土层抗浮锚杆设计及抗拔力试验总结
土层抗浮锚杆设计及抗拔力试验总结
摘要：现行的各种锚杆规范、规程对土层抗浮锚杆的抗拔承载力特征值计算方法及抗拔力检测方法的规定不够明确。为此，通过对各种锚杆规范、规程的梳理及分析，确定出比较符合实际的锚杆抗拔承载力特征值计算方法和锚杆抗拔力试验方法。
关键词：土层抗浮锚杆设计抗拔力试验最大试验荷载检测数量1.前言
近几年来，随着城市的发展，地下建筑不断增多，其抗浮问题也就随之而来。笔者在辽阳新城购物中心地下室抗浮设计过程中，发现现行的各种锚杆规范、规程对土层抗浮锚杆的抗拔承载力特征值计算方法及抗拔力检测方法的规定不够明确。关于土层锚杆抗拔力的计算及检测的现行规范规程包括：《建筑边坡工程技术规范gb50330-201*》、《岩土锚杆（索）技术规程cecs22：201*》、《建筑地基基础设计规范gb50007-201*》和《全国民用建筑工程设计技术措施（201*版）-结构专业（地基与基础）》。由于这些规范规程编写的年代和人员不同，造成了对土层锚杆抗拔力的计算及检测的各种规定有所不同。鉴于目前土层抗浮锚杆设计及检测中存在的一系列问题，只参照一本规范规程可能无法解决土层抗浮锚杆设计及检测中的所有问题。2.土层抗浮锚杆设计
在现行规范规程中，有关抗浮锚杆竖向抗拔承载力特征值的计算比较混乱。
根据《岩土锚杆（索）技术规程cecs22：201*》，锚杆锚固长度（la）可按下式估算，并取其中大值：式中：
k--锚杆锚固体的抗拔安全系数；nt--锚杆轴向拉力设计值（kn）；其余参数的说明及取值见《岩土锚杆（索）技术规程cecs22：201*》。根据《建筑地基基础设计规范gb50007-201*》，土层锚杆锚固长度（la）也可按下式估算，
nt相应于作用的标准组合时，锚杆所承受的拉力值（kn）；根据《全国民用建筑工程设计技术措施（201*版）-结构专业（地基与基础）》，单根锚杆轴向抗拔承载力可按式（7.3.2-1）和式（7.3.2-2）估算，宜取较小值。
从以上3本规范可以看出：关于“抗浮锚杆竖向抗拔承载力的计算公式”均采用了“锚固段注浆体与地层间的粘结强度特征值或标准值”，这正是抗浮锚杆与抗拔桩之间的主要差异之一，按理应采用《岩土锚杆（索）技术规程cecs22：201*》或《建筑地基基础设计规范gb50007-201*》的公式来确定抗浮锚杆竖向抗拔承载力。但在辽阳新城购物中心地下室抗浮锚杆竖向抗拔静载测试中，现场试验得到的竖向抗拔承载力数值（d=400，rt=180kn，la=4米）与按《岩土锚杆（索）技术规程cecs22：201*》规定计算（d=400，rt=230kn，la=2米）差别很大，却与按《全国民用建筑工程设计技术措施（201*版）-结构专业（地基与基础）》公式（7.3.2-2）
扩展阅读：抗浮锚杆设计的大致步骤
.1.1抗浮锚杆轴向拉力设计值的确定可根据如下公式进行计算：
2.2抗浮锚杆的锚固长度设计
对于永久性锚杆，根据《土层锚杆设计与施工规范》及《岩土锚杆（索）技术规程》（以下将两本规范简称“锚杆规程”），锚固段不应设置在下列地层中：①有机质土、淤泥质土；②液限WL>50％的土；③相对密度Dr
公式（3）（5）及相关参数说明及取值参考“锚杆规程”，另外由于抗浮锚杆属于永久性基础锚杆，因此设计还需要满足《建筑地基基础设计规范》相关规定，公式（4）即参考该规范相关设计要求。
2.3抗浮锚杆设计中的几个问题2.3.1锚杆安全系数分（锚杆杆体抗拉安全系数）与K（锚杆锚固体的抗拔安全系数），在《建筑地基基础设计规范》里面对于抗浮锚杆的杆体材料设计没有做出明确的要求，且设计中采用的“锚杆规范”规定亦不统一，考虑到锚杆杆体材料离散性小，岩土层参数离散性大，故按照不同的安全系数控制抗浮锚杆的设计，是经济合理可行的。2.3.2对于抗浮锚杆的基本试验与验收试验，《建筑地基基础设计规范》国家规范及广东省规范以及广东省标准《建筑地基基础检测规范》（将以上三本规范统称为“地基规范”）均没有作区别性说明，基本试验（即破坏性试验）与验收试验目的是不同的，对于抗浮锚杆的基本试验，主要是用来校核岩土层参数、施工工艺等重要参数，是为了指导设计，其最大试验荷载取值应不小于设计锚固力的2.0倍，作为基本试验的锚杆杆体材料极限承载力不宜小于设计锚固力的2.5倍（主要目的是保证基本试验过程中杆体不破坏）；对于抗浮锚杆的验收试验，主要目的是为了检验施工质量是否达到设计要求，因此验收试验最大荷载可参考按照“锚杆规范”相关规定进行，最大试验荷载取抗浮锚杆轴向设计拉力值的1.5倍，而按照“地基规范”规定的最大试验荷载不小于轴向设计拉力值的2.0倍，显然后者的规定不是很经济合理。
故对于抗浮锚杆设计，宜按照基本试验及验收试验进行区别说明，选取不同的最大试验荷载控制值。
2.3.2对于锚杆验收试验的数量，各个规范要求不一，“锚杆规范”要求验收试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的5%，且不得少于3根，《建筑地基基础设计规范》国家规范要求试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的3%，且不得少于6根，《建筑地基基础设计规范》广东省标准要求试验的锚杆数量不得少于锚杆总数的5%，且不得少于6根。对于抗浮锚杆的验收试验数量可结合具体工程规模、重要性、地区经验及地区规范要求等进行选取。2.3.4对于抗浮锚杆试验的破坏标准，“锚杆规范”做了以下规定：（1）后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生位移增量的2倍；（2）锚头位移不收敛；（3）锚头总位移超过设计允许位移值。满足以上条件之一即视为锚杆破坏，且没有区分土层与岩层锚杆。而“地基规范”单独对岩石锚杆的破坏进行了规定：（1）对于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；（2）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；（3）锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。满足以上条件之一即视为锚杆破坏。在实际进行锚杆试验及验收试验过程中，以上控制标准有些显得过于严格，并且缺乏对实际工程抗浮的允许结构位移控制要求说明。本文将结合实际锚杆基本试验数据进行分析说明。
3抗浮锚杆工程实例介绍
3.1实例一：深圳某金融中心抗浮锚杆工程
该工程地下室层数4层，勘察报告所要求设计抗浮水位为17.4m至18.6m，结合结构自重，地下室永久抗浮锚杆单根设计抗拔力为400kN，结合各个区域不同设计抗浮水位及相应结构自重，抗浮锚杆布置间距为2.0m*2.0m至2.7m*2.7m。
从锚杆抗拔力试验结果可以看出，试验1至6号锚杆锚头位移在荷载200kN下的位移增量已经超过荷载100kN下位移增量的2倍，试验1与2号锚杆锚头位移在荷载600kN下的位移增量已经超过荷载500kN下位移增量的2倍，试验4号锚杆锚头位移在荷载300kN下的位移增量已经超过荷载200kN下位移增量的2倍，根据“锚杆规范”相关规定，判定锚杆已近破坏，显然该规定不合理，不应参照执行。
借鉴我国《地下防水工程质量验收规范》相关规定要求：防水混凝土的不贯通裂缝宽度不大于0.2mm，因此，对于永久性抗浮锚杆设计，其试验过程应重点以位移作为控制要求，同时设计抗拔力取值宜按照结构允许位移及结构裂缝控制要求进行抗拔力设计。另外，根据该抗拔试验可知，设计抗拔力（400kN）大小下，抗浮锚杆总位移在1.8mm至7.21mm之间不等，其前一级荷载（300kN）位移总量已经超过设计抗拔力（400kN）位移总量的50%，因此为控制结构位移，建议对抗浮锚杆施加预应力，预应力施加大小可参考相关规范，按照设计抗拔力的60%至80%控制，考虑后期预应力的损失，其预应力控制大小可适当增大。3.2实例二：深圳某大厦地下室抗浮锚杆工程
该工程抗浮锚杆布置为2.5m*2.5m，单根抗浮锚杆设计抗拔力为280kN，地层情况及锚杆抗拔力试验结果如表所示：
从该工程锚杆试验结果可以看出，抗浮锚杆承载力大小差别很大，锚入风化岩层内的抗浮锚杆抗拔力明显大于完全锚固于土层中的抗浮锚杆，土层中的锚杆抗拔力仅为设计值的一半，严重与勘察报告及地区经验相违背。经过对该情况的分析，得出如下几点经验：（1）抗浮锚杆施工宜采用钻也锚杆钻机套管跟进钻进，避免采用地质钻机施工，尤其土层中垂直向抗浮锚杆施工，由于存在清孔难度及清孔中塌孔的现象，使得锚杆施工质量受很大影响，从而使设计抗拔力大大减小；（2）锚杆注浆宜采用套管内注浆进行施工，注浆采用二次注浆，二次注浆有效压力不宜低于3.5MPa，且宜根据基本试验来确定，必要时可增大二次注浆压力以达到增加注浆体包裹体直径的目的；（3）对于土层锚杆宜采用大直径钻孔，达到同等设计锚固力条件下减小锚杆长度的目的，从而减小清孔难度，保证施工质量。4总结
本文对抗浮锚杆设计做了较为详细的介绍，同时根据现有规范，结合具体工程实例，对规范中不合理之处做了说明，现总结如下几点经验供大家学习交流：1、抗浮锚杆设计应以基本试验为依据，校核地层参数及施工工艺；
2、设计中尤其应注重土层抗浮锚杆的设计，控制施工中的不利因素，保证有效设计抗拔力大小；
3、为保证结构的有效使用，建议对抗浮锚杆施加预应力，预应力施加大小应结合锚杆试验位移情况及结构所允许的位移进行综合控制，目前对于该位移控制没有明确的说法，但是从工程实践中来看，对位移的控制是很有必要的，建议按照如下流程进行设计控制，首先根据基本试验位移大小情况确定不同荷载条件下的大致位移，其次根据锚杆布设间距，结构位移以及裂缝控制来综合考虑，最后确定有效的设计抗拔力大小；
4、对于锚杆布设间距，应遵循一般规范要求的避免“群锚”效应，抗浮锚杆间距应大于1．5m且大于锚杆锚固段最大直径的4倍；
5、抗浮锚杆施工应注意对成孔、清孔、注浆等主要施工工艺的控制，由于锚杆施工质量的不确定性因素很多，因此在锚杆验收试验中验收数量应结合岩土条件、施工水平、工程重要性及抗浮锚杆设计抗拔力大小进行综合考虑选取。
转自:中国58期刊网[]原文链接:
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