植筋技術(shù)在靜力觸探反力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

王紅軍

摘 要：傳統(tǒng)的靜力觸探圓盤地錨遇到混凝土路面或漿砌塊石地坪時(shí)已不適用，分析化學(xué)植筋技術(shù)的作用原理及影響因素，設(shè)計(jì)出新型的靜力觸探反力裝置并應(yīng)用于工程實(shí)踐，取的很好的效果。

關(guān)鍵詞：后錨固；化學(xué)植筋；靜探；反力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TU755.3+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）27-54-2

0 引言

靜力觸探作為一種日臻完善的原位測(cè)試技術(shù)，具有資料連續(xù)、直觀、可靠和重復(fù)性好等特點(diǎn)，目前已被應(yīng)用于各種工程勘察領(lǐng)域。但在堤防達(dá)標(biāo)、海塘達(dá)標(biāo)、道路加固、既有建筑物加固及改造等工程勘察、檢測(cè)過程中，遇到混凝土路面或漿砌塊石地坪時(shí)，采用傳統(tǒng)的圓盤地錨，施工時(shí)對(duì)場(chǎng)地破壞面積大、輔助工作耗時(shí)長(zhǎng)、效率低下。結(jié)合施工場(chǎng)地特點(diǎn)，采用新的工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)出新型反力系統(tǒng)尤為迫切。

化學(xué)植筋是以專用的有機(jī)或無機(jī)膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿種植于混凝土基材中的一種后錨固連接技術(shù)。該技術(shù)具有抗拉強(qiáng)度高、施工簡(jiǎn)單、破壞小、效率高等特點(diǎn)， 在建筑物改造、擴(kuò)建、加固、維修中應(yīng)用較多。本文介紹利用化學(xué)植筋技術(shù)，設(shè)計(jì)出由全螺紋螺栓、膠粘劑、大面積混凝土地坪構(gòu)成的新型靜力觸探反力系統(tǒng)，并應(yīng)用于工程實(shí)踐。

1 化學(xué)植筋技術(shù)基本原理及影響因素

化學(xué)植筋技術(shù)主要由化學(xué)黏結(jié)劑（錨固劑）、帶肋鋼筋或有絲紋的螺桿、混凝土基材等三部分相互作用形成承載力[1]。對(duì)于化學(xué)植筋錨固效果的主要影響因素有：植筋的邊距、植筋的直徑、植筋的外形、植筋的植入角度、鉆孔孔徑、植筋膠的種類、植筋的施工質(zhì)量、植筋的受力方式、植筋的使用環(huán)境、基材混凝土厚度及是否開裂等。

對(duì)于群筋承載力的影響因素有：基材混凝土強(qiáng)度、植筋埋置深度、群筋間距、基材配筋及保護(hù)層厚度等，主要破壞類型為螺栓鋼材破壞、混合破壞、混合混凝土錐體受拉破壞、劈裂破壞等四種形式。

2 新型靜探反力裝置設(shè)計(jì)

基于化學(xué)植筋的優(yōu)點(diǎn)及工作原理進(jìn)行新型靜探反力裝置設(shè)計(jì)。與以往依靠旋入土中的圓盤與土體共同提供反力不同，本裝置利用化學(xué)植筋螺栓與植筋膠、混凝土等硬化地坪共同提供反力。為確保該新型裝置在混凝土地面、路面、漿砌塊石等場(chǎng)地的有效性，提高作業(yè)效率，節(jié)省材料，可設(shè)計(jì)成組裝式結(jié)構(gòu)，其分為三部分：錨固螺栓、反力螺栓、連接螺帽。

由于群錨效應(yīng)對(duì)抗拉拔承載力的折減受錨固深度的影響有限，而鋼筋直徑及植筋間距對(duì)承載力的折減影響很大[2]。根據(jù)比選，錨固螺栓可選擇HRB335的Φ16～Φ20mm的螺栓，長(zhǎng)度一般15cm，錨固深度不少于10cm，群筋間距不小于50cm。反力螺栓長(zhǎng)15cm，錨固螺栓和反力螺栓采用螺帽連接，長(zhǎng)15cm。

市場(chǎng)上植筋膠的種類繁多，從性能、質(zhì)量、成本及固結(jié)時(shí)間等考慮，可采取HW-2000型植筋膠與固化劑配合使用。

本裝置為臨時(shí)結(jié)構(gòu)不需考慮耐久性及抗震影響，在實(shí)施過程中一般不會(huì)發(fā)生植筋周圍混凝土不會(huì)發(fā)生錐體受拉破壞或劈裂破壞。由于錨固深度為6～7倍的錨栓直徑，通常會(huì)出現(xiàn)混凝土一膠， 螺栓一膠等兩種混合破壞形式[3]，按照《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-213）中化學(xué)錨栓混合破壞公式進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

（1）Nsd≤NR，dp； （2）n=N/Nsd；

（3）NRd，p=NRk，p/γRp； （4）NRd，p=π·d·hef·τRk

Nsd：?jiǎn)我诲^栓拉力設(shè)計(jì)值（N）；N：總拉力設(shè)計(jì)值（N），為靜探總阻力（N）；n：群筋個(gè)數(shù)，取偶數(shù)；NRd，p NRk，p：混合破壞受拉承載力設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值（N）；γRp：混合破壞受拉承載力分項(xiàng)系數(shù)，取1.8；d、hef：分別為錨固螺栓直徑、錨固深度（mm）；τRk：黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2），室外開裂混凝土取1.3N/mm2，室外不開裂混凝土取4.0N/mm2。

植筋的個(gè)數(shù)取決于靜探承受的最大端阻力及側(cè)阻力，而平面布置受地坪等影響較大。參照《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-213）中錨栓布置方式[4]，靜探反力裝置中群筋采用對(duì)稱布置，植筋位置示意圖見圖1。

3 應(yīng)用

3.1 基本地層情況

某場(chǎng)地地層情況為：0.0～0.4m為灌砌塊石；0.4～1.0m為素填土，Ps均值為1.0MPa；1.0～2.4m為粉質(zhì)黏土，Ps均值為0.75MPa；2.4～11.2m為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，Ps均值為0.5MPa；11.2～23.0 m為黏土，Ps均值為0.85MPa；23.0～26.5m為粉質(zhì)黏土，Ps均值為2.65MPa；26.5～31.0m為砂質(zhì)粉土，Ps均值為8.98MPa；31.0～40.0m為粉砂，Ps最值為19.0MPa。

3.2 估算植筋承受荷載及確定材料

初步估計(jì)最大端阻力為28.5kN，軟土較深厚易發(fā)生縮孔現(xiàn)象，探桿存在側(cè)阻力，按1.0倍最大端阻力估算，靜力觸探承受的總阻力為57.0kN。錨固螺栓采用HRB335Φ16mm的螺栓，長(zhǎng)度15cm，錨固深度10cm，植筋膠為HW-2000型與固化劑結(jié)合使用，按公式（4）估算單筋受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值為20kN，拉力設(shè)計(jì)值約為11kN，初步估計(jì)每處需要植筋6根。

3.3 施工流程

植筋的定位→鉆孔、清孔→配膠、注膠→植入螺栓→ 拉拔檢驗(yàn)→反力裝置安裝。

3.4 施工技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

①定位。首先確定靜探孔位置，根據(jù)靜探可能承受的極限阻力值及單筋的受拉承載力設(shè)計(jì)值，采用6根植筋，圍繞靜探孔位置，對(duì)稱布置，植筋間距不少于50cm，距邊界不少于50cm，具體布置定位參照?qǐng)D1。②鉆孔、清孔。采用空氣鉆在定位位置采用20mm直徑的鉆頭鉆孔，深度為11cm。成孔后采用圓形毛刷清理，必要時(shí)采用空氣壓縮機(jī)吹孔確保孔內(nèi)干燥清潔。鉆孔直徑應(yīng)不小于錨固螺栓直徑4mm。③配膠、注膠。把配好的膠注入孔內(nèi)，至80%以上，把錨固螺栓邊插入邊旋轉(zhuǎn)，使螺栓均勻結(jié)合膠體，直至孔底。等待5分鐘左右，進(jìn)行簡(jiǎn)單拉拔檢驗(yàn)，確保膠體固結(jié)。在實(shí)施過程中把握植筋膠與固化劑調(diào)配時(shí)機(jī)及容量，應(yīng)隨配隨用，超過凝固時(shí)間不得再用。注膠前檢查孔內(nèi)是否清潔干燥，并測(cè)量深度。注膠時(shí)應(yīng)密實(shí)，不得帶入空氣。④植入螺栓。植入螺栓前確保螺紋表面清潔，螺紋無充填，插入時(shí)應(yīng)邊插邊旋轉(zhuǎn)，插入深度應(yīng)不少于10cm，并且露出地面高度不少于3cm。插入5分鐘內(nèi)應(yīng)靜置，不得拉拔、左右活動(dòng)，同時(shí)應(yīng)采用工具保證其呈直立狀態(tài)。⑤拉拔檢查。待插入螺栓5分鐘左右，拉拔螺栓，檢查膠體是否完全凝固。⑥安裝反力裝置。把靜探支架按照6根植筋的布置圖放置，并把反力螺栓、連接螺帽旋緊。

施工過程中防止植筋膠或混凝土殘?jiān)鼮R入眼睛，若不慎觸碰到，用清水沖洗或送醫(yī)處理。

施工結(jié)束后需對(duì)高出地面的螺栓進(jìn)行處理，恢復(fù)場(chǎng)地原樣。

3.4 施工效果

在該場(chǎng)地采用該新型反力裝置共完成12個(gè)靜力觸探孔，實(shí)際施工時(shí)間比預(yù)期提前了2天。在實(shí)施過程中，錨固螺栓與膠體、膠體與鉆孔之間黏結(jié)牢固。

4 結(jié)語

后錨固植筋技術(shù)應(yīng)用于靜力觸探試驗(yàn)反力裝置中獲得了很好的效果，為后錨固技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到工程勘察及工程檢測(cè)中積累了經(jīng)驗(yàn)。后錨固植筋技術(shù)具有效率高、對(duì)結(jié)構(gòu)破壞面及損傷小等優(yōu)點(diǎn)，在今后的實(shí)踐中理論結(jié)合實(shí)際，在靜探阻力估算、減少錨固深度、減少群筋錨固數(shù)量等方面進(jìn)一步優(yōu)化，建立針對(duì)不同地層、不同深度的錨固方式方法，以提高工效、降低消耗。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 袁廷朋，陸洲導(dǎo)，邴濤.后錨固化學(xué)植筋受拉承載力計(jì)算及設(shè)計(jì)[J].結(jié)構(gòu)工程師，2007（2）：4.

[2] 徐笑笑.錨固深度和鋼筋直徑對(duì)化學(xué)植筋群錨效應(yīng)的影響[J].科技信息，2014（04）.

[3] 婁波，黃瀚.混凝土結(jié)構(gòu)植筋黏結(jié)錨固性能參數(shù)的試驗(yàn)研究[J].2008.

[4] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程JG J145-2013[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.