摘要：本文通過對幾本規(guī)范關(guān)于錨桿抗拔試驗規(guī)定的對比分析，在認(rèn)識目前我國巖土工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，主要探討錨桿試驗中桿體彈性伸長量的計算意義，錨頭位移相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定以及試驗工作中對不同規(guī)范的針對性選擇問題，力求使試驗人員對錨桿抗拔試驗在面對眾多試驗規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時能有較清楚的認(rèn)識。
引言
錨桿是將拉力傳遞到穩(wěn)定的巖層或土層的錨固體系，一般采用鋼絞線、鋼筋、特制鋼管等鋼材做桿體材料，當(dāng)桿體材料采用高強鋼絲束、鋼絞線時，也稱為錨索。它是巖土錨固技術(shù)的主要構(gòu)件，依賴與周圍巖土層的抗剪強度傳遞拉力或使地層本身得到加固[1]。在錨桿的設(shè)計施工過程中，錨桿的試驗非常重要，也是有關(guān)錨桿規(guī)程規(guī)范中必不可少的內(nèi)容。為確定錨桿的極限承載力、驗證錨桿設(shè)計參數(shù)及施工工藝的合理性，檢驗錨桿的工作質(zhì)量是否滿足設(shè)計要求等，需要對錨桿進(jìn)行相應(yīng)的試驗。錨桿試驗主要有基本試驗、驗收試驗及蠕變試驗，其中基本試驗和驗收試驗是工程中較常遇到的兩種試驗，本文主要探討上述兩種試驗在基坑及邊坡工程土層錨桿中的應(yīng)用。
1錨桿抗拔試驗的規(guī)范技術(shù)要求
涉及到錨桿抗拔試驗規(guī)定的相關(guān)規(guī)范眾多，按規(guī)范施行時間先后順序列舉若干：①《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（YB9258-97）、②《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）、③《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）、④《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB5007-2002）、⑤《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）、⑥《高層建筑巖土工程勘察規(guī)范》（JGJ72-2004）、⑦《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）。根據(jù)各規(guī)范規(guī)定上述規(guī)范中適用于基坑工程的有（以下按序號簡稱各規(guī)范）①、②、④，適用于邊坡工程的有③、⑤，規(guī)范⑥適用于結(jié)構(gòu)的抗浮工程，而規(guī)范⑦適用于所有巖土工程錨固，其中規(guī)范④、⑥僅有基本試驗規(guī)定。從這些規(guī)范對試驗的要求中可以看出，無論是基本試驗還是驗收試驗，各規(guī)范在試驗方法、試驗最大荷載、加荷分級、變形觀測時間、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)、承載力取值等規(guī)定上均有所不同。但仔細(xì)對照也不難發(fā)現(xiàn)對于基本試驗，①、④、⑦規(guī)范的試驗要求基本相同，②、③的規(guī)定也大體一致，而對于驗收試驗各規(guī)范的細(xì)節(jié)要求多有不同。
1.1基本試驗
錨桿基本試驗主要是確定錨桿的極限抗拔力和錨桿參數(shù)的合理性，掌握錨桿抵抗破壞的安全程度。為了達(dá)到區(qū)分錨桿在不同等級荷載作用下的彈性位移和塑性位移，以判斷錨桿參數(shù)合理性和確定錨桿極限拉力的目的，錨桿抗拔基本試驗采用循環(huán)加、卸荷法。從表1中可以看出，最大試驗荷載一般取桿體強度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8（或0.9）倍，或取設(shè)計預(yù)估的破壞荷載值；加載增量及循環(huán)次數(shù)略有不同，但均采用等量對稱加卸荷，初始荷載及最后卸荷等級均為0.1倍試驗最大荷載；位移觀測時間稍有不同，但每級加荷穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)均一樣。另外各規(guī)范對試驗錨桿的破壞標(biāo)準(zhǔn)一致，即后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級荷載產(chǎn)生的位移增量的2倍；某級荷載下錨頭總位移不收斂；錨桿桿體被拉斷或錨頭總位移超過設(shè)計允許位移值。錨桿極限承載力規(guī)定取破壞荷載的前一級荷載值。
1.2驗收試驗
驗收試驗的目的是檢驗施工質(zhì)量是否滿足設(shè)計要求。錨桿抗拔驗收試驗采用分級加荷方法，主要需確定最大試驗荷載、加載分級、觀測時間及方法。從表2中可以看出，最大試驗荷載取錨桿軸向拉力設(shè)計值的（1.0～1.5）倍，分級荷載增量取最大試驗荷載的（0.1～0.25）倍不等，每級荷載觀測5～15min。雖然各規(guī)范試驗方法要求有不同，但驗收標(biāo)準(zhǔn)一致，即在最大試驗荷載作用下錨頭位移相對穩(wěn)定；試驗測得的彈性位移應(yīng)大于自由段長度理論彈性伸長量的80%，且小于自由段長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長量。
2分析與探討
2.1錨桿理論彈性伸長量及其計算
對拉力型錨桿的基本試驗或驗收試驗，規(guī)范對試驗測得的彈性位移量均作出了規(guī)定，即應(yīng)大于相同荷載下桿體自由段長度理論彈性伸長量的80%，且小于自由段長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長量。錨桿抗拔試驗中為保證試驗設(shè)備的對中，一般卸荷時荷載沒有降低到零，而是回到初始荷載（0.1倍最大試驗荷載），因此彈性位移量為測得的總位移量減去荷載卸至初始荷載時測得的位移量（即塑性位移）。
?。?）桿體彈性伸長量的理論計算
L：錨桿的彈性伸長量計算長度，可根據(jù)計算對象不同分別取L=Lf（自由段長度）或L=Lf+La/2（錨固段長度一半）。
E：預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量。
A：預(yù)應(yīng)力筋的截面面積。
由于對實測彈性位移量大小作出規(guī)定的目的是通過與桿體的理論彈性伸長量的對比，分析桿體自由段長度和錨固段長度是否符合設(shè)計要求。因此在計算理論伸長量時，即使是錨固段部分，公式中的E、A仍應(yīng)當(dāng)取桿體的參數(shù)值。
?。?）錨桿試驗結(jié)果的整理與分析
根據(jù)現(xiàn)場試驗得出的荷載～位移值，錨桿試驗應(yīng)繪制荷載～位移（P～S）曲線，基本試驗尚應(yīng)提供荷載～彈性位移（P～Se）曲線和荷載～塑性位移（P～Sp）曲線。廣州某基坑工程錨桿抗拔基本試驗與驗收試驗曲線。錨桿設(shè)計參數(shù)為孔徑Φ150mm，錨桿長度32m，錨固段長26m，桿體采用4×7Φ5鋼絞線。
?。?）錨桿桿體彈性位移量規(guī)定的意義
試驗測得的彈性位移量應(yīng)大于桿體自由段理論彈性伸長量的80%，小于桿體自由段與1/2錨固段之和的理論彈性伸長量，規(guī)范規(guī)定的意義在于驗證錨桿自由段和錨固段長度是否與設(shè)計基本相符，為基本試驗或驗收試驗是否真實反映設(shè)計意圖作出判斷。對于基本試驗，當(dāng)桿體彈性伸長量不滿足規(guī)定要求時，說明試驗錨桿的自由段或錨固段長度與設(shè)計值有較大誤差，試驗不能真實反映設(shè)計錨桿的質(zhì)量和承載力儲備，影響到試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，失去了基本試驗作為檢驗錨桿性能全面試驗的意義。對于驗收試驗，當(dāng)不滿足規(guī)定要求時，或者說明自由段長度小于設(shè)計值，使用中當(dāng)出現(xiàn)錨桿位移時將增加錨桿的預(yù)應(yīng)力損失，或者表明在相當(dāng)長范圍內(nèi)，錨固段注漿體與桿體間的粘結(jié)作用已被破壞，錨桿的承載力已嚴(yán)重不足。均應(yīng)判為不合格錨桿。2.2錨頭位移相對穩(wěn)定的規(guī)定
錨桿驗收試驗中規(guī)范規(guī)定合格錨桿必須滿足在最大試驗荷載作用下，錨頭位移相對穩(wěn)定。但錨頭位移相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定卻相當(dāng)不明確。《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（YB9258-97）、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）對此無明確規(guī)定?！稁r土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）[2]與《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）[3]規(guī)定明確。前者規(guī)定試驗中“最后一級試驗荷載應(yīng)維持10min，如在1～10min內(nèi)錨頭位移增量超過1.0mm，則該級荷載應(yīng)再維持50min，并在15，20，30，45和60min時記錄錨頭位移增量”。當(dāng)“在最后一級荷載作用下1～10min錨桿蠕變量不大于1.0mm，如超過，則6～60min內(nèi)錨桿蠕變量不大于2.0mm”時則試驗錨桿驗收合格。后者也有類似規(guī)定，且屬該規(guī)范強制性條文。規(guī)定“最后一級試驗荷載應(yīng)維持10min。如果在1～10min內(nèi)位移量超過1.0mm，則該級荷載應(yīng)再維持50min并在15，20，25，30，45和60min時記錄其位移量”。當(dāng)滿足“最后一級荷載作用下的位移觀測期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定或2h蠕變量不大于2.0mm。”則試驗錨桿合格。對比規(guī)范的前后規(guī)定，可以發(fā)現(xiàn)一些不協(xié)調(diào)的地方，如（CECS22：2005）中由于試驗階段并末明確規(guī)定在第6min測讀位移，而判定標(biāo)準(zhǔn)中采用了6～60min的錨桿蠕變量。同樣（GB50086-2001）中最后一級試驗荷載最長觀測時間規(guī)定為60min，但在判別標(biāo)準(zhǔn)中采用了最后一級2h的蠕變量作為判別依據(jù)，均顯前后不一致。此外前述各規(guī)范中對驗收試驗的最大試驗荷載的規(guī)定也不盡相同，從錨桿軸向拉力設(shè)計值的1.0～1.5倍均有。由于錨桿抗拔驗收試驗本質(zhì)上是對錨桿施加大于設(shè)計軸向拉力值的短期荷載以驗證其在超過設(shè)計拉力并接近極限拉力條件下的工作性能進(jìn)而確定其是否合格的一種判定性試驗，因此對試驗的最大荷載，永久性錨桿采用軸向拉設(shè)計值的1.5倍，臨時性錨桿采用1.2倍進(jìn)行試驗比較合適。在明確最大試驗荷載情況下，再統(tǒng)一規(guī)定最大試驗荷載作用下錨頭位移相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，如1～10min內(nèi)錨頭位移增量不大于1.0mm，若超過則2h蠕變量不大于2.0min作為判定穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，這與目前國內(nèi)外多數(shù)規(guī)范的位移穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定比較一致。
3結(jié)語
在論及我國規(guī)范現(xiàn)狀時對巖土工程技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方面的高度不一致表示了看法。我國不同規(guī)范之間，對同一技術(shù)問題作出相互不協(xié)調(diào)的技術(shù)規(guī)定，已經(jīng)是一種常態(tài)。由于巖土錨固技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，目前已大量在基坑、邊坡、隧洞工程及地下結(jié)構(gòu)抗浮工程中使用，因此對于工程中錨桿抗拔試驗的規(guī)范選用，應(yīng)基于如下原則：首先應(yīng)明確錨桿使用的工程類型，再按使用年限根據(jù)其是臨時性還是永久性錨桿來確定適用規(guī)范，同時盡量與工程設(shè)計采用同一規(guī)范，以保持荷載、抗力及其他技術(shù)要求的統(tǒng)一性
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