組試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅作于第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，通過兩種試驗(yàn)的對(duì)比得結(jié)論如下:

(1)《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》均為有效進(jìn)行錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)的試驗(yàn)依據(jù)，具有良好的應(yīng)用可行性。

(2)在進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)工程的實(shí)際情況來選擇相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，對(duì)于抗浮要求較高的或者地下水較為豐富的工程建議選擇《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22－2005)進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)以提高安全度，而對(duì)于地下水浮力不大、抗浮要求不高的工程，建議選用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)以達(dá)到實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的目的。

［1］程良奎，范景倫，韓軍，等.巖土錨固［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003

［2］CECS22:2005 巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程［S］

［3］JGJ120:1999 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］