錨桿（索）及土釘抗拔承載力檢測的若干問題探討

盧 亮

（南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

目前，涉及錨桿（土釘）抗拔承載力檢測的規(guī)范眾多，主要有 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］，GB 50086－2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程》［2］，JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》［3］， GB 50330－2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》［4］，JGJ/T 401－2017《錨桿檢測與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》［5］，CECS 22∶2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》［6］等，因涉及規(guī)范眾多，而且每本規(guī)范說法又有所不同，雖然規(guī)范有沖突時(shí)，應(yīng)按從高從嚴(yán)的原則進(jìn)行使用，但因國標(biāo) GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》及 GB 50086－2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)檢測的要求不夠明確，而幾本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求又有所不同，往往給錨桿（土釘）檢測工作者造成很大困難，錨桿、錨索、土釘有什么區(qū)別，怎么區(qū)分軸向拉力設(shè)計(jì)值、軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值、極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值、試驗(yàn)最大加載值，怎么確定試驗(yàn)的最大加載值，該采用什么試驗(yàn)方法，是否需要卸載，該何時(shí)測讀錨桿位移量等諸多問題給檢測人員帶來很大困擾。本文對(duì)這些規(guī)范進(jìn)行比較分析，對(duì)上述問題進(jìn)行解析，希望可以給錨桿檢測工作者帶來一些幫助。

1 錨桿、錨索、土釘?shù)膮^(qū)別

JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》第 2.1 條術(shù)語中對(duì)錨桿、土釘有明確定義，2.1.14 中關(guān)于錨桿的定義為：由桿體（鋼絞線、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋、普通鋼筋或鋼管）、注漿固結(jié)體、錨具、套管所組成的一端與支護(hù)結(jié)構(gòu)連接，另一端錨固在穩(wěn)定巖土體內(nèi)的受拉桿件。桿體采用鋼絞線時(shí)，亦可成為錨索。由此可知，錨桿中包含錨索，我們可以把錨索定義為：桿體材料為鋼絞線的錨桿稱之為錨索。

2.1.18 中關(guān)于土釘?shù)亩x為：植入土中并注漿形成的承受拉力與剪力的桿件。例如，鋼筋桿體與注漿固結(jié)體組成的鋼筋土釘，擊入土中的鋼管土釘。由此可知，錨桿與土釘?shù)膮^(qū)別主要體現(xiàn)在 2 個(gè)方面：①組成上，錨桿包含錨具和套管，土釘僅僅是在桿體周圍注漿，兩者的區(qū)別主要是是否有“錨”；②受力上，錨桿主要承受拉力作用，土釘主要承受拉力和剪力作用。

2 軸向拉力設(shè)計(jì)值、軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值、極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值、試驗(yàn)最大加載值的區(qū)別

錨桿拉力設(shè)計(jì)值為：錨桿在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)可能出現(xiàn)的最大拉力值；拉力標(biāo)準(zhǔn)值為：作用標(biāo)準(zhǔn)組合的軸向拉力值。主要由兩方面控制：

1）錨桿錨固體（砂漿）與巖土層之間的錨接強(qiáng)度；

2）錨桿桿體與錨固砂漿間的錨接強(qiáng)度。

2.1 軸向力設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系

JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》3.1.7 中：

式中：γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其重要性系數(shù)分別不小于 1.1，1.0，0.9；γF為作用基本組合的綜合分項(xiàng)系數(shù)，≥1.25；Nk為作用標(biāo)準(zhǔn)組合的軸向拉力值。

2.2 軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值與極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系

式中：Rk為極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)通過抗拔試驗(yàn)確定，并通過式（3）估算；Kt為錨桿抗拔安全系數(shù)，安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別不小于 1.8，1.6，1.4。

3 試驗(yàn)最大加載值的確定

各本規(guī)范中對(duì)錨桿試驗(yàn)的最大加載量有一定的規(guī)定，但各本規(guī)范之間區(qū)別較大，而且有的以軸向拉力設(shè)計(jì)值為基準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，有的以軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為基準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，上一節(jié)對(duì)各值的區(qū)別進(jìn)行了解釋，試驗(yàn)時(shí)有時(shí)需進(jìn)行換算。具體看各規(guī)范的區(qū)別。

3.1 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定

附錄 M 巖石錨桿抗拔試驗(yàn)要點(diǎn)，M.0.2 試驗(yàn)采用分級(jí)加載，荷載分級(jí)不得少于 8 級(jí)。試驗(yàn)的最大加載量不應(yīng)少于錨桿設(shè)計(jì)荷載的 2 倍。

由此可見，對(duì)于基礎(chǔ)錨桿，最大加載量為錨桿設(shè)計(jì)荷載的 2 倍。

3.2 GB 50330－2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定

C.2 基本試驗(yàn)：基本試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載不應(yīng)超過桿體標(biāo)準(zhǔn)值的 0.85 倍，普通鋼筋不應(yīng)超過其屈服值0.90 倍。

C.3 驗(yàn)收試驗(yàn)：驗(yàn)收試驗(yàn)荷載對(duì)永久性錨桿為錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的 1.5 倍，對(duì)臨時(shí)性錨桿為 1.2 倍。

對(duì)于基本試驗(yàn)，試驗(yàn)最大加載量無法明確，即保證在桿體不破壞的前提前測出錨桿的極限承載力。對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，應(yīng)根據(jù)錨桿是永久錨桿還是臨時(shí)性錨桿，根據(jù)軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值確定最大加載量。

3.3 JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

4.8.8 條第 4 款規(guī)定：錨桿抗拔承載力檢測值應(yīng)按表 4.8.8 確定。表 4.8.8 如表 1 所示。

表1 抗拔承載力檢測值

5.4.10 條第 1 款規(guī)定：對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)、三級(jí)的土釘墻，土釘抗拔承載力檢測值不應(yīng)小于土釘軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值的 1.3 倍、1.2 倍。

該規(guī)范中未直接區(qū)分基本試驗(yàn)或驗(yàn)收試驗(yàn)，而是將錨桿與土釘分開，根據(jù)基坑安全等級(jí)和軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值確定最大加載量。

GB 50330－2013 和 JGJ 120－2012 中雖然均是根據(jù)軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值乘以一個(gè)系數(shù)確定最大加載量，但一個(gè)根據(jù)錨桿類型，即永久錨桿或臨時(shí)性錨桿來確定，一個(gè)根據(jù)基坑安全等級(jí)來確定，因此并不一致。

3.4 JGJ/T 401－2017《錨桿檢測與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

7.1.3 錨桿驗(yàn)收荷載應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定，且基礎(chǔ)錨桿驗(yàn)收荷載應(yīng)等于抗拔承載力特征值與錨桿抗拔安全系數(shù)的乘積。

根據(jù)該規(guī)范，在進(jìn)行錨桿試驗(yàn)時(shí)，需設(shè)計(jì)明確驗(yàn)收荷載，根據(jù)驗(yàn)收荷載進(jìn)行試驗(yàn)。

3.5 CECS 22∶2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

9.1.1 錨桿的最大試驗(yàn)荷載不宜超過錨桿桿體極限承載力的 0.8 倍。

9.4 驗(yàn)收試驗(yàn)中規(guī)定，永久性錨桿的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的 1.5 倍，臨時(shí)性錨桿的最大試驗(yàn)荷載應(yīng)取錨桿軸向拉力和設(shè)計(jì)值的1.2 倍。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與 GB 50330－2013 規(guī)定較為相似，但最大加載量不是以軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值為基準(zhǔn)而是以設(shè)計(jì)值為基準(zhǔn)。

通過以上比較分析可以總結(jié)，對(duì)于基礎(chǔ)錨桿，最大加載量為錨桿設(shè)計(jì)荷載的 2 倍，對(duì)于支護(hù)工程錨桿，基本試驗(yàn)時(shí)，最大加載值桿體的極限承載力進(jìn)行預(yù)估，通過試驗(yàn)確定錨桿的極限抗拔承載力。驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，即設(shè)計(jì)根據(jù) GB 50330－2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》還是 JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)錨桿類型或基坑安全等級(jí)確定最大加載量。

在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師設(shè)計(jì)的問題若不能針對(duì)不同層次的學(xué)生，將可能導(dǎo)致學(xué)生的發(fā)展不均衡，導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績較弱的學(xué)生無法進(jìn)步，成績較好的學(xué)生得不到提高。因此，教師在設(shè)計(jì)練習(xí)題的過程中要注重層次性。教師可以將學(xué)生分成不同的層次，如：優(yōu)、中、差三種層級(jí)，設(shè)計(jì)習(xí)題要從易到難，安排不同層次的練習(xí)。首先是基礎(chǔ)練習(xí)，主要針對(duì)基礎(chǔ)較弱的學(xué)生；然后是綜合練習(xí)，讓學(xué)生通過小組合作進(jìn)行解決，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，并且可以讓不同層次的學(xué)生進(jìn)行交流，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力；最后就是拓展性問題，讓基礎(chǔ)較好的學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行深入探討，激發(fā)學(xué)生的思維能力。

4 試驗(yàn)方法的選擇

目前，幾本規(guī)范中涉及的檢測方法主要有分級(jí)維持荷載法，單循環(huán)加卸載方法和多循環(huán)加卸載方法。前面已經(jīng)提到，錨桿檢測主要分為基本試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)，在檢測時(shí)選擇，須對(duì)比不同規(guī)范中的要求與區(qū)別。

4.1 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定

附錄 M 巖石錨桿抗拔試驗(yàn)要點(diǎn)，M.0.2 中規(guī)定：試驗(yàn)采用分級(jí)加載，荷載分級(jí)不得少于 8 級(jí)，試驗(yàn)的最大加載量不應(yīng)少于錨桿設(shè)計(jì)荷載的 2 倍。

由此可見，該規(guī)范中不論是基本還是驗(yàn)收試驗(yàn)，均采用分級(jí)維持荷載法，但該規(guī)范針對(duì)的僅是巖石錨桿或者是地基基礎(chǔ)錨桿，對(duì)于邊坡錨桿，該采用何種方法并未明確。

4.2 GB 50330－2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定

C.2.4 規(guī)定：錨桿基本試驗(yàn)應(yīng)采用循環(huán)加、卸載方法。根據(jù)后續(xù)內(nèi)容，該循環(huán)加卸載為多循環(huán)加卸載。

C.3.5 關(guān)于驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)定：前三級(jí)荷載可按試驗(yàn)荷載值的 20 % 施加，以后每級(jí)按 10 % 施加；達(dá)到檢測荷載后觀測 10 min，在 10 min 持荷時(shí)間內(nèi)錨桿的位移量應(yīng)小于 1.0 mm。當(dāng)不能滿足時(shí)持荷至 60 min，錨桿位移量應(yīng)小于 2 mm。卸荷到試驗(yàn)荷載的 0.1 倍并測出矛頭位移。

由此可見，GB 50330－2013 中，對(duì)于基本試驗(yàn)推薦使用多循環(huán)加載法，但對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，則使用分級(jí)維持荷載法。因 GB 50330－2013 主要針對(duì)邊坡工程，因此對(duì)于邊坡錨桿，建議采用此本規(guī)范進(jìn)行檢測。

4.3 JGJ 120－2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

附錄 A 中規(guī)定：錨桿基本試驗(yàn)宜采用多循環(huán)加載法。同時(shí) A.2.4 中規(guī)定亦可采用單循環(huán)加載法。

A.4 驗(yàn)收試驗(yàn)中規(guī)定：錨桿抗拔承載力檢測試驗(yàn)可采用單循環(huán)加載法。

由此可見，在 JGJ 120－2012 中，基本試驗(yàn)推薦使用多循環(huán)加載法，也可采用單循環(huán)加載法，驗(yàn)收試驗(yàn)推薦采用單循環(huán)加載法。同樣，JGJ 120－2012 主要針對(duì)基坑支護(hù)工程。

4.4 JGJ/T 401－2017《錨桿檢測與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

錨桿基本試驗(yàn)加卸載方法的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）支護(hù)錨桿應(yīng)采用多循環(huán)加卸載方法，當(dāng)有成熟的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，鋼筋錨桿也可采用單循環(huán)加卸載法；

2）基礎(chǔ)錨桿應(yīng)采用分級(jí)維持荷載法，也可采用多循環(huán)加卸載法；

3）土釘宜采用單循環(huán)加卸載法；

4）荷載分散性錨桿應(yīng)采用多循環(huán)加卸載法。

錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)加卸載方式的選擇宜符合下列規(guī)定：

1）基礎(chǔ)錨桿宜采用分級(jí)維持荷載法，也可采用多循環(huán)加卸載法；

2）支護(hù)錨桿宜采用單循環(huán)加卸載法，也可采用多循環(huán)加卸載法；

3）土釘宜采用單循環(huán)加卸載法；

4）荷載分散性錨桿應(yīng)采用多循環(huán)加卸載法，也可采用單循環(huán)加卸載法。

4.5 CECS 22：2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定

9.2 基本試驗(yàn)規(guī)定：錨桿極限抗拔試驗(yàn)應(yīng)采用分級(jí)循環(huán)加荷，9.4 驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)定：驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)分級(jí)加荷，初始荷載宜取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的 0.10 倍，分級(jí)加荷值宜取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的 0.50、0.75、1.00、1.20、1.33 和 1.50 倍。加荷至最大試驗(yàn)荷載并觀測10 min，待位移穩(wěn)定后即卸荷至 0.1 倍設(shè)計(jì)值。

由此可見該規(guī)程中，對(duì)于基本試驗(yàn)推薦采用多循環(huán)加載法，對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，推薦采用分級(jí)維持荷載法。

通過以上比較分析可以總結(jié)，對(duì)于基礎(chǔ)錨桿，不論基本試驗(yàn)還是驗(yàn)收試驗(yàn)，均可采用分級(jí)維持荷載法，具體檢測方法可參照 GB 50007－2011 執(zhí)行，對(duì)于支護(hù)工程錨桿，基本試驗(yàn)時(shí)，優(yōu)先選用多循環(huán)加載法，其次選用單循環(huán)加載法。對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，可采用單循環(huán)加載法。

5 結(jié)論

雖然涉及錨桿檢測規(guī)范眾多，給檢測人員帶來很大困擾，尤其是最大加載量和檢測方法，但通過比較分析，對(duì)于檢測時(shí)的最大加載量和檢測方法可以得出如下結(jié)論。

1）對(duì)于基礎(chǔ)錨桿，最大加載量為錨桿設(shè)計(jì)荷載的2 倍，對(duì)于支護(hù)工程錨桿，基本試驗(yàn)時(shí)，最大加載值桿體的極限承載力進(jìn)行預(yù)估，通過試驗(yàn)確定錨桿的極限抗拔承載力。驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，即設(shè)計(jì)根據(jù)GB 50330－2013 還是 JGJ 120－2012 進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)錨桿類型或基坑安全等級(jí)確定最大加載量。

2）對(duì)于基礎(chǔ)錨桿，不論基本試驗(yàn)還是驗(yàn)收試驗(yàn)，均可采用分級(jí)維持荷載法，具體檢測方法可參照GB 50007－2011 執(zhí)行，對(duì)于支護(hù)工程錨桿，基本試驗(yàn)時(shí)，優(yōu)先選用多循環(huán)加載法，其次選用單循環(huán)加載法。對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，可采用單循環(huán)加載法。