土层抗浮锚杆承载力关键因素现场实验研究

邴兆磊++苟颖慧

摘要：抗浮锚杆是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，不同于一般的基础桩，有其自身独特的性能。在以往的理论和实践研究中，土层抗浮锚杆承载力关键因素主要可归结为锚土界面特性和锚杆几何形状两种。文章以实际建筑工程中抗浮锚杆承载力试验为基础，通过对比对土层抗浮锚杆承载力关键因素加以分析研究。

关键词：抗浮锚杆；承载力；现场实验

在建筑工程中，抗浮锚杆被广泛应用于抗浮工程中，其原因除了抗浮锚杆的独特性能和施工效果外，其经济性也是被工程广泛采用的原因。抗浮锚杆用于抵抗底下水浮力，主要通过其自重以及岩土层的摩阻力提供抗拔力。在理论研究方面，国内外诸多学者针对抗浮锚杆承载力展开了大量的实验及研究，在现阶段已经被业内普遍认可的影响土层抗浮锚杆承载力的关键因素有锚土界面特性和锚杆几何形状两种。锚土界面特性对抗浮锚杆的影响实质是摩阻力的改变，但实际上，抗浮工程中大多采用泥浆护壁，在锚土界面特性方面可发挥空间不大。锚杆的几何形状不同对其承载力的影响颇深，变截面锚杆即是根据此原理加以应用，以实际工程需要为基础，扩大锚杆身横断面，使其横断面随着锚杆长度方向变化而改变。这一应用大大提高了摩阻力，进而提高了抗浮锚杆的承载力。以下将以实际建筑工程中抗浮锚杆施工为例，对土层抗浮锚杆承载力关键因素加以探究。

一、总体工程概况

社区建设工程位于青岛市黄岛区东岳中路北、两河东，建筑面积249460.60m2。包括地下一层汽车库，层高4.1m，地上由9栋高层住宅楼，F、G、H网点及大商业服务中心组成。高层住宅中有6栋为地上29层，高度91.2m，2栋为25层高度84.1m，另一栋26层，高度86.78m。F、G、H网点2层、大商业中心3层。

抗浮锚杆承载力关键因素现场实验研究部分是大商业中心建设，大商业基础底板区域整个设置抗浮锚杆共计3094根，本次施工抗浮锚杆476根。锚杆孔径200mm，杆体为网点4C28，支架4A8，杆体中间使用Ф60×3.5钢管作为钢筋固定点，锚筋的连接应采用机械方式，且同一连接区段内锚筋的连接根数不得多于两根。锚杆抗拔承载力特征值Nt为400kN，注浆采用M30水泥砂浆。本工程采用先注浆，后插锚杆的施工方法，注浆管插入孔底注浆，注浆时待锚杆浆体从孔口溢出后再慢慢拔注浆管，砂浆回缩后不断补浆直至孔中无回缩为止，注浆后及时快速将锚杆打入孔中。

二、抗浮锚杆承载力现场试验

按照设计要求锚杆施工前须根据地质报告<<岩土锚杆技术规程>>CECS22：2005和<<建筑地基基础设计规>>（GB50007-2011），在场区内选择不同位置，對抗浮锚杆分组进行破坏性试验以确定锚杆的抗拔承载力特征值，并经勘察设计人员复核后方可施工。

1、抗浮锚杆现场实验要求及方案

锚杆试验应对地层条件、杆体材料、锚杆参数和施工工艺不同的锚杆进行抽检，同类型的试验点尽量均匀分布。同一场地同一岩层中的锚杆，试验数不得少于总锚杆的5%，且不应少于6根。试验采用分级加载，荷载分级不得少于8级。试验的最大加载量不应少于锚杆设计荷载的2倍。每级荷载施加完毕后，立即测读位移量。以后每间隔5min测读一次。连续4次测读出的锚杆拔升值均小于0.01mm时，认为在该级荷载下的位移已达到稳定状态，可继续施加下一级上拔荷载。当出现下列情况之一时，即可终止锚杆的上拔试验：锚杆拔升量持续增长，且在1小时时间范围内未出现稳定的迹象；新增加的上拔力无法施加，或者施加后无法使上拔力保持稳定；锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。符合上述终止条件的前一级拔升荷载，即为该锚杆的极限抗拔力。

2、抗浮锚杆现场实验结果

在A、B两组实验中，变量为界面特性，比较传统泥浆护壁与新工法对界面特性的改变，最终体现在抗浮锚杆承载力结果中。比较结果表明界面特性的改变对极限承载力的影响十分显著，但值得注意的是，在荷载保持在较低水平时，其对应位移影响不明显。C组实验在改变了界面特性的基础上，将锚杆的几何形状加以改进，以变截面的形式参与实验，其施工效果对抗浮锚杆的承载力有了显著提升，与此同时，同一荷载下发生的位移明显减少。

3、土层抗浮锚杆承载力关键因素现场试验研究

基于以上三组现场对照实验的结果，可知锚土界面特性与锚杆几何形状确实是影响土层抗浮锚杆承载力的关键因素。锚土界面的改变实则改变锚杆摩阻力，而锚杆几何形状的改变（实验中采用变截面工艺）实则是改善了承端力情况。锚土界面的改变在荷载较低时对相应位移影响并不显著，锚杆几何形状改变则无这一性质。将锚土界面特性与锚杆几何形状二种因素相结合情况下对抗浮锚杆承载力影响最大。依据实验，可采用变截面、新工艺下抗浮锚杆施工方法进行，可显著提高抗浮锚杆承载力，提高施工效率。

三、结语

综上所述，在我国，抗浮锚杆由于其自身的工程特性以及经济实用等性质被广泛应用于建筑工程中，抗浮锚杆的承载力研究也随着工程的发展不断进行。文章以实际工程中抗浮锚杆承载力实验为基础，以对照实验的形式，结合实验结果对抗浮锚杆承载力关键因素加以分析和探究，验证了其关键因素为锚土界面特性与锚杆几何形状，结合实验结果，对抗浮锚杆承载力的改善提出建议，基于此旨在为我国未来建筑工程中土层抗浮锚杆承载力的提高提供参考。

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