成都某項目擴大頭抗浮錨桿與常規錨桿承載力比較分析

【摘 要】結合成都某工程實例，對擴大頭與常規工程錨桿進行破壞性試驗，以測定其極限承載力，分析判斷擴頭段對承載力發揮的影響，比較拉壓型錨桿的承載性能與純受拉型錨桿的優劣，對今后成都地區抗浮錨桿設計提供些許建議。

【關鍵詞】抗浮錨桿； 破壞性試驗； 擴大頭； 拉力型錨桿； 拉壓型錨桿

【中圖分類號】TU94+3.9【文獻標志碼】A

0 引言

當存在地下水時且水位較高時，建筑的結構自重尤其地下室區域無法平衡地下水的上浮力，因此結構設計中通常會設計抗浮錨桿或抗拔樁作為抗浮措施，以免建筑結構上浮破壞。

抗浮錨桿一端錨固在建筑物底板，另一端錨固在地基土中，整體受力機理為將地下水浮力傳遞至地基土內，以錨固力來平衡地下水的浮力。成都地區抗浮錨桿通常設計為等直徑，基本試驗試驗荷載為承載力特征值的兩倍，以驗證設計參數是否合理。

本文通過對擴大頭及常規錨桿進行基本試驗即破壞性試驗，以判斷其極限承載力，分析比較其承載力大小。對擴大頭錨桿及常規錨桿拉拔試驗測得的極限承載力結果總結分析后，為今后成都地區抗浮錨桿設計提出些許建議。

1 工程概況

擬建場地位于成都市成華區迎暉路北側，交通十分方便。地貌單元屬岷江水系Ⅲ級階地（臺地）。

擬建主樓部分的層高為39～47層，鋼筋混凝土框架～核心筒體系；裙樓層高3～4層，框架結構；設三層地下室。項目±0.0為絕對高程509.3 m，抗浮設防水位為507.8 m，根據設計要求抗浮分三個區，一區抗浮標準值為101 kN/m2，二區抗浮標準值為86 kN/m2，三區抗浮標準值為70 kN/m2。

經勘察查明，在勘探深度范圍內主要為第四系全新統人工填土層（Q4ml）、第四系中更新統冰水沉積層（Q2fgl）和白堊系上統灌口組泥巖（K2g）組成。

本場地屬岷江水系Ⅲ級階地（臺地），地下水類型包括上層滯水以及基巖裂隙水。

2 抗浮錨桿（試驗錨桿）設計方案

錨桿設計采用JGJ 476-2019《建筑工程抗浮技術標準》進行。

擴大頭錨桿的錨桿錨固段長7.5 m，構造段長0.5 m，普通段孔徑200 mm，擴大頭段孔徑400 mm，擴大頭長度2 500 mm，錨桿外露長度1 m，鋼筋總長度9.0 m（圖1～圖3）。

常規錨桿的錨桿錨固段長7.5 m，構造段長0.5 m，孔徑200 mm，錨桿外露長度1 m，鋼筋總長度9.0 m。

本次抗浮錨桿設計位置選取典型不利地層中，距離較小，地層差異小，，常規錨固段孔徑為200 mm，擴大段錨固段孔徑為400 mm。

設計要求基本試驗為破壞性試驗，錨桿桿體配筋為5根28 mm三級螺紋鋼，相應的對基本試驗要求相對嚴格，預計基本試驗最大抗拔力大于1 000 kN，而開挖后地基土為黏性土層，不能滿足檢測試驗荷載要求，本次錨桿檢測須對檢測的地基土進行加固處理，采用微型樁進行加固，樁徑200 mm，進入基巖后擴孔到400 mm，且樁端進入中等風化巖不少于300 mm，樁身材料采用水泥結石體強度不低于30 MPa。

3 錨桿抗拔破壞性試驗

本次抗浮錨桿基本試驗按照《錨桿檢測與監測技術規程》（JGJ/T401-2017）進行，設計要求進行破壞性試驗。依據JGJ/T 401-2017規程第5.1.3.3條，錨桿基本試驗最大試驗荷載預估值不應超過桿體屈服強度標準值的0.9倍（本次抗浮錨桿均采用5根28 mm三級螺紋鋼筋，因此預估最大試驗荷載約為1 385.6 kN），實驗采用分級循環加、卸荷試驗方法，分為6個循環（圖4、圖5、表1）。

4 試驗結果分析

5根抗浮錨桿均設置于不利區域典型地層中，距離較小，地層差異小，試驗結果對比性較強。D2-1、D2-2、D2-3以上3根擴大頭抗浮錨桿極限承載力均為974 kN；D2-4、D2-5以上2根常規抗浮錨桿極限承載力相較擴大頭錨桿略低，均為696 kN。擴大頭抗浮錨桿與常規錨桿極限承載力相差278 kN，相較常規錨桿極限承載力提高了將近40%。

試驗發現擴頭段將傳統的受拉型錨桿轉變為拉壓型錨桿，一定程度提高了錨桿的抗拔力。在錨桿拉拔試驗過程中，通過擴大頭增大了錨固體與巖土體的接觸面積，整體增大了側向抗剪力，而擴大頭端部通過擠壓巖土體，將一部分上拔力傳遞給周圍巖土體。

而本次擴大頭錨桿擴大頭直徑及長度與常規錨桿相比，擴大程度中等，但破壞性試驗結果表明擴大頭能夠較高、較穩定的提高抗浮錨桿的承載力。

5 結論

（1）當項目地下水位高，周邊環境變化大，地層條件相對而言較好，成孔容易的地層，抗浮錨桿的設計可采用擴大頭來提高抗拔力，一定程度上節約了錨桿長度及錨桿數量，提高項目的經濟效益。

（2）在進行擴大頭抗浮錨桿破壞性試驗時，應設置不同孔徑及長度的擴大頭抗浮錨桿，同時增加試驗數量，比較不同擴大頭對抗拔承載力提高的幅度，進一步選擇合理，經濟的錨桿類型，應用實際工程中。

（3）在進行抗浮錨桿的破壞性試驗時，應適當增大抗浮錨桿孔徑與配筋，在拉拔試驗中以將錨固體與巖土體之間的作用力完全發揮出來，以精確地測得抗浮錨桿的極限承載力。

（4）抗浮錨桿應進行基本試驗，有條件的應進行破壞性試驗，以精確的測得極限承載力，以供設計單位參考，提高設計方案的合理性，經濟性。

（5）在進行破壞性試驗前，應根據相關主體設計單位要求及地勘報告對抗浮錨桿極限承載力計算，通過試驗結果進行比對，進一步優化抗浮錨桿的設計。

參考文獻

［1］ 巖土錨桿（索）技術規程： CECS 22：2005［S］.北京.中國計劃出版社，2005.

［2］ 錨桿檢測與監測技術規程： JGJ/T401-2017 ［S］.北京.中國建筑工業出版社，2017.

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［5］ 建筑工程抗浮技術標準： JGJ476-2019［S］.北京.中國建筑工業出版社，2019.

［作者簡介］牛亞平（1990—），男，本科，工程師，主要從事巖土工程專業工作。