抗浮锚杆承载力检测设备与技术研究

刘 金 陈 虹 陈 暠 徐 涛

1. 中建一局集团第五建筑有限公司 北京 100024；2. 浙江求是工程咨询监理有限公司 浙江 衢州 324000

1 工程概况

义乌世贸中心总建筑面积520 000 m2，地下3层（局部4层）。地下室裙房基础共设置3 628根抗浮锚杆，其中抗浮锚杆检测182根，锚杆大部分为间距1 500 mm、成孔直径为200 mm的岩石锚杆，锚杆钢筋采用3根φ32 mm的Ⅲ级钢筋，杆长5 650 mm，锚杆注浆采用M30水泥砂浆。锚杆的抗拔承载力特征值为425 kN/根，极限试拉值为850 kN/根。

本工程设计抗浮锚杆端部带弯头，如何解决地下室抗浮锚杆密集，端部带弯头等难题，同时能保证锚杆钢筋的整体锚固效果以及试验检测的试验报告里面的数据满足设计要求，这是工程技术人员面临的难题。

2 检测工艺

2.1 检测原理

采用具有自主知识产权的组装式拉拔试验机具对抗浮锚杆的承载力进行检测。抗浮锚杆抗拔试验组合式机具装置由3块工字钢，2个支墩，1个可拆分锚具，1只100 t千斤顶，1只千分表等组成（图1）。荷载采用放置于油泵上的溅射压力传感器测定，对锚杆施加抗拔力，用位移传感器测读锚头位移量[1-4]。

图1 试验组和机具示意

2.2 检测方法

1）加载分级：试验采用分级加载，荷载分级为8级。试验的最大加载量为锚杆设计荷载的2倍，即锚杆的抗拔承载力特征值为425 kN/根，极限试拉值为850 kN/根。检测过程中按分级进行加载，每次按荷载最大值的1/8进行分级荷载累加值加压，每根锚杆需检测时间160 min，每级荷载需20 min，并及时记录每个编号工程锚杆的各项数据。

2）变形观测：每级荷载施加完毕后，应立即测读位移量。以后每隔5 min测读一次。连续4次测读出的锚杆拔升值均小于0.01 mm时，表明在该级荷载下的位移达到稳定状态，可继续施加下一级上拔荷载。

3）终止试验条件：锚杆拔升量持续增长，且在1 h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。

2.3 组合式试验检测机具安装

组合式机具能够有效解决带弯形端头锚杆不能进行直锚的技术难题，钢筋放样时不出现钢筋接头问题，保证锚杆钢筋的整体锚固效果。

2.3.1 主要构配件

1）工字钢：千斤顶底座下的支撑由两根长1 500 mm的25#工字钢组成，在每一块工字钢的腰部加焊200 mm×250 mm×20 mm钢板分段加固，左右各为6块。千斤顶顶上的反力工字钢采用一根长800 mm的20#工字钢，在该工字钢的两表面加焊120 mm×800 mm ×20 mm的钢板，两腰处均加焊160 mm×800 m×15 m的钢板，在工字钢的边沿两边均加焊180 mm×800 mm×15 mm的钢板。

2）可拆分锚具：锚具（采用铬12型钢材）是特制的可拆分式设备，拆分的锚具由8根φ25 mm的螺杆连接，螺杆的长度设置为500 mm，螺杆的两端分别拧上2个螺帽。

3）支墩：外径220 mm，壁厚22 mm的钢管，支墩的上下两面均用厚20 mm的钢板焊接，圆钢的高度为1 000 mm，圆钢的上表面加焊钢板规格为300 mm×400 mm×20 mm，下表面的加焊钢板规格为400 mm×800 mm×20 mm（图2）。

4）钢板：钢板的规格为400 mm×1 600 mm×20 mm，钢板的开口部位要跟反力架装置工字钢的位置相吻合（图3）。

2.3.2 组合式试验检测机具安装

两块对扣形成的锚具利用螺栓连接，将弯形端头锚杆进行紧固后，复核各个紧固件及螺栓的紧固程度，确保试验顺利完成。

2.4 记录数据

分级加压加载千斤顶，每级荷载加载完毕，立即读取千分表上的位移量，以后每隔5 min测读一次（即在每级加载开始第5、10、15、20分），当连续4次从千分表上测读出的抗浮锚杆的拔升值均小于0.01 mm时，认为在该级荷载下的位移已达到稳定状态，并取其平均值记录位移量，继续施加下一级上拔荷载。

图2 支墩示意

图3 悬挂钢板示意

2.5 测读位移量

被检测锚杆在每级加载过程中，及时测读并记录累计最大位移量和最大回弹量。通过各级荷载对应的累计最大位移量和最大回弹量分析试验检测值。

2.6 数据分析

1）确定各试点极限承载力及其在各级荷载作用下的位移量和累计位移量。

2）各试点在各级荷载作用下的变形数据表，以及绘制荷载-位移（U-δ）曲线图和位移-时间对数（δ-lgt）曲线图（图4）。

图4 U-δ曲线和δ-lg t曲线

从锚杆的U-δ曲线图和δ-lgt曲线图可以看出，所测的B-12-217#工程锚杆在最大试验荷载作用下，检测报告的累计最大位移量最大值2.07 mm，在规范规定的允许范围之内，U-δ曲线均无拐点现象，δ-lgt曲线均呈平缓型，在各级荷载作用下，各受检锚杆的锚头位移均能保持相对稳定，锚杆的竖向极限抗拔力不小于850 kN，则锚杆抗拔强度符合设计要求。

3 注意事项

1）抗浮锚杆注浆完成，待抗浮锚杆试块强度达到设计强度的100%。

2）仪器设备标定合格，灵敏有效。

3）现场场地平整，保证抗浮锚杆组合式工具装置顺利安装。

4）加载检测期间，非专业检测人员不得进入警戒区域。

5）现场检查完毕，仪器应立即归位，妥善保管好仪器。

4 效益分析

发明的组合式机具能够有效解决带弯形端头锚杆不能进行直锚的技术难题，便于钢筋放样及时准确下料，不出现接钢筋头，保证锚杆钢筋的整体锚固效果。改变传统的后期拔套管工艺限制，节约了工程锚杆成型后再进行人工（机械）弯折锚杆费用或采用锚杆杆体竖直段与上部直角弯段分开制作（两部分钢筋采用直螺纹连接）的费用。同时避免对杆体的破坏，保证了检测数据的准确性。

5 结语

通过组装式抗浮锚杆拉拔试验机具对抗浮锚杆承载力检测，试验采用8级分级加载，累加值加压对各级荷载对应的累计最大位移量和最大回弹量分析抗拔检测值，试验报告的合格数据表明了义乌世贸中心工程地下室抗浮锚杆承载力满足设计要求，同时解决了地下室抗浮锚杆密集和端部带弯头等难题[5-8]。抗浮锚杆的检测结果显示100%合格，保证了工程质量，得到业主单位和监理单位的一致好评。