锚杆抗拔试验相关规范的若干问题探讨

1、锚杆抗拔试验相关规范的若干问题探讨 摘 要：本文通过对几本规范关于锚杆抗拔试验规定的对比分析，在认识目前我国岩土工程技术标准现状的基础上，主要探讨锚杆试验中杆体弹性伸长量的计算意义，锚头位移相对稳定标准的规定以及试验工作中对不同规范的针对性选择问题，力求使试验人员对锚杆抗拔试验在面对众多试验规范标准时能有较清楚的认识。 关键词：锚杆 基本试验 验收试验 弹性伸长量 位移相对稳定标准 引 言 锚杆是将拉力传递到稳定的岩层或土层的锚固体系，一般采用钢绞线、钢筋、特制钢管等钢材做杆体材料，当杆体材料采用高强钢丝束、钢绞线时，也称为锚索。它是岩土锚固技术的主要构件，依赖与周围岩土层的抗剪强度传递拉力或

2、使地层本身得到加固1。在锚杆的设计施工过程中，锚杆的试验非常重要，也是有关锚杆规程规范中必不可少的内容。为确定锚杆的极限承载力、验证锚杆设计参数及施工工艺的合理性，检验锚杆的工作质量是否满足设计要求等，需要对锚杆进行相应的试验。锚杆试验主要有基本试验、验收试验及蠕变试验，其中基本试验和验收试验是工程中较常遇到的两种试验，本文主要探讨上述两种试验在基坑及边坡工程土层锚杆中的应用。 1 锚杆抗拔试验的规范技术要求 涉及到锚杆抗拔试验规定的相关规范众多，按规范施行时间先后顺序列举若干：建筑基坑工程技术规范（yb9258-97）、建筑基坑支护技术规程（jgj120-99）、锚杆喷射混凝土支护技术规范（

3、gb50086-2001）、建筑地基基础设计规范（gb5007-2002）、 建筑边坡工程技术规范（gb50330-2002）、高层建筑岩土工程勘察规范（jgj72-2004）、岩土锚杆（索）技术规程（cecs22：2005）。根据各规范规定上述规范中适用于基坑工程的有（以下按序号简称各规范）、，适用于边坡工程的有、，规范适用于结构的抗浮工程，而规范适用于所有岩土工程锚固，其中规范、仅有基本试验规定。从这些规范对试验的要求中可以看出，无论是基本试验还是验收试验，各规范在试验方法、试验最大荷载、加荷分级、变形观测时间、稳定标准、承载力取值等规定上均有所不同。但仔细对照也不难发现对于基本试验，、规

4、范的试验要求基本相同，、的规定也大体一致，而对于验收试验各规范的细节要求多有不同。相关的规范要求对比见表1、表2。 1.1 基本试验 锚杆基本试验主要是确定锚杆的极限抗拔力和锚杆参数的合理性，掌握锚杆抵抗破坏的安全程度。为了达到区分锚杆在不同等级荷载作用下的弹性位移和塑性位移，以判断锚杆参数合理性和确定锚杆极限拉力的目的，锚杆抗拔基本试验采用循环加、卸荷法。从表1中可以看出，最大试验荷载一般取杆体强度标准值的0.8（或0.9）倍，或取设计预估的破坏荷载值；加载增量及循环次数略有不同，但均采用等量对称加卸荷，初始荷载及最后卸荷等级均为0.1倍试验最大荷载；位移观测时间稍有不同，但每级加荷稳定标准

5、均一样。另外各规范对试验锚杆的破坏标准一致，即后一级荷载产生的锚头位移增量达到或超过前一级荷载产生的位移增量的2倍；某级荷载下锚头总位移不收敛；锚杆杆体被拉断或锚头总位移超过设计允许位移值。锚杆极限承载力规定取破坏荷载的前一级荷载值。 1.2 验收试验 验收试验的目的是检验施工质量是否满足设计要求。锚杆抗拔验收试验采用分级加荷方法，主要需确定最大试验荷载、加载分级、观测时间及方法。从表2中可以看出，最大试验荷载取锚杆轴向拉力设计值的（1.01.5）倍，分级荷载增量取最大试验荷载的（0.10.25）倍不等，每级荷载观测515min。虽然各规范试验方法要求有不同，但验收标准一致，即在最大试验荷载作

6、用下锚头位移相对稳定；试验测得的弹性位移应大于自由段长度理论弹性伸长量的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长量。 2 分析与探讨 2.1 锚杆理论弹性伸长量及其计算 对拉力型锚杆的基本试验或验收试验，规范对试验测得的弹性位移量均作出了规定，即应大于相同荷载下杆体自由段长度理论弹性伸长量的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长量。锚杆抗拔试验中为保证试验设备的对中，一般卸荷时荷载没有降低到零，而是回到初始荷载（0.1倍最大试验荷载），因此弹性位移量为测得的总位移量减去荷载卸至初始荷载时测得的位移量（即塑性位移）。 （1）杆体弹性伸长量的理论计算 l：

7、锚杆的弹性伸长量计算长度，可根据计算对象不同分别取l=lf（自由段长度）或l=lf+la/2（锚固段长度一半）。 e：预应力筋的弹性模量。 a：预应力筋的截面面积。 由于对实测弹性位移量大小作出规定的目的是通过与杆体的理论弹性伸长量的对比，分析杆体自由段长度和锚固段长度是否符合设计要求。因此在计算理论伸长量时，即使是锚固段部分，公式中的e、a 仍应当取杆体的参数值。 （2）锚杆试验结果的整理与分析 根据现场试验得出的荷载位移值，锚杆试验应绘制荷载位移（ps）曲线，基本试验尚应提供荷载弹性位移（pse）曲线和荷载塑性位移（psp）曲线。 图1图3为广州某基坑工程锚杆抗拔基本试验与验收试验曲线。锚

8、杆设计参数为孔径150mm，锚杆长度32m，锚固段长26m，杆体采用475钢绞线。 （3）锚杆杆体弹性位移量规定的意义 试验测得的弹性位移量应大于杆体自由段理论弹性伸长量的80%，小于杆体自由段与1/2锚固段之和的理论弹性伸长量，规范规定的意义在于验证锚杆自由段和锚固段长度是否与设计基本相符，为基本试验或验收试验是否真实反映设计意图作出判断。对于基本试验，当杆体弹性伸长量不满足规定要求时，说明试验锚杆的自由段或锚固段长度与设计值有较大误差，试验不能真实反映设计锚杆的质量和承载力储备，影响到试验结果的准确性，失去了基本试验作为检验锚杆性能全面试验的意义。对于验收试验，当不满足规定要求时，或者说明

9、自由段长度小于设计值，使用中当出现锚杆位移时将增加锚杆的预应力损失，或者表明在相当长范围内，锚固段注浆体与杆体间的粘结作用已被破坏，锚杆的承载力已严重不足。均应判为不合格锚杆。 2.2 锚头位移相对稳定的规定 锚杆验收试验中规范规定合格锚杆必须满足在最大试验荷载作用下，锚头位移相对稳定。但锚头位移相对稳定标准的规定却相当不明确。建筑基坑工程技术规范（yb9258-97）、建筑基坑支护技术规程（jgj120-99）、建筑边坡工程技术规范（gb50330-2002）对此无明确规定。岩土锚杆（索）技术规程（cecs22：2005）2与锚杆喷射混凝土支护技术规范（gb50086-2001）3规定明确。

10、前者规定试验中“最后一级试验荷载应维持10min，如在110min内锚头位移增量超过1.0mm，则该级荷载应再维持50min，并在15，20，30，45和60min时记录锚头位移增量”。当“在最后一级荷载作用下110min锚杆蠕变量不大于1.0mm，如超过，则660min内锚杆蠕变量不大于2.0mm”时则试验锚杆验收合格。后者也有类似规定，且属该规范强制性条文。规定“最后一级试验荷载应维持10min。如果在110min内位移量超过1.0mm，则该级荷载应再维持50min并在15，20，25，30，45和60min时记录其位移量”。当满足“最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定或2h蠕变

11、量不大于2.0mm。”则试验锚杆合格。对比规范的前后规定，可以发现一些不协调的地方，如（cecs22：2005）中由于试验阶段并末明确规定在第6min测读位移，而判定标准中采用了660min的锚杆蠕变量。同样（gb50086-2001）中最后一级试验荷载最长观测时间规定为60min，但在判别标准中采用了最后一级2h的蠕变量作为判别依据，均显前后不一致。此外前述各规范中对验收试验的最大试验荷载的规定也不尽相同，从锚杆轴向拉力设计值的1.01.5倍均有。由于锚杆抗拔验收试验本质上是对锚杆施加大于设计轴向拉力值的短期荷载以验证其在超过设计拉力并接近极限拉力条件下的工作性能进而确定其是否合格的一种判定

12、性试验，因此对试验的最大荷载，永久性锚杆采用轴向拉设计值的1.5倍，临时性锚杆采用1.2倍进行试验比较合适。在明确最大试验荷载情况下，再统一规定最大试验荷载作用下锚头位移相对稳定标准，如110min内锚头位移增量不大于1.0mm，若超过则2h蠕变量不大于2.0min作为判定稳定标准，这与目前国内外多数规范的位移稳定标准的规定比较一致。 3 结语 文献4 5 在论及我国规范现状时对岩土工程技术规范标准方面的高度不一致表示了看法。我国不同规范之间，对同一技术问题作出相互不协调的技术规定，已经是一种常态。由于岩土锚固技术应用范围很广，目前已大量在基坑、边坡、隧洞工程及地下结构抗浮工程中使用，因此对于工程中锚杆抗拔试验的规范选用，应基于如下原则：首先应明确锚杆使用的工程类型，再按使用年限根据其是临时性还是永久性锚杆来确定适用规范，同时尽量与工程设计采用同一规范