自重濕陷性黃土基坑支護工程錨索抗拔現場試驗研究

王 佩，邱勇強，薛 超，柳思航

（西安科技大學，陜西 西安 710054）

0 引言

隨著近年來的經濟高速發展,城市化率進一步提高,人口密度進一步增大。深基坑支護工程是地下工程的重點,樁錨支護作為一種因城市建設用地有限常用深基坑支護工程手段被廣泛應用。樁錨支護體系中的一種安全、高效的巖土工程加固手段，廣泛應用于邊坡加固、隧道、基坑工程及地下工程中[1]。錨索將基坑邊坡對樁的部分推力傳到巖土體深層,增加支護結構穩定性。檢驗錨索滿足設計抗拔承載力，為更好優化設計、降低工程成本,尋求研究黃土層中的錨固力特征值,為設計提供理論支撐[2]。

實際上,預應力錨索技術是一個復雜的力學系統,目前的研究成果是通過力學模型或者數值模型探討其機制,由于工程現場的復雜性和獨特性,理論模型與實際存在較大差異[3～5]。實際工程是通過對錨索的抗拔試驗進行檢驗,錨索是否能達到設計要求,因此存在潛在的工程隱患或不必要的工程資源浪費現象。通過對海榮地產長安ONE項目基坑支護工程錨索抗拔現場試驗研究,對位于黃土地層的預應力錨索現場抗拔試驗進行研究,對于錨索設計錨固長度下的極限承載力和預應力設計參數進行測試和驗證,確定錨索設計是否滿足要求,為類似工程的設計提供參考,從而做到更好地優化設計。

1 工程地質概況

1.1 工程概況

海榮地產長安ONE項目場地位于西安市未央區,南鄰鳳城十路東鄰未央路，基坑開挖深度10.57 m～11.07 m，由于場地限制，不利于放坡，該基坑采用微型樁+錨索支護方案。該支護為臨時性支護，設計使用時間為12個月，支護結構安全等級為一級。

1.2 地質概況

場地地貌單元屬于渭河一級階地，根據勘察報告中鉆探鑒別，地層在75 m深度范圍內的主要有素填土Q4ml、黃土狀粉質黏土 Q4al+pl、中砂 Q4al+pl、中砂 Q4al+pl、粉質黏土 Q3al+pl、中砂 Q3al+pl、粉質黏土Q3al+pl、中砂Q2al+pl、中砂Q2al+pl等地層構成。根據勘察報告該場地屬于關中地區典型的自重濕陷性黃土場地，場地范圍內地層分布穩定,無不良地質作用，穩定水位埋深10.2 m～16.90 m，相應標高為362.50 m～363.50 m，屬于潛水類型。

1.3 基坑支護設計

該項目位于市區，基坑開挖深度10.57 m～11.07 m，土方開挖量大，D-A-B-C段采用樁錨支護方案，樁徑300 mm，樁間距1600 mm，樁長度22600 mm。

錨索設計采用3Φs15.2鋼絞線,截面面積為417mm2，長23 m，自由端長度5 m，固定端長度18 m，角度為15°，設計軸向抗拔力標準值為300 kN。錨索施工采用機械成孔，并用不小于0.6 MPa壓力灌注M20水泥砂漿。錨索孔徑150 mm。

2 預應力錨索抗拔試驗現場試驗

2.1 試驗設計目的

為了對該項目基坑邊坡預應力錨索設計錨固長度下的極限抗拔承載力等設計參數進行試驗，特在工程現場選址進行預應力錨索抗拔試驗，以確定錨索抗拔是否滿足設計要求。

2.2 錨索抗拔試驗設計

本次試驗為相同型號尺寸的錨索（3Φs15.2,長度23 m）（安裝圖見圖1）作為抗拔試驗組共計12根。試驗采用逐級加載法。根據設計要求和支護結構安全等級確定在建場地抽檢的錨索最大試驗荷載值為錨索軸向拉力標準值的1.4倍。具體試驗的加載、卸荷、讀數均按照《建筑基坑支護技術規程》（JG J120-2012）附錄A之A4驗收試驗相關要求執行。錨索抗拔承載力檢測采用單循環加載法,其加載分級和錨頭位移觀測時間按表1確定。

圖1 錨索抗拔試驗現場安裝圖

表1 加載分級和錨頭位移觀測時間表

2.3 試驗結果及分析

根據試驗加載方案的試驗要求，統計共計12根試驗錨索錨頭位移讀數的平均值，見表2、表3，并統計12根錨索在各級加荷條件下最大位移、最小位移和平均位移，見表4。根據表2、表3，經過統計計算后，抽檢的12根錨索，均在抗拔承載力檢測值下，錨頭位移穩定，且在抗拔承載力檢測值下測得的彈性位移量大于錨索自由端長度理論彈性伸長量的80%，滿足《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-2012）附錄A中過于錨索驗收實驗要求，判定為合格。

表2 1～6號錨頭位移讀數平均值

表3 7～12號錨頭讀數平均值

表4 1～12號錨頭位移讀數統計 單位：mm

根據表2～表4的試驗數據，表中的試驗數據做出各級加載過程中錨頭位移量與載荷的散點圖，并擬合各級載荷錨頭位移最大值、最小值、平均值曲線，見圖2。

圖2 錨頭位移量與載荷的散點圖

錨頭各級荷載位移最大值擬合曲線方程為：

錨索各級荷載位移最小值擬合曲線方程為：

錨索各級荷載位移平均值擬合曲線方程為：

式中：S為錨索錨頭位移，Q為錨索加載量，R2為擬合優度判定系數。

上述三式中（1）式最大值擬合曲線可作為同類預應力錨索位移計算的參考或經驗公式使用。

3 結論

該項目場地為自重濕陷性黃土場地，對該場地基坑支護工程錨索抗拔試驗數據進行研究得出以下結論：

（1）該抗拔試驗可以通過統計抽樣的方法對該支護工程的錨索進行檢驗，從而估計整個基坑中錨索的設計和施工質量，但可能存在設計過于保守的情況。

（2）錨索抗拔Q-S曲線一般為非線性，位移累積量和位移增加速率隨著載荷增大而增加。

（3）通過曲線的擬合得到了自重濕陷性黃土地層樁錨支護結構的預應力錨索Q-S曲線擬合多項式為類似場地的深基坑支護設計提供參考。