錨桿抗拔試驗在地下室的運用

梁洪康，楊鐵林，王其勝，沈飛，楊智碩

（嘉應學院，廣東 梅州 514000）

隨著地表面用地緊張，建筑行業只能不斷進行科學的革新，建筑從地表面的重點轉移到地下空間來。從抗浮錨桿對地下室抗浮的影響實驗到抗浮錨桿施工技術的出現再到抗浮錨桿在地下工程的運用等，這些優秀的前人經驗不斷地對我們建筑科技的進步提供了經久不衰的動力。本論文以梅州某監察院地下室的施工為例，通過在該項目實地勘察與實驗得到單錨抗拔的實驗數據，與相關文獻所獲得的群錨效應比較，得出的抗浮錨桿在地下室的優化運用和優化方案。

1 工程概況

1．1 工程概況

梅州某地下室受廣東省代建項目管理局委托，對基礎錨桿進行了基礎錨桿抗拔試驗，目的是檢測基礎錨桿的抗拔承載力是否滿足設計要求。根據相關規范，確定本次檢測11根基礎錨桿。這些錨桿成孔平均直徑為169mm，錨桿長度為7500mm，桿體材料與材料強度為C25，錨桿類型為巖石錨桿。根據設計的相關規范，各類檢測錨桿的有關參數見表1。檢測錨桿位置平面圖見圖1。

表1 各類檢測錨桿的有關參數

圖1 檢測錨桿位置平面圖

1．2 檢測所用儀器設備、方法

本次試驗采用反力樁或地基提供支座反力，反力架的承載力具有1.2倍的安全系數，試驗時用油壓千斤頂分級加載。試驗加載方法采用：試驗加載方法和沉降觀測。

1．3 試驗加載過程

加載分級進行，采用逐級等量加載，分級荷載宜為最大試驗荷載的1/10。每級荷載施工完成后，應每間隔10min測讀一次位移量：巖石錨桿／土層錨桿30min內的錨頭位移增量不大于0.05mm/0.10mm時，可視為錨頭位移達到相對穩定，則可繼續施加下一級荷載。各類錨桿的試驗數據如圖2。

圖2 錨桿試驗數據

1．4 試驗檢測依據

本試驗依據《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T 15-60-2019)。

2 結果分析

2．1 檢測數據分析

以下情況說明了11根受檢基礎錨桿的抗拔承載力特征值均滿足設計要求：（1）錨桿桿體沒有被破壞；（2）該級荷載產生的單位荷載下的錨頭位移增量沒有達到或超過前一級荷載產生的單位荷載下的位移增量的5倍；（3）土層錨桿在3h內、巖石錨桿在2h內，錨頭位移已達到相對穩定標準；（4）已加載至最大試驗荷載值，且錨頭位移達到位移相對穩定標準。

從圖3中可以看出：錨桿編號5#、18#、117#、141#在荷載500KN發生位移的平均值為6.695；錨桿編號20#、64#、76#、213#在荷載500KN發生位移的平均值為11.1175；錨桿編號114#、177#、188#在荷載500KN發生位移的平均值為8.78。

圖3 錨桿荷載-位移抗浮試驗折線圖

2．2 試驗分析

根據圖3錨桿荷載-位移抗浮試驗折線圖及相關規范的情況，說明了單根錨桿的極限承載力能夠很好的滿足要求，并能保證良好的抗拔性能。但是，在錨桿與錨桿之間分布距離較近的時候，錨桿之間會發生一定量的影響，抗浮錨桿在受到荷載的作用下，對于該錨桿周圍的土體會產生影響，因此對于另外一根錨桿也會產生一定的影響。

根據史三元、崔立杰的研究可表明在滿足要求的情況下植入單根錨桿，該錨桿的承載力與鋼筋發生破壞時的承載力非常的接近，但是當在一定的范圍內植入三根或者三根以上的錨桿時，其產生的承載力并沒有得到極大的提升。相反，會因為在局部的范圍內隨著錨桿數量的增加而使得群錨的承載力損失，因而造成承載力的下降，而鋼筋相對于之前的滑移量也會減少，這就是群錨效應所帶來的危害。隨著錨桿數量的逐步增加，產生的群錨效應也會越發的明顯。

兩個錨桿之間的距離，由兩個因素所決定，一是需要抵抗地下水浮力的抗浮條件，二是單一錨桿所提供的抗拔力。在兩個錨桿水平間距過于近時，錨桿間在土中產生的應力會發生疊加，這種影響會使錨桿的抗拔能力下降，同時錨桿的位移量增大，此種現象則是錨桿的群錨效應。通過Yilmaz.M（M.圖格魯爾·伊爾馬茲）、Larnach.W.J及Mcmullan.D.J的研究可發現，錨桿群中每個錨桿件受到的荷載是不均勻分布的，群錨桿的承載效率都是基本低于單一錨桿件的承載效率，群錨的工作效應和單錨桿的工作效應不相等，群錨的承載力與單錨桿的承載力之和也不相等。

2．3 對于抗浮錨桿承載力的關鍵性影響因素

因此在部分大量使用錨桿來提高錨固的承載力的基建工程中，在檢測之時通過單純的檢測單個錨桿的極限抗拔承載力時，會得到具有誤差的數值，當按照固定步驟所布置錨桿而忽略群錨效應時，會在地下水偶然性的上漲時不能滿足極限抗拔承載力的要求。以下是部分因錨桿的極限抗拔承載力不足引發的事故：（1）2019年，某工程因無法靠自重抵抗地下水浮力而導致其發生上浮。（2）2020年，南昌市某地下室因連續強降雨導致地下水浮力增大致使40多根承重柱開裂。

另外，也會因為在檢測單根錨桿時忽略群錨效應，不合理的布置錨桿，不符合經濟性，導致工程預算的增加。因此，引入并應用群錨效應系數顯得尤為重要，在引入群錨系數后可根據當地的巖石土層以及地下水的實際情況，合理的計算所需錨桿的數量，在保證安全性的基礎上，可減少工程預算，將經濟性最大化。

工程運用及部分研究顯示，錨固土層的特性和錨桿的形狀對于抗浮錨桿承載力有著重要的影響因素，孫濤對于現場的抗拔實驗，采取不同的施工流程工藝，得出以下結論：第一，錨固土層的性質對于抗拔錨桿的極限承載力的影響是非常大的。而在承受荷載小時，對荷載-位移的影響很細微。第二，運用變截面錨桿時可使側摩阻力提升，可以使抗拔承載力提高，也可使在相同受到荷載的位移減少。

另外唐孟華、曹紹林在實驗中得出，在一定的長度內，可以根據實際情況增加自由端的長度，可以在一定范圍內使錨桿的極限抗拔能力提升，但是超過了一定的范圍，增加錨桿的自由端長度，其承載力不會得到提升，更有甚者會使其下降。

在國內外的部分群錨抗浮工程中，會使用一些方式來減少群錨效應，例如將錨桿與土層形成不同的角度插入，使錨固段在土層深處張開、將錨固段放置在土層的不同深度形成錯開的位置、拉遠錨桿之間的水平距離等。

3 結語

（1）探究單錨基礎在多種典型巖石地基中的抗拔極限拉力的問題，通過網絡資料查找文獻以及對現場基礎錨桿抗拔實驗的分析，檢驗了錨桿在接近極限拉力條件下的工作性能和安全程度。

（2）發現了錨索設計施工中的缺陷，引入了群錨效應系數，分析了錨桿間距對群錨基礎承載性能的影響，從多方面探究分析基礎錨桿抗拔試驗的數據，有效提高了工程土體的強度和穩定性，并且能降低工程造價，施工更加方便，加固周期縮短。