深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)的若干誤區(qū)

聶 磊 林穎文

(云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)，云南 昆明 650228)

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深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)的若干誤區(qū)

聶 磊 林穎文

(云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)，云南 昆明 650228)

介紹了深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)的基本概念，總結(jié)了深基坑預(yù)應(yīng)力錨索基本、驗(yàn)收、蠕變?nèi)N張拉試驗(yàn)的要點(diǎn)，闡述了各種張拉試驗(yàn)中存在的若干誤區(qū)，從而保證深基坑試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

深基坑，預(yù)應(yīng)力錨索，張拉試驗(yàn)，誤區(qū)

1 深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)的基本概念

深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)包括基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)[2]，這三種為錨桿設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)錨桿品質(zhì)的錨桿試驗(yàn)的基本概念[1]：基本試驗(yàn)：工程錨桿正式施工前，為確定錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)與施工工藝，在現(xiàn)場進(jìn)行的錨桿極限抗拔力試驗(yàn)。驗(yàn)收試驗(yàn)：為檢驗(yàn)工程錨桿質(zhì)量和性能是否符合錨桿設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)。蠕變?cè)囼?yàn)：在恒定荷載作用下錨桿位移隨時(shí)間變化的試驗(yàn)。

2 深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)的要點(diǎn)總結(jié)分析

深基坑預(yù)應(yīng)力錨索為臨時(shí)性錨桿工程，現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范對(duì)其張拉試驗(yàn)的要點(diǎn)做總結(jié)分析。

2.1 基本試驗(yàn)

臨時(shí)性錨桿工程當(dāng)采用任何一種新型錨桿或錨桿用于從未用過的地層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行錨桿的基本試驗(yàn)；錨桿基本試驗(yàn)的地層條件、錨桿桿體和參數(shù)、施工工藝應(yīng)與工程錨桿相同，且試驗(yàn)數(shù)量不少于3根：如整個(gè)工程的地層條件基本相同或相似時(shí)，基本試驗(yàn)可只做不少于3根的一組試驗(yàn)，若地層性態(tài)相差較大，則應(yīng)根據(jù)情況，增做一組或多組基本試驗(yàn)[1]；同一條件下的極限抗拔承載力試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不應(yīng)少于3根[2]。

錨桿的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取桿體極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%或屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的85%中的較小值：錨桿試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)按桿體的最大容許拉力值進(jìn)行控制，一是不允許桿體出現(xiàn)破壞而危及試驗(yàn)人員安全，二是防止試驗(yàn)結(jié)果中混入桿體自身的非線性變形量[1]。

確定錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)，最大試驗(yàn)荷載不應(yīng)小于預(yù)估破壞荷載[2]；為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)計(jì)前進(jìn)行，錨桿的抗拔試驗(yàn)應(yīng)加載到極限或破壞：為設(shè)計(jì)提供依據(jù)的試驗(yàn)為基本試驗(yàn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)前進(jìn)行，基本試驗(yàn)應(yīng)加載到極限或破壞，為設(shè)計(jì)人員提供足夠的設(shè)計(jì)依據(jù)[4]；錨桿的基本試驗(yàn)是錨桿性能的全面試驗(yàn)，目的是確定錨桿的極限承載力和錨桿參數(shù)的合理性，為錨桿設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)[3]。

錨桿極限抗拔承載力試驗(yàn)宜采用多循環(huán)加載法[2]，基本試驗(yàn)對(duì)錨桿施加循環(huán)荷載是為了區(qū)分錨桿不同等級(jí)荷載作用下的彈性位移和塑性位移，以判斷錨桿參數(shù)的合理性和確定錨桿的極限拉力[1]。

2.2 驗(yàn)收試驗(yàn)

GB 50086第12.1.19條(強(qiáng)條)及條文說明明確：“工程錨桿必須進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)。其中占錨桿總量5%且不少于3根的錨桿應(yīng)進(jìn)行多循環(huán)張拉試驗(yàn)，占錨桿總量95%的錨桿應(yīng)進(jìn)行單循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)。臨時(shí)性錨桿的多循環(huán)及單循環(huán)張拉驗(yàn)收試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載均為錨桿拉力設(shè)計(jì)值的1.1倍：預(yù)應(yīng)力錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)是檢驗(yàn)錨桿的抗拉承載力，筋體受拉自由段長度和蠕變率能否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，判別錨桿質(zhì)量是否合格的唯一科學(xué)而可靠的方法。若不對(duì)每根工程錨桿嚴(yán)格地按規(guī)范規(guī)定要求進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，勢必會(huì)在錨固工程中或多或少地混有一些不合格錨桿，大大增加錨固工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)國內(nèi)一些發(fā)生事故的錨固工程分析表明，沒有按規(guī)范要求對(duì)錨桿進(jìn)行嚴(yán)格地驗(yàn)收試驗(yàn)是錨固工程滋生嚴(yán)重病害與破壞事故的主要原因之一。因此，必須對(duì)每根工程錨桿進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)”。

錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)是對(duì)錨桿施加大于設(shè)計(jì)軸向拉力值的短期荷載，以驗(yàn)證工程錨桿是否具有與設(shè)計(jì)要求相近的安全系數(shù)，目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工中存在的缺陷，以便采取相應(yīng)的措施加以解決，確保錨桿的質(zhì)量和工程安全[1]。

錨桿抗拔承載力檢測試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載不應(yīng)小于本規(guī)程第4.8.8條規(guī)定的抗拔承載力檢測值；錨桿鎖定前，應(yīng)按本規(guī)程表4.8.8的檢測值進(jìn)行錨桿預(yù)張拉，錨桿張拉應(yīng)平緩加載，加載速率不宜大于0.1Nk/min；在張拉值下的錨桿位移和壓力表壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，當(dāng)錨頭位移不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)判定此根錨桿不合格；拉力型鋼絞線錨桿宜采用鋼絞線束整體張拉鎖定的方法[2]。

錨桿張拉鎖定時(shí)，張拉值大于錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，然后將拉力在鎖定值的(1.1～1.5)倍進(jìn)行鎖定。第一，是為了在錨桿鎖定時(shí)對(duì)每根錨桿進(jìn)行過程檢驗(yàn)，當(dāng)錨桿抗拔力不足時(shí)可事先發(fā)現(xiàn)，減少錨桿的質(zhì)量隱患。第二，通過張拉可檢驗(yàn)在設(shè)計(jì)荷載下錨桿各連接節(jié)點(diǎn)的可靠性。第三，可減小鎖定后錨桿的預(yù)應(yīng)力損失[2]。

預(yù)應(yīng)力錨桿的驗(yàn)收試驗(yàn)通過少量的多循環(huán)張拉試驗(yàn)與大量的單循環(huán)張拉試驗(yàn)相結(jié)合，這樣既確保錨桿的檢測質(zhì)量和抽樣檢測的覆蓋面，又可實(shí)現(xiàn)較快的檢測速度。

深基坑預(yù)應(yīng)力錨索張拉驗(yàn)收試驗(yàn)(檢測試驗(yàn))的張拉力與預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)極限抗拔承載力及預(yù)應(yīng)力錨索鎖定時(shí)張拉力的大小比較：由JGJ 120第4.7.7條，錨桿鎖定值(Nl)宜取錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值(Nk)的(0.75～0.9)倍，即Nl=(0.75～0.9)Nk；由JGJ 120第4.8.7-4條，鎖定時(shí)的錨桿拉力(Nlt)可取鎖定值的(1.1～1.15)倍，即Nlt=(1.1～1.15)Nl；由JGJ 120第4.8.8條，一級(jí)安全等級(jí)時(shí)，抗拔承載力檢測值(Nc)Nc=1.4Nk，則Nlt=1.15×0.9Nk=1.04Nk<1.4Nk，也小于Nc=1.2Nk(三級(jí)安全等級(jí))；由JGJ 120第4.7.2條可知對(duì)應(yīng)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)的錨桿極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rk=1.8Nk，1.6Nk和1.4Nk，則可知對(duì)應(yīng)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)的Nc=1.4Nk，1.3Nk和1.2Nk分別接近相應(yīng)安全等級(jí)的Rk但是又分別留有22%，18%和14%的安全余量而不至于達(dá)到極限破壞狀態(tài)；所以預(yù)應(yīng)力錨索的驗(yàn)收試驗(yàn)與張拉鎖定不是一回事，預(yù)應(yīng)力錨索鎖定張拉力Nlt與驗(yàn)收試驗(yàn)的Nc存在較大差距，張拉鎖定過程無法達(dá)到驗(yàn)收試驗(yàn)的效果，驗(yàn)收試驗(yàn)是一種不破壞工程錨桿又比較接近工程錨桿極限抗拔承載力的折衷。

2.3 蠕變?cè)囼?yàn)

塑性指數(shù)大于17的土層錨桿、強(qiáng)風(fēng)化的泥巖或節(jié)理裂隙發(fā)育張開且充填有黏性土的巖層中的錨桿應(yīng)進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)。蠕變?cè)囼?yàn)的錨桿不得少于3根：巖土錨桿的蠕變是導(dǎo)致錨桿預(yù)應(yīng)力損失的主要因素之一。工程實(shí)踐表明，塑性指數(shù)大于17的土層、極度風(fēng)化的泥質(zhì)巖層，或節(jié)理裂隙發(fā)育張開且充填有黏性土的巖層對(duì)蠕變較為敏感，因而在該類地層中設(shè)計(jì)錨桿時(shí)，應(yīng)充分了解錨桿的蠕變特性，以便合理地確定設(shè)計(jì)參數(shù)和荷載水平，并且采取適當(dāng)措施控制蠕變量，從而有效控制預(yù)應(yīng)力損失；荷載水平愈高，蠕變量越大，趨于收斂的時(shí)間也越長，錨桿的蠕變主要發(fā)生在加荷初期，蠕變率是錨桿蠕變特性的一個(gè)主要參數(shù)，它表明蠕變的變化趨勢，由此可以判斷錨桿的長期工作性能[3]。

3 若干誤區(qū)

筆者歸納分析了深基坑工程實(shí)踐中預(yù)應(yīng)力錨索張拉試驗(yàn)存在的若干誤區(qū)：

1)誤區(qū)一“基本試驗(yàn)時(shí)，對(duì)單孔錨索(單道錨索)中的多索錨索，分別單獨(dú)張拉測試每索錨索的極限抗拔承載力，然后將各索錨索的抗拔承載力測試值求和作為單孔錨索的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值”。

現(xiàn)實(shí)中存在的這種荒唐做法是因?yàn)椴焕斫夂筒皇煜ひ?guī)范，拉力型預(yù)應(yīng)力錨索在實(shí)際工作狀態(tài)下各股錨索是同步張拉整體受力的，且各股錨索在一個(gè)錨孔中整體受力存在鄰近相互影響的群錨效應(yīng)，簡單的各股錨索進(jìn)行單獨(dú)張拉試驗(yàn)再求和的做法與工程錨桿的實(shí)際工作狀態(tài)不一致，因而存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，JGJ 120第4.8.7-2條即規(guī)定采用鋼絞線整體張拉的方法。

2)誤區(qū)二“對(duì)于基坑及周邊巖土地層地質(zhì)條件差異大，基坑各支護(hù)分區(qū)的巖土地層條件不同的情況，一個(gè)基坑仍然只做一組3根預(yù)應(yīng)力錨索的基本試驗(yàn)”。

這是因?yàn)闆]有掌握J(rèn)GJ 120附錄A第A.2.1條的實(shí)質(zhì)，該條條文明確規(guī)定“同一條件下的極限抗拔承載力試驗(yàn)的錨桿數(shù)量不少于3根”，GB 50086第12.1.7條條文說明也明確應(yīng)根據(jù)具體基坑的巖土地層條件復(fù)雜程度，不一定只做一組基本試驗(yàn)。

3)誤區(qū)三“在深基坑的施工過程中，以張拉鎖定代替預(yù)應(yīng)力錨索的驗(yàn)收試驗(yàn)”。

如前述要點(diǎn)總結(jié)分析可知，預(yù)應(yīng)力錨索的張拉鎖定過程與驗(yàn)收試驗(yàn)的內(nèi)容和作用完全不同，張拉鎖定只是預(yù)應(yīng)力錨索的施工工序之一，目的是通過適當(dāng)?shù)某瑥埨瓬p少預(yù)應(yīng)力損失；驗(yàn)收試驗(yàn)是檢驗(yàn)錨桿的抗拉承載力、筋體受拉自由段長度和蠕變率能否滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求、判別錨桿質(zhì)量是否合格的唯一科學(xué)而可靠的方法，簡單的張拉鎖定工序的張拉力達(dá)不到驗(yàn)收試驗(yàn)的張拉力值，且不能檢驗(yàn)預(yù)應(yīng)力錨索自由段長度及蠕變率是否滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，深基坑工程施工中以張拉鎖定工序代替驗(yàn)收試驗(yàn)的所謂“創(chuàng)新”是沒有認(rèn)真領(lǐng)會(huì)規(guī)范中驗(yàn)收試驗(yàn)的實(shí)質(zhì)，只是一種自作聰明，是犧牲工程安全為代價(jià)的投機(jī)取巧，存在很大的工程風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)有不少相關(guān)工程事故的主要原因即為沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施驗(yàn)收試驗(yàn)，現(xiàn)在GB 50086已經(jīng)將驗(yàn)收試驗(yàn)相關(guān)條文即第12.1.19條明確為強(qiáng)制性條文，相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)予以重視。

4)誤區(qū)四“不做驗(yàn)收試驗(yàn)、不做蠕變?cè)囼?yàn)甚至不做基本試驗(yàn)”。

實(shí)際工程中存在有相關(guān)單位或從業(yè)人員自認(rèn)為對(duì)工程的巖土地質(zhì)條件有把握、對(duì)類似工程的經(jīng)驗(yàn)過于自信，為圖省事及降低工程成本而犧牲工程的安全底線；但凡“經(jīng)驗(yàn)”總有其片面性和局限性，且?guī)r土工程的特點(diǎn)是有很強(qiáng)的時(shí)空變異性和不確定性，預(yù)應(yīng)力錨索的張拉試驗(yàn)本身也只是隨機(jī)抽取有限的樣本，不可能有所謂包打天下的“經(jīng)驗(yàn)”，驗(yàn)收試驗(yàn)相關(guān)規(guī)范的條文也已經(jīng)明確為強(qiáng)條，為保證工程安全，具體深基坑工程的張拉試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

4 結(jié)語

深基坑工程是高風(fēng)險(xiǎn)工程，深基坑預(yù)應(yīng)力錨索的張拉試驗(yàn)是深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)和安全保證，規(guī)范的要求是最低要求，應(yīng)由合法的獨(dú)立第三方專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)完成深基坑預(yù)應(yīng)力錨索的基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)并出具相應(yīng)正式有效的檢測報(bào)告作為施工驗(yàn)收備案文件，盡可能杜絕本文所述張拉試驗(yàn)的誤區(qū)及類似錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

[1] GB 50086—2015,巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] CECS 22∶2005，巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Several errors on pre-stressed anchor tension test of deep foundation pit

Nie Lei Lin Yingwen

(Yunnan Design Institute Group， Kunming 650228， China)

This paper introduced the basic concept of deep foundation pit pre-stressed anchor cable tension test, summarized the main points of basic, acceptance, creep three tension tests of deep foundation pit pre-stressed anchor, elaborated the several existing erroneous zones in all kinds of tension tests, to ensure the accuracy of deep foundation pit test.

deep foundation pit, pre-stressed anchor cable, tension test, erroneous zone

1009-6825(2016)12-0066-02

2016-02-18

聶 磊(1970- )，男，碩士，工程師，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，國家注冊(cè)土木工程師(巖土); 林穎文(1983- )，男，碩士，工程師

TU463

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