摘要：本文通過對(duì)幾本規(guī)范關(guān)于錨桿抗拔試驗(yàn)規(guī)定的對(duì)比分析，在認(rèn)識(shí)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(yàn)中桿體彈性伸長(zhǎng)量的計(jì)算意義，錨頭位移相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定以及試驗(yàn)工作中對(duì)不同規(guī)范的針對(duì)性選擇問題，力求使試驗(yàn)人員對(duì)錨桿抗拔試驗(yàn)在面對(duì)眾多試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)時(shí)能有較清楚的認(rèn)識(shí)。
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(qiáng)鋼絲束、鋼絞線時(shí)，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(qiáng)度傳遞拉力或使地層本身得到加固[1]。在錨桿的設(shè)計(jì)施工過程中，錨桿的試驗(yàn)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(yàn)證錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝的合理性，檢驗(yàn)錨桿的工作質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求等，需要對(duì)錨桿進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。錨桿試驗(yàn)主要有基本試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)及蠕變?cè)囼?yàn)，其中基本試驗(yàn)和驗(yàn)收試驗(yàn)是工程中較常遇到的兩種試驗(yàn)，本文主要探討上述兩種試驗(yàn)在基坑及邊坡工程土層錨桿中的應(yīng)用。
1錨桿抗拔試驗(yàn)的規(guī)范技術(shù)要求
涉及到錨桿抗拔試驗(yàn)規(guī)定的相關(guān)規(guī)范眾多，按規(guī)范施行時(shí)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(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）、③《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）、④《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(hào)簡(jiǎn)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(yàn)規(guī)定。從這些規(guī)范對(duì)試驗(yàn)的要求中可以看出，無論是基本試驗(yàn)還是驗(yàn)收試驗(yàn)，各規(guī)范在試驗(yàn)方法、試驗(yàn)最大荷載、加荷分級(jí)、變形觀測(cè)時(shí)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(duì)照也不難發(fā)現(xiàn)對(duì)于基本試驗(yàn)，①、④、⑦規(guī)范的試驗(yàn)要求基本相同，②、③的規(guī)定也大體一致，而對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)各規(guī)范的細(xì)節(jié)要求多有不同。
1.1基本試驗(yàn)
錨桿基本試驗(yàn)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(jí)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(yàn)采用循環(huán)加、卸荷法。從表1中可以看出，最大試驗(yàn)荷載一般取桿體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.8（或0.9）倍，或取設(shè)計(jì)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(duì)稱加卸荷，初始荷載及最后卸荷等級(jí)均為0.1倍試驗(yàn)最大荷載；位移觀測(cè)時(shí)間稍有不同，但每級(jí)加荷穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)均一樣。另外各規(guī)范對(duì)試驗(yàn)錨桿的破壞標(biāo)準(zhǔn)一致，即后一級(jí)荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量達(dá)到或超過前一級(jí)荷載產(chǎn)生的位移增量的2倍；某級(jí)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(jì)允許位移值。錨桿極限承載力規(guī)定取破壞荷載的前一級(jí)荷載值。
1.2驗(yàn)收試驗(yàn)
驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。錨桿抗拔驗(yàn)收試驗(yàn)采用分級(jí)加荷方法，主要需確定最大試驗(yàn)荷載、加載分級(jí)、觀測(cè)時(shí)間及方法。從表2中可以看出，最大試驗(yàn)荷載取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的（1.0～1.5）倍，分級(jí)荷載增量取最大試驗(yàn)荷載的（0.1～0.25）倍不等，每級(jí)荷載觀測(cè)5～15min。雖然各規(guī)范試驗(yàn)方法要求有不同，但驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一致，即在最大試驗(yàn)荷載作用下錨頭位移相對(duì)穩(wěn)定；試驗(yàn)測(cè)得的彈性位移應(yīng)大于自由段長(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)量的80%，且小于自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)量。
2分析與探討
2.1錨桿理論彈性伸長(zhǎng)量及其計(jì)算
對(duì)拉力型錨桿的基本試驗(yàn)或驗(yàn)收試驗(yàn)，規(guī)范對(duì)試驗(yàn)測(cè)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(zhǎng)度理論彈性伸長(zhǎng)量的80%，且小于自由段長(zhǎng)度與1/2錨固段長(zhǎng)度之和的理論彈性伸長(zhǎng)量。錨桿抗拔試驗(yàn)中為保證試驗(yàn)設(shè)備的對(duì)中，一般卸荷時(shí)荷載沒有降低到零，而是回到初始荷載（0.1倍最大試驗(yàn)荷載），因此彈性位移量為測(cè)得的總位移量減去荷載卸至初始荷載時(shí)測(cè)得的位移量（即塑性位移）。
?。?）桿體彈性伸長(zhǎng)量的理論計(jì)算
L：錨桿的彈性伸長(zhǎng)量計(jì)算長(zhǎng)度，可根據(jù)計(jì)算對(duì)象不同分別取L=Lf（自由段長(zhǎng)度）或L=Lf+La/2（錨固段長(zhǎng)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(duì)實(shí)測(cè)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(zhǎng)量的對(duì)比，分析桿體自由段長(zhǎng)度和錨固段長(zhǎng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。因此在計(jì)算理論伸長(zhǎng)量時(shí)，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(yàn)結(jié)果的整理與分析
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出的荷載～位移值，錨桿試驗(yàn)應(yīng)繪制荷載～位移（P～S）曲線，基本試驗(yàn)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(yàn)與驗(yàn)收試驗(yàn)曲線。錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)為孔徑Φ150mm，錨桿長(zhǎng)度32m，錨固段長(zhǎng)26m，桿體采用4×7Φ5鋼絞線。
（3）錨桿桿體彈性位移量規(guī)定的意義
試驗(yàn)測(cè)得的彈性位移量應(yīng)大于桿體自由段理論彈性伸長(zhǎng)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(zhǎng)量，規(guī)范規(guī)定的意義在于驗(yàn)證錨桿自由段和錨固段長(zhǎng)度是否與設(shè)計(jì)基本相符，為基本試驗(yàn)或驗(yàn)收試驗(yàn)是否真實(shí)反映設(shè)計(jì)意圖作出判斷。對(duì)于基本試驗(yàn)，當(dāng)桿體彈性伸長(zhǎng)量不滿足規(guī)定要求時(shí)，說明試驗(yàn)錨桿的自由段或錨固段長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)值有較大誤差，試驗(yàn)不能真實(shí)反映設(shè)計(jì)錨桿的質(zhì)量和承載力儲(chǔ)備，影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，失去了基本試驗(yàn)作為檢驗(yàn)錨桿性能全面試驗(yàn)的意義。對(duì)于驗(yàn)收試驗(yàn)，當(dāng)不滿足規(guī)定要求時(shí)，或者說明自由段長(zhǎng)度小于設(shè)計(jì)值，使用中當(dāng)出現(xiàn)錨桿位移時(shí)將增加錨桿的預(yù)應(yīng)力損失，或者表明在相當(dāng)長(zhǎng)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(duì)穩(wěn)定的規(guī)定
錨桿驗(yàn)收試驗(yàn)中規(guī)范規(guī)定合格錨桿必須滿足在最大試驗(yàn)荷載作用下，錨頭位移相對(duì)穩(wěn)定。但錨頭位移相對(duì)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(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）對(duì)此無明確規(guī)定。《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）[2]與《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）[3]規(guī)定明確。前者規(guī)定試驗(yàn)中“最后一級(jí)試驗(yàn)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(jí)荷載應(yīng)再維持50min，并在15，20，30，45和60min時(shí)記錄錨頭位移增量”。當(dāng)“在最后一級(jí)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(shí)則試驗(yàn)錨桿驗(yàn)收合格。后者也有類似規(guī)定，且屬該規(guī)范強(qiáng)制性條文。規(guī)定“最后一級(jí)試驗(yàn)荷載應(yīng)維持10min。如果在1～10min內(nèi)位移量超過1.0mm，則該級(jí)荷載應(yīng)再維持50min并在15，20，25，30，45和60min時(shí)記錄其位移量”。當(dāng)滿足“最后一級(jí)荷載作用下的位移觀測(cè)期內(nèi)，錨頭位移穩(wěn)定或2h蠕變量不大于2.0mm。”則試驗(yàn)錨桿合格。對(duì)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(yàn)階段并末明確規(guī)定在第6min測(cè)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(jí)試驗(yàn)荷載最長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間規(guī)定為60min，但在判別標(biāo)準(zhǔn)中采用了最后一級(jí)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(duì)驗(yàn)收試驗(yàn)的最大試驗(yàn)荷載的規(guī)定也不盡相同，從錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.0～1.5倍均有。由于錨桿抗拔驗(yàn)收試驗(yàn)本質(zhì)上是對(duì)錨桿施加大于設(shè)計(jì)軸向拉力值的短期荷載以驗(yàn)證其在超過設(shè)計(jì)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(yàn)，因此對(duì)試驗(yàn)的最大荷載，永久性錨桿采用軸向拉設(shè)計(jì)值的1.5倍，臨時(shí)性錨桿采用1.2倍進(jìn)行試驗(yàn)比較合適。在明確最大試驗(yàn)荷載情況下，再統(tǒng)一規(guī)定最大試驗(yàn)荷載作用下錨頭位移相對(duì)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(shí)對(duì)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(duì)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(duì)于工程中錨桿抗拔試驗(yàn)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(shí)性還是永久性錨桿來確定適用規(guī)范，同時(shí)盡量與工程設(shè)計(jì)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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