摘要：
拉力分散型錨桿又稱內(nèi)錨段分層固結(jié)式錨桿，是將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分為數(shù)組，并被分層固結(jié)在錨孔不同深度處，不同組的鋼絞線不等長(zhǎng)，然后將各組鋼絞線末端按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度錨固在土體或巖體中。當(dāng)孔內(nèi)注漿后，預(yù)應(yīng)力通過(guò)鋼絞線與漿體粘結(jié)力傳遞給加固體，分散在整個(gè)錨固段上，從而提供錨固力，使應(yīng)力變分散、減小，從而確保錨固體不受破壞。
緒論
通常灌漿式錨桿根據(jù)桿件的結(jié)構(gòu)形式和安裝方法可分為三種類型：拉力型、壓力型和剪力型。拉力型錨桿因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，應(yīng)用最為廣泛。拉力分散型錨桿為拉力型的一種，又稱為錨段分層固結(jié)式錨桿，是將預(yù)應(yīng)力鋼絞線分為數(shù)組，分段固結(jié)在錨孔不同深度處，同組的預(yù)應(yīng)力鋼絞線彼此等長(zhǎng)，不同組的鋼絞線不等長(zhǎng)，然后將各組鋼絞線末端按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度錨固在土體或巖體中。當(dāng)孔內(nèi)注漿后，預(yù)應(yīng)力通過(guò)鋼絞線與漿體粘結(jié)力傳遞給加固體，分散在整個(gè)錨固段上，從而提供錨固力，使應(yīng)力變分散、減小，從而確保錨固體不受破壞。
本文通過(guò)拉力分散型錨桿在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例，介紹了其受力特點(diǎn)、作用機(jī)理等，總結(jié)拉力分散型錨桿承載力高、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，為其越來(lái)越廣泛的工程應(yīng)用提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
1工作機(jī)理
據(jù)Lutz（1967）、Hanson（1969）、Goto（1971）［1］等研究認(rèn)為，錨桿表面存在著微觀粗糙皺曲，漿體圍繞著錨桿形成灌漿柱，在破壞前錨桿和灌漿體之間的結(jié)合力發(fā)揮作用；當(dāng)錨桿和漿體發(fā)生一定的相對(duì)位移后，兩者界面部位發(fā)生破壞，這時(shí)錨索和灌漿體之間的摩擦阻力發(fā)揮主要作用，且摩擦阻力隨灌漿體的剪脹而增加，增大錨桿表面的粗糙度則能夠提高摩擦阻力。
普通拉力型錨桿在一個(gè)錨孔里的桿體只有一個(gè)固定長(zhǎng)度的錨固段和自由段（桿體可能由一根或數(shù)根鋼筋、鋼絞線等組成），受荷時(shí)，錨桿的軸力是遞減的，荷載不能均勻地分布在錨固段上，而是主要集中在錨固端附近的較小范圍內(nèi)，應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)較大的峰值，整個(gè)錨固段受力不均，不能有效地利用巖土體本身的強(qiáng)度；另外，通常隨著荷載的增加，荷載在傳遞至錨固段最遠(yuǎn)端之前，錨固體與巖土體間或與桿體間的粘結(jié)效應(yīng)已經(jīng)弱化甚至失效，因此當(dāng)錨桿長(zhǎng)度增加到某一臨界值后，其長(zhǎng)度的增加并不能提高承載力。
拉力分散型錨桿將同一錨孔內(nèi)的錨桿桿體進(jìn)行分組，每組桿體根據(jù)設(shè)計(jì)條件、地層情況分別分配不同長(zhǎng)度的錨固段和自由段（可鎖定不同的荷載值），各組錨桿構(gòu)造同普通拉力型錨桿。受荷時(shí)，各組錨桿分別只承擔(dān)總荷載的一部分，將較大的荷載分散至各組錨桿不同深度的錨固體上，如此相對(duì)于此錨孔而言，應(yīng)力分布便比較均勻，避免了應(yīng)力集中現(xiàn)象，可充分調(diào)用整個(gè)錨固段范圍內(nèi)的地層強(qiáng)度，有效地提高錨桿承載力。
2受力分析
在現(xiàn)行的很多規(guī)范里，錨桿設(shè)計(jì)都假定錨固段與土體的粘結(jié)力是均勻分布的，并且錨固力與錨固段長(zhǎng)度成線性比例，而在實(shí)際工程中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)則表明粘結(jié)力不是均勻分布的，并且存在極限錨固長(zhǎng)度。
而拉力分散型錨桿在構(gòu)造上做了小小的變動(dòng)，巧妙地克服了上述不足，其基本構(gòu)造及剪應(yīng)力分布。
對(duì)此，利用Mindlin半空間問(wèn)題的位移解，導(dǎo)出了全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿外端受拉拔條件下沿桿長(zhǎng)應(yīng)力分布的彈性解，分析了拉力型錨桿的受力分布。認(rèn)為對(duì)于拉力分散型錨桿錨固段的受力狀態(tài)，與錨桿的預(yù)應(yīng)力張拉工藝有較大的關(guān)系，如單根循環(huán)張拉、分組張拉或整體張拉對(duì)錨固段的應(yīng)力分布有很大的影響。由于自由段長(zhǎng)度不同，整體張拉時(shí)靠近錨固外端的錨固分段受力較大，而自由段越大的錨固分段受力則越小。當(dāng)自由段摩阻較小時(shí)，單根多循環(huán)張拉能使得各鋼絞線受力均勻，這時(shí)拉力分散型各錨固段的受力基本相等，其錨固段的剪應(yīng)力分布等于各段剪應(yīng)力分布的疊加，拉力分散錨固型的最大剪應(yīng)力是拉力集中錨固型最大剪應(yīng)力的1/N（N為分散錨固段的組數(shù)）。從這一意義來(lái)看，只要滿足結(jié)構(gòu)的要求，段數(shù)越多，受力越均勻，錨固形式越合理。
基于此，程良奎（2001）［3］認(rèn)為，在計(jì)算拉力分散型錨桿承載力應(yīng)引入錨固長(zhǎng)度有效因子，修正錨桿承載力計(jì)算公式為：Tu=π*D*L*ω*qs（2-1）
式中L——錨桿的錨固長(zhǎng)度D——錨固體直徑
ω——錨固長(zhǎng)度有效因子qs——粘結(jié)強(qiáng)度
拉力分散型錨桿錨固段長(zhǎng)度在理論上是沒(méi)有限制的，承載力可隨錨固段長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而成比例的提高，與普通拉力型錨桿相比，承載力可提高30%～200%。
3工程實(shí)例
3.1工程概況
項(xiàng)目位于北京市朝陽(yáng)區(qū)大望橋之東南角，地上由南北兩棟公寓組成，樓高分別為155、180m，地下設(shè)四層地下室。項(xiàng)目基坑尺寸約為131.5×146.1m，埋深21.43m，共設(shè)計(jì)拉力分散型錨桿1060根。
工程地質(zhì)條件：場(chǎng)區(qū)地表下約1m為雜填土、房渣土，其下為第四紀(jì)沉積的粘性土、粉土、砂土及砂卵石互層?；滓苑弁翞橹鳌?/div>
水文地質(zhì)條件：上層滯水水位埋深約7.70m；層間潛水水位埋深為14.20～15.10m；承壓水頭埋深為18.30～21.00m?；娱_挖受此三層水的影響。
3.2支護(hù)設(shè)計(jì)
綜合考慮工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度、周邊環(huán)境特點(diǎn)、基礎(chǔ)樁平面位置及工程造價(jià)，基坑支護(hù)采用護(hù)坡樁-預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合土釘墻支護(hù)方案。
護(hù)坡樁樁徑800mm，樁間距1.5m，嵌固深度4.7m?？紤]基礎(chǔ)樁樁位距支護(hù)結(jié)構(gòu)較近，基坑南側(cè)7m外有既有6層住宅樓，因此設(shè)置四排錨桿。錨桿采用拉力分散性預(yù)應(yīng)力錨桿，每個(gè)錨孔設(shè)置4根7φ5（1860）鋼絞線，分兩組，每組兩根。
3.3施工要點(diǎn)
?。?）同一排相鄰錨索傾角可分別以不同的角度（如10°、15°）向下交錯(cuò)布置，以避免群錨效應(yīng)。
（2）桿體自由段套裝塑料管，由于錨索自由段長(zhǎng)度不同，施工中要區(qū)分開，各單元錨索的外漏端用不同顏色的油漆做好標(biāo)記，在錨索張拉前標(biāo)記不得損壞，以免弄混。
（3）必要時(shí)可采用二次注漿，二次注漿為劈裂注漿，注漿壓力一般為1.0～4.0MPa，其目的是再次向錨固區(qū)段注漿，漿液在高壓下被壓入孔內(nèi)壁的土體中，使錨索能牢固地錨入巖層。
?。?）一般當(dāng)錨固體的強(qiáng)度大于15MPa且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％時(shí)，可進(jìn)行錨索張拉鎖定。通常錨桿張拉的時(shí)間定在二次注漿后7天進(jìn)行。
?。?）拉力分散型錨桿張拉應(yīng)先分次張拉各組錨桿，以消除在相同荷載作用下因自由段長(zhǎng)度不等而引起的彈性伸長(zhǎng)差。一般采用等荷載張拉，張拉前應(yīng)進(jìn)行10％預(yù)張拉，有效減緩張拉過(guò)程中的受力不均勻和預(yù)應(yīng)力損失。當(dāng)分級(jí)張拉至110％時(shí)卸荷鎖定為設(shè)計(jì)預(yù)加力。
3.4支護(hù)效果
由于種種原因，該基坑從開挖完成到肥槽回填，經(jīng)歷了兩年多的時(shí)間，在這么長(zhǎng)的時(shí)間里，坡面及基坑周邊未出現(xiàn)明顯的裂縫及變形現(xiàn)象，基坑整體穩(wěn)定性較好，充分說(shuō)明采用拉力分散型錨桿是適宜的，在技術(shù)上是可靠的。
拉力分散型錨桿的采用使得整個(gè)工程的鋼絞線用量減少了20%以上，降低了工程造價(jià)，減少了社會(huì)資源的浪費(fèi)，有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
4結(jié)論
?。?）拉力分散型錨桿剪應(yīng)力分布均勻，蠕變變形量小，大大降低應(yīng)力集中現(xiàn)象，地層強(qiáng)度利用率高。
（2）拉力分散型錨桿承載力與錨固段長(zhǎng)度成比例增長(zhǎng)，同等錨固長(zhǎng)度，承載力比普通拉力型錨桿可提高30％以上，適用于對(duì)承載力要求較高的工程。
?。?）相對(duì)普通拉力型錨桿可節(jié)約鋼絞線20％以上，而并不增加其它方面的費(fèi)用，有著良好的經(jīng)濟(jì)效益。
?。?）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮地層情況，優(yōu)化錨固段和自由段長(zhǎng)度，合理確定分組及張拉鎖定值，以充分利用巖土體自身強(qiáng)度。
?。?）拉力分散型錨桿在張拉鎖定時(shí)與普通拉力型錨桿不同，采用分組張拉鎖定，如何有效控制預(yù)應(yīng)力損失是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，施工時(shí)應(yīng)注意把握和控制。
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