不同规范中锚杆验收试验对比分析

黄 珅

(解放军理工大学国防工程学院，江苏南京 210007)

地下工程项目中，由于地下水的存在，常常需要进行抗浮设计来抵抗地下水对结构底板产生的浮力作用。作为解决结构抗浮力作用的一种重要的途径，利用抗浮锚杆抵抗浮力的技术在现在的抗浮工程中得到很广泛的应用［1］。这种情况下，抗浮锚杆的验收试验在确保抗浮锚杆在施工中符合设计要求从而保证工程项目安全中就显得尤为重要。

但是目前进行锚杆验收试验可遵循的规范有很多，不同规范中规定的对锚杆加载的等级有的相近，而有些却是差别很大。这种现象常常给操作者在试验方法的选择上造成一定的不便。因此，如何结合不同项目的客观实际来选取合适的规范进行锚杆的验收试验在工程安全和经济效益都上起着重要作用。

1 工程背景

1.1 工程概况

该工程为南京某技术研发中心二期工程地下室抗浮锚杆工程，地下水含量较为丰富。考虑工程项目的安全性，本工程基础采用桩基础，主楼部分为静压管桩。由于地下室开挖深度大部分为硬塑和可塑性土，土质状况良好，综合考虑经济效益，经岩土勘察报告分析和实地考察后专家建议，在原地下基础上进行抗浮锚杆设计。在本工程中，根据工程地下土体情况，锚杆全部锚入到风化岩层。

1.2 抗浮锚杆设计

工程中锚杆采用全长粘结性锚杆，锚固段长度为6 m，锚固体直径为250 mm，间距3 m，锚杆为6 根螺纹钢筋，直径为28 mm，采用普硅42.5#水泥灌浆，强度等级为M20。6 根锚杆锚固力设计值为380 kN。

2 验收试验方案设计

2.1 试验加载装置

本次试验所用的主要仪器为两台QW50 t 液压千斤顶(50 t)、百分表2个。试验仪器的配件、装置图如图1 所示。

试验垫块采用30 mm 厚的钢板，垫块固定在槽钢下方，通过两根槽钢与锚杆连接，两台千斤顶分别作用在两端的垫块上(即实测承载力为两侧油压表的读数之和)，然后在钢板上安置百分表测读槽钢的位移即锚筋的位移。

图1 试验装置示意

2.2 试验方法

经过各种规程中关于锚杆验收试验的对比，决定在《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支护技术规程》中选择试验的加载方式。由于此工程中地下水含量较为丰富，且本工程对抗浮要求较为严格，经讨论决定采用《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)选择总锚杆数量的6%并进行验收试验，作出验收报告进行验收。但是为借助此工程来对比不同规范中关于锚杆验收试验加载方式的不同效果，特另选取《建筑基坑支护技术规程》对相同数量的锚杆进行相应的验收试验。

进行对照试验时，初始荷载按照两种规范中的规定同取锚杆轴向抗拉设计值的0.1 倍，根据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)中对锚杆验收试验的规定，分级加荷值宜取锚杆轴向拉力设计值的0.5、0.75、1.0、1.33 和1.5 倍。加荷等级与观测时间如表1 所示，《建筑基坑支护技术规程》中锚杆验收试验加荷等级与观测时间的关系如表2 所示。试验中为减小试验数据误差，在每级加荷等级观测时间内，测读锚头位移3 次。试验加载方式为逐级加载，当各级荷载施加完达到观测时间以后记录相应锚杆的相对位移，达到最大试验荷载后按照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)进行验收，试验的锚杆观测时间为10 min，按照《建筑基坑支护技术规程》进行验收试验的锚杆观测时间为15 min，再分别将锚杆加载直卸载至0.10 NU并测读锚头位移。表中NU为锚杆轴向受拉承载力特征值。

表1 《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)加荷等级与观测时间

表2 《建筑基坑支护技术规程》加荷等级与观测时间

2.3 验收结论的判定

依据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支护技术规程》中的相关规定，当符合下列要求时，应判定验收合格。

(1)拉力型锚杆在最大试验荷载下所测得的总位移量，应超过该荷载下杆体自由端长度理论伸长值的80%，且小于杆体自由段长度与1/2 锚固段长度之和的理论弹性伸长值。

(2)在最后一级荷载作用下1～10 min 锚杆蠕变量不大于1.0 mm，如超过，则6～60 min 内锚杆蠕变量不大于2.0 mm。

3 试验结果及分析

本次试验对该工程的20 根锚杆按照两个规范要求各自对其中的10 根进行了抗拔试验，依照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)进行验收试验的试验结果如表3 所示并视为第一组试验，根据《建筑基坑支护技术规程》进行的验收试验的试验结果如表4 所示并视为第二组试验。通过两组验收试验得到的数据分别与各自参照的试验规范验收要求相符合，按照规范中的规定判定此次进行拉拔试验的20 根锚杆均验收合格。

根据各自规范的要求和数据分别绘制两组实测荷载位移关系曲线，即Q－S 曲线。通过每组中的10 根锚杆测得的数据进行统计，发现同组锚杆的荷载与位移关系均大致呈线性关系且在同级荷载条件下的拉伸位移也大致相近，因此每组的Q－S 曲线大致相同。鉴于此可分别在两组中分别随机抽取2#和7#锚杆的Q－S 曲线进行研究，相应的Q－S 曲线如图2 和图3 所示。

表3 第一组试验数据

表4 第二组试验数据

图2 2#锚杆的Q－S 曲线

图3 7#锚杆的Q－S 曲线

从图2、图3 中可以看出，在第一级加载过程中均在较小的荷载下产生了较大的位移。这是由于实验各器材部件之间存在不可消除的缝隙造成的。缝隙受第一级荷载的拉力作用而迅速缩小，此时的总位移主要由锚杆因受拉而产生的拉伸变形和因锚具部件间的缝隙减小两部分组成。而且由于客观实验条件所限，部件间缝隙的缩小量占据总位移中较大比例。在第二级荷载之后，由于缝隙很快压实挤密，此后的总位移值近似等于锚杆受拉产生的形变，荷载与锚杆形变增量位移逐渐成近似线性关系。

对比两组Q－S 曲线不难得到，根据两个规范要求对同一工程临近的锚杆进行验收试验得到的数据做出的Q－S 曲线在荷载相同范围内的位移、荷载关系具有很好的相关性，即两者在相同荷载作用下产生的位移是相近的。依照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)中规定施加在锚杆上的荷载要逐级施加至1.5 NU，《建筑基坑支护技术规程》中规定施加在锚杆上的荷载应逐级加载至1.0 NU，试验结果表明依据两种规范进行抗浮锚杆的验收试验均能很好的对锚杆进行验收。这两种规范进行验收试验虽然得到的数据均能判别锚杆是否验收合格，但对工程中的锚杆测试的侧重点是不同的，《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)更加注重工程的安全性，由于此规范中规定荷载要加载到1.5 NU，这就在锚杆的抗拉层面上更保障了工程的安全性，因此笔者认为《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)更适用于地下水丰富、对抗浮安全性要求较高的工程项目。相反对于地下水浮力对结构影响相对较小或者对抗浮要求程度不高的工程，采用《建筑基坑支护技术规程》中规定的加载方法不仅有效地对抗浮锚杆进行验收，同时也在保证工程安全的前提下节省了锚杆用量，从而节约了资金。

4 结论

为研究依据不同规范进行的锚杆验收试验的区别，并通过实测数据综合分析提出一种合理选择锚杆验收试验方法的方案。本文根据南京某地下抗浮工程为背景对随机抽取6%的一组(10 根)锚杆按照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)中的要求进行验收试验，被测锚杆均符合设计要求，达到了对此抗浮锚杆验收目的，并依此做出验收报告。又按照《建筑基坑支护技术规程》的要求对临近的另外一组(10 根)进行对比性验收试验，此组试验数据仅作于第一组试验数据对比，通过两种试验的对比得结论如下:

(1)《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)和《建筑基坑支护技术规程》均为有效进行锚杆验收试验的试验依据，具有良好的应用可行性。

(2)在进行验收试验时，可根据工程的实际情况来选择相关的规范进行验收试验，对于抗浮要求较高的或者地下水较为丰富的工程建议选择《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22－2005)进行验收试验以提高安全度，而对于地下水浮力不大、抗浮要求不高的工程，建议选用《建筑基坑支护技术规程》进行验收试验以达到实用、经济的目的。

［1］程良奎，范景伦，韩军，等.岩土锚固［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003

［2］CECS22:2005 岩土锚杆(索)技术规程［S］

［3］JGJ120:1999 建筑基坑支护技术规程［S］