建筑边坡锚杆检测试验研究

吴 思 雄

(福建省建筑科学研究院，福建 福州 350025)

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建筑边坡锚杆检测试验研究

吴 思 雄

(福建省建筑科学研究院，福建 福州 350025)

详细介绍了边坡锚杆抗拉拔试验的原理，对边坡锚杆检测相关规范的修订内容进行了研究，并结合实际工程检测项目，总结归纳了锚杆验收试验的具体要求及技术重点，对建筑边坡的锚杆检测具有一定的参考价值。

边坡锚杆，检测原理，拉拔试验，规范

1 概述

在山区建筑工程的修建中，边坡的稳定性问题普遍存在。在众多的边坡治理加固方法和措施中，锚杆支护技术因其良好的治理效果、施工简便、经济性等优点已在边坡、基坑等岩土体加固处理中得到广泛应用。锚杆支护是在天然地层中钻孔至稳定地层中，插入锚拉杆，然后在孔中灌注水泥砂浆，受拉杆件的一端(锚固段)固定在稳定土层中，另一端与工程构筑物相联结，用以承受由于土压力、水压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力来维持构筑物(或岩土层)的稳定。但由于锚杆锚固工程高度的隐蔽性，质量问题难以察觉，因此，锚杆检测工作必须实施到位，才能真正地确保锚杆工程的质量与安全。根据现行基础、边坡及基坑的主要规范，如GB 50007—2011，GB 50330—2013，JGJ 120—2012等，锚杆检测主要采用拉拔检测试验，确定锚杆抗拔极限承载力，分析锚杆的施工质量。本文依据我国相关规范，结合实际工程检测项目，分析和探讨了建筑边坡工程中锚杆抗拉拔检测技术的一些技术重点，以保证建筑边坡工程的质量和安全。

2 锚杆拉拔检测原理

锚杆拉拔试验属于传统的锚杆锚固质量静力法检测。试验过程中，对锚杆施加不同的拉力荷载，得到锚杆位移与荷载、时间的关系，锚杆的弹性变形和残余变形数据，通过绘制荷载—位移曲线，分析锚杆的施工质量。根据试验目的不同，锚杆拉拔试验可分为：基本试验、验收试验及蠕变试验。基本试验用于施工前期确定锚杆的极限抗拔力，掌握锚杆抗破坏的安全程度，验证锚杆设计参数与施工工艺的合理性；适用于采用新工艺、新材料或新技术的锚杆，无锚固工程经验的岩土层内的锚杆以及边坡工程安全等级为一级的锚杆。验收试验用于施工后检验锚杆的工程质量是否满足设计要求，并可检验前期进行过基本试验的锚杆的施工质量。蠕变试验用于设计前确定锚杆在软弱土层中的蠕变特征，反馈给设计人员进行设计优化调整，适用于塑性指数大于17的软土层和蠕变特征明显(如极度风化的泥质岩或节理裂隙发育且张开裂隙内填充粘性土等)的岩体中锚杆。

3 锚杆验收试验

锚杆验收试验检验锚杆的工程质量是否满足设计要求，包括锚杆是否具有足够的承载力；锚杆自由段长度是否满足要求；锚杆蠕变在规定的范围内是否稳定等。建筑边坡锚杆检测主要参照《建筑边坡工程技术规范》(以下简称《边坡规范》)、《建筑基坑支护技术规程》(以下简称《基坑规程》)，该规范内容在近年均进行了修订，其从检测数量、试验时间、试验荷载、加载方式及合格条件等方面对锚杆检测做了明确的规定。

3.1 试验时间

锚杆抗拉拔试验应在锚固段灌浆固结体强度达到15 MPa或达到设计强度的75%～90%后方可进行试验。灌浆体强度不足可能削弱杆体与灌浆体、灌浆体与地层间的结合，导致试验失败。锚杆施工时应保留必要的砂浆试块，以用于试验检测前的强度测定。

3.2 检测数量

《边坡规范》对验收试验的检测数量有所调整，数量取每种类型锚杆总数的5%，当自由段位于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类岩石内时取总数的1.5%，且均不得少于5根。而旧版规范自由段位于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类岩石内时取总数的3%，且均不得少于5根。

3.3 试验荷载

《边坡规范》对最大试验荷载取值进行调整，旧版规范中，试验荷载值对永久锚杆取 1.1ξ2A2fy，对临时性锚杆取0.95ξ2A2fy，试验荷载值与ξ2(锚筋抗拉工作条件系数)、As(锚杆钢筋截面面积)及fy(锚筋抗拉强度设计值)成正比；2013版规范中，试验荷载值由锚杆轴向拉力标准值Nak决定，试验荷载值对永久锚杆取1.5Nak，对临时性锚杆取1.2Nak。《基坑规程》对试验荷载取值与《边坡规范》有所不同，试验荷载值与锚杆轴向拉力标准值Nak的比值取1.2～1.4，该比值根据支护结构的安全等级确定。

3.4 加载方式

《边坡规范》与《基坑规程》对试验荷载的加载方式不同。《边坡规范》规定验收试验荷载前三级可按试验荷载值的20%施加，以后每级按10%施加，达到稳定后进行观测，最后卸载至试验荷载的0.10倍并测出锚头位移。《基坑规程》规定检测试验可采用逐级加载法，根据最大试验荷载不同，分级荷载取不同倍数的Nak，每级经过加载、卸载并达到稳定后进行观测。也可采用《边坡规范》中规定的加载方式，先逐级加载至最大试验荷载后一次卸载至初始荷载。

3.5 合格条件

锚杆在加载到试验荷载计划的最大值后未达到破坏标准，位移稳定或收敛。当锚杆在未加载到试验荷载计划的最大值出现破坏，锚杆极限承载力标准值取破坏荷载前一级的荷载值。拉力性锚杆弹性变形在最大试验荷载作用下，所测得的弹性位移量Δl应超过该荷载下杆体自由段理论弹性伸长值的80%(Δl1)，且小于杆体自由段长度与1/2锚固段之和的理论弹性伸长值(Δl2)。计算公式为：

其中，P为最大试验荷载，N；l1为锚杆自由段计算长度，mm；l2为锚杆锚固段计算长度，mm；Es为锚杆(钢绞线或钢筋)的弹性模量，N/mm2；As为锚杆(钢绞线或钢筋)的总截面面积，mm2。

4 福建某工程实际应用

本工程位于福建省安溪县某学校，学校校门地块边坡采用锚杆支护，坡顶与坡底高差为10 m。锚杆采用钻机成孔，孔径为110 mm，水平间距2 000 mm，倾角为15°，自由段长度为3.0 m，锚固段长度为12.0 m，每根锚杆的轴向拉力标准值为75 kN。

本次检测加载设备采用穿心千斤顶，型号为HC-20，最大吨位为20 t。该边坡为永久性边坡，试验荷载值取锚杆轴向拉力标准值的1.5倍，取113 kN。试验荷载分七级进行施加，前三级按试验荷载值的20%施加，分别为：0.3Nak，0.6Nak，0.9Nak；第四级～第七级按每级10%施加，分别为：1.05Nak，1.2Nak，1.35Nak，1.5Nak。加载至本级荷载时读取锚头位移量，待10 min观测时间后再读取一次锚头位移量，在10 min持荷时间内锚杆的位移增量小于1.00 mm时，锚头位移稳定，可以施加下一级荷载，否则应延长观测时间。当不能满足时，可持荷至60 min，若锚头位移增量小于2.00 mm，视为锚头位移收敛，可以施加下一级荷载。在最后一级加载并读取位移结束后，卸载至0.15Nak，并读取锚头位移值。试验结束后，对现场试验数据进行汇总，见表1。

表1 锚杆抗拔试验数据汇总表

根据锚杆抗拔试验数据汇总表绘制荷载—位移(Q—s)曲线(见图1～图3)。

由于图1～图3中3根Q—s曲线均较为光滑，可知试验过程中，锚头位移基本稳定，满足设计及检测规范要求。

表2 验收试验结果统计表

试验过程中，1-8号，1-26号，2-13号这3根锚杆在最大试验荷载作用下，后一级荷载产生的位移值均小于前一级荷载产生的位移值的2倍，锚头位移均相对稳定，试验进展顺利，均未出现异常现象；经计算，验收试验结果见表2，在最大试验荷载作用下的弹性变形值均大于自由段长度变形计算值的80%，且均小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值；按GB 50330—2013建筑边坡工程技术规程附录C验收试验的规定，取各锚杆的最大试验荷载为该锚杆的极限抗拔力。

5 锚杆拉拔试验技术重点

锚杆拉拔现场试验应严格依据规范进行操作，保证试验结果的准确性，结合实际工程的经验，锚杆拉拔试验过程中有以下几点需要注意：1)试验加载设备。试验荷载施加一般使用单千斤顶加载法或双千斤顶加载法。单千斤顶加载法通常使用穿心千斤顶，通过油泵或手动加压，对锚杆外端施加拉力，过程中应保证千斤顶与锚杆同心；双千斤顶加载法使用两个液压千斤顶，在两个千斤顶之间架设钢梁作为反力梁，并将锚杆固定在钢梁上，通过油泵加压，对锚杆施加拉力。锚杆正式张拉前，为了使其各部位接触紧密，钢筋完全平直，应取10%～20%的设计张拉荷载，对其预张拉1次～2次。2)位移计。位移计主要采用位移传感器或百分表，在锚杆露出钻孔部分设置不少于2个位移计(左右各1个)，记录不同拉力下锚杆的位移量。基准梁的架设要独立于锚杆，使得锚杆的移动不会对位移计的测度产生影响。试验时，可以在锚杆上固定一块小铁块，使其与锚杆轴线垂直，后将位移计针杆严格垂直于该铁块，既方便位移计安装，又可以确保测量数据的准确性。3)试验锚杆的选择。试验锚杆由业主、设计、监理等进行选定，试验锚杆与工程锚杆的材料、施工工艺等应保持一致，所选锚杆应均有代表性，能够准确地反映锚杆的承载力，在土层情况有变化或其他关键部位必须布点。4)试验支点的设置。锚杆拉拔试验时，为保证锚杆试验的可靠性和科学性，千斤顶须顶在灌浆体外围的岩土体上。若千斤顶顶在锚杆灌浆体上，实测的是钢筋与灌浆体间的抗拔力，将导致该锚杆试验无效。在工程检测时，可以在反力作用面放置一块钢板，将千斤顶置于其上，这样可以使得作用面的位移较小，避免加载过程中千斤顶倾斜而导致测量数据的误差，并可以消除因作用点面积过小而产生对锚杆周围应力场的影响。

6 结语

锚杆抗拉拔试验是一种较为简便的检测方法，已在工程中得到广泛应用，可以验证锚杆设计参数与施工工艺的合理性，确定锚杆的蠕变系数，进行锚杆验收检测等。在现行的规范中对锚杆试验中的基本试验、蠕变试验及验收试验均作出相应的规定。但由于该方法属于破坏性检测方法，无法检测到锚杆的极限抗拔力；且由于不能对工程进行全面检测，抽检数量有限，难免以偏概全，无法准确地体现工程质量。同时，锚杆的实际长度和注浆密实度需通过锚杆质量无损检测法进行确定，结合其他检测方法，可以给锚杆质量一个比较准确的评价。通过本文的阐述，希望能给建筑边坡的锚杆检测试验提供参考。

[1]GB 50330—2013，建筑边坡工程技术规范.

[2]JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程.

[3]金 鸣，于渤燕，王洪杰，等.锚杆试验研究.天津建设科技，2013，23(1)：41- 43.

[4]李田生.对土层锚杆检测的探讨.山西建筑，2009，35(19)：90-91.

[5]岳向红，刘明贵，李 祺.锚杆检测技术研究进展.土工基础，2005，19(3)：83- 85.

Research on detection of building slope anchor

Wu Sixiong

(FujianAcademyofBuildingResearch，Fuzhou350025,China)

This paper summarized the principle of slope anchor pullout test, studied the revision content on the code for slope anchor detection. Combined with practical engineering detection project, summarized the key technology and specific requirements of anchor acceptance test, there is a certain reference value on the construction side slope anchor detection.

slope anchor， detection principle， pullout test， specification

1009-6825(2015)01-0084-03

2014-10-29

吴思雄(1987- )，男，助理工程师

TU753

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