成都某項(xiàng)目擴(kuò)大頭抗浮錨桿與常規(guī)錨桿承載力比較分析

【摘 要】結(jié)合成都某工程實(shí)例，對(duì)擴(kuò)大頭與常規(guī)工程錨桿進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，以測(cè)定其極限承載力，分析判斷擴(kuò)頭段對(duì)承載力發(fā)揮的影響，比較拉壓型錨桿的承載性能與純受拉型錨桿的優(yōu)劣，對(duì)今后成都地區(qū)抗浮錨桿設(shè)計(jì)提供些許建議。

【關(guān)鍵詞】抗浮錨桿； 破壞性試驗(yàn)； 擴(kuò)大頭； 拉力型錨桿； 拉壓型錨桿

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU94+3.9【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

0 引言

當(dāng)存在地下水時(shí)且水位較高時(shí)，建筑的結(jié)構(gòu)自重尤其地下室區(qū)域無(wú)法平衡地下水的上浮力，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常會(huì)設(shè)計(jì)抗浮錨桿或抗拔樁作為抗浮措施，以免建筑結(jié)構(gòu)上浮破壞。

抗浮錨桿一端錨固在建筑物底板，另一端錨固在地基土中，整體受力機(jī)理為將地下水浮力傳遞至地基土內(nèi)，以錨固力來(lái)平衡地下水的浮力。成都地區(qū)抗浮錨桿通常設(shè)計(jì)為等直徑，基本試驗(yàn)試驗(yàn)荷載為承載力特征值的兩倍，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理。

本文通過(guò)對(duì)擴(kuò)大頭及常規(guī)錨桿進(jìn)行基本試驗(yàn)即破壞性試驗(yàn)，以判斷其極限承載力，分析比較其承載力大小。對(duì)擴(kuò)大頭錨桿及常規(guī)錨桿拉拔試驗(yàn)測(cè)得的極限承載力結(jié)果總結(jié)分析后，為今后成都地區(qū)抗浮錨桿設(shè)計(jì)提出些許建議。

1 工程概況

擬建場(chǎng)地位于成都市成華區(qū)迎暉路北側(cè)，交通十分方便。地貌單元屬岷江水系Ⅲ級(jí)階地（臺(tái)地）。

擬建主樓部分的層高為39～47層，鋼筋混凝土框架～核心筒體系；裙樓層高3～4層，框架結(jié)構(gòu)；設(shè)三層地下室。項(xiàng)目±0.0為絕對(duì)高程509.3 m，抗浮設(shè)防水位為507.8 m，根據(jù)設(shè)計(jì)要求抗浮分三個(gè)區(qū)，一區(qū)抗浮標(biāo)準(zhǔn)值為101 kN/m2，二區(qū)抗浮標(biāo)準(zhǔn)值為86 kN/m2，三區(qū)抗浮標(biāo)準(zhǔn)值為70 kN/m2。

經(jīng)勘察查明，在勘探深度范圍內(nèi)主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、第四系中更新統(tǒng)冰水沉積層（Q2fgl）和白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖（K2g）組成。

本場(chǎng)地屬岷江水系Ⅲ級(jí)階地（臺(tái)地），地下水類(lèi)型包括上層滯水以及基巖裂隙水。

2 抗浮錨桿（試驗(yàn)錨桿）設(shè)計(jì)方案

錨桿設(shè)計(jì)采用JGJ 476-2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

擴(kuò)大頭錨桿的錨桿錨固段長(zhǎng)7.5 m，構(gòu)造段長(zhǎng)0.5 m，普通段孔徑200 mm，擴(kuò)大頭段孔徑400 mm，擴(kuò)大頭長(zhǎng)度2 500 mm，錨桿外露長(zhǎng)度1 m，鋼筋總長(zhǎng)度9.0 m（圖1～圖3）。

常規(guī)錨桿的錨桿錨固段長(zhǎng)7.5 m，構(gòu)造段長(zhǎng)0.5 m，孔徑200 mm，錨桿外露長(zhǎng)度1 m，鋼筋總長(zhǎng)度9.0 m。

本次抗浮錨桿設(shè)計(jì)位置選取典型不利地層中，距離較小，地層差異小，，常規(guī)錨固段孔徑為200 mm，擴(kuò)大段錨固段孔徑為400 mm。

設(shè)計(jì)要求基本試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，錨桿桿體配筋為5根28 mm三級(jí)螺紋鋼，相應(yīng)的對(duì)基本試驗(yàn)要求相對(duì)嚴(yán)格，預(yù)計(jì)基本試驗(yàn)最大抗拔力大于1 000 kN，而開(kāi)挖后地基土為黏性土層，不能滿足檢測(cè)試驗(yàn)荷載要求，本次錨桿檢測(cè)須對(duì)檢測(cè)的地基土進(jìn)行加固處理，采用微型樁進(jìn)行加固，樁徑200 mm，進(jìn)入基巖后擴(kuò)孔到400 mm，且樁端進(jìn)入中等風(fēng)化巖不少于300 mm，樁身材料采用水泥結(jié)石體強(qiáng)度不低于30 MPa。

3 錨桿抗拔破壞性試驗(yàn)

本次抗浮錨桿基本試驗(yàn)按照《錨桿檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T401-2017）進(jìn)行，設(shè)計(jì)要求進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。依據(jù)JGJ/T 401-2017規(guī)程第5.1.3.3條，錨桿基本試驗(yàn)最大試驗(yàn)荷載預(yù)估值不應(yīng)超過(guò)桿體屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍（本次抗浮錨桿均采用5根28 mm三級(jí)螺紋鋼筋，因此預(yù)估最大試驗(yàn)荷載約為1 385.6 kN），實(shí)驗(yàn)采用分級(jí)循環(huán)加、卸荷試驗(yàn)方法，分為6個(gè)循環(huán)（圖4、圖5、表1）。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

5根抗浮錨桿均設(shè)置于不利區(qū)域典型地層中，距離較小，地層差異小，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比性較強(qiáng)。D2-1、D2-2、D2-3以上3根擴(kuò)大頭抗浮錨桿極限承載力均為974 kN；D2-4、D2-5以上2根常規(guī)抗浮錨桿極限承載力相較擴(kuò)大頭錨桿略低，均為696 kN。擴(kuò)大頭抗浮錨桿與常規(guī)錨桿極限承載力相差278 kN，相較常規(guī)錨桿極限承載力提高了將近40%。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)頭段將傳統(tǒng)的受拉型錨桿轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓑盒湾^桿，一定程度提高了錨桿的抗拔力。在錨桿拉拔試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)大頭增大了錨固體與巖土體的接觸面積，整體增大了側(cè)向抗剪力，而擴(kuò)大頭端部通過(guò)擠壓巖土體，將一部分上拔力傳遞給周?chē)鷰r土體。

而本次擴(kuò)大頭錨桿擴(kuò)大頭直徑及長(zhǎng)度與常規(guī)錨桿相比，擴(kuò)大程度中等，但破壞性試驗(yàn)結(jié)果表明擴(kuò)大頭能夠較高、較穩(wěn)定的提高抗浮錨桿的承載力。

5 結(jié)論

（1）當(dāng)項(xiàng)目地下水位高，周邊環(huán)境變化大，地層條件相對(duì)而言較好，成孔容易的地層，抗浮錨桿的設(shè)計(jì)可采用擴(kuò)大頭來(lái)提高抗拔力，一定程度上節(jié)約了錨桿長(zhǎng)度及錨桿數(shù)量，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）在進(jìn)行擴(kuò)大頭抗浮錨桿破壞性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置不同孔徑及長(zhǎng)度的擴(kuò)大頭抗浮錨桿，同時(shí)增加試驗(yàn)數(shù)量，比較不同擴(kuò)大頭對(duì)抗拔承載力提高的幅度，進(jìn)一步選擇合理，經(jīng)濟(jì)的錨桿類(lèi)型，應(yīng)用實(shí)際工程中。

（3）在進(jìn)行抗浮錨桿的破壞性試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大抗浮錨桿孔徑與配筋，在拉拔試驗(yàn)中以將錨固體與巖土體之間的作用力完全發(fā)揮出來(lái)，以精確地測(cè)得抗浮錨桿的極限承載力。

（4）抗浮錨桿應(yīng)進(jìn)行基本試驗(yàn)，有條件的應(yīng)進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，以精確的測(cè)得極限承載力，以供設(shè)計(jì)單位參考，提高設(shè)計(jì)方案的合理性，經(jīng)濟(jì)性。

（5）在進(jìn)行破壞性試驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)主體設(shè)計(jì)單位要求及地勘報(bào)告對(duì)抗浮錨桿極限承載力計(jì)算，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)一步優(yōu)化抗浮錨桿的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程： CECS 22：2005［S］.北京.中國(guó)計(jì)劃出版社，2005.

［2］ 錨桿檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程： JGJ/T401-2017 ［S］.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

［3］ 巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范： GB 50086-2015［S］.北京.中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

［4］ 四川省建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程： DBJ51 014-2021［S］.成都.西南交通大學(xué)出版社，2021.

［5］ 建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： JGJ476-2019［S］.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019.

［作者簡(jiǎn)介］牛亞平（1990—），男，本科，工程師，主要從事巖土工程專(zhuān)業(yè)工作。