錨桿（索）承載力及變形檢測

一、簡介

錨桿（索）是一種錨固技術(shù)，通過桿體將表層不穩(wěn)定巖土體的荷載傳遞至巖土體深部穩(wěn)定位置，從而實現(xiàn)被加固巖土體的穩(wěn)定，當(dāng)采用鋼絞線或高強(qiáng)鋼絲束作桿體材料時可稱為錨索，廣泛用于邊坡支擋、基坑支護(hù)等圍護(hù)支擋結(jié)構(gòu)中。

圖1 錨桿（錨索）示意圖

 

二、檢測標(biāo)準(zhǔn)

1.CECS 22:2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》；

2.GB 50086-2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》；

3.GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》；

4.JGJ/T 401-2017《錨桿檢測與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》；

5.TB 10025-2019《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》；

6.TB 10450-2020《鐵路路基支檔結(jié)構(gòu)檢測規(guī)程》；

7.JGJ 476-2019《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》；

8.GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》；

9.GB 50497-2019《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》；

10.GB 50739-2011《復(fù)合土釘墻基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》；

11.JTG D30-2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》；

12.JGJ 120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》；

 

三、試驗類型

錨桿（索）試驗包括錨桿（索）的基本試驗、蠕變試驗和驗收試驗。

基本試驗：工程錨桿正式施工前，為確定錨桿設(shè)計參數(shù)和施工工藝，在現(xiàn)場進(jìn)行的錨桿極限抗拔承載力試驗，錨桿（錨索）基本試驗應(yīng)采用多循環(huán)張拉方式。

蠕變試驗：確定錨桿在不同加荷等級的恒定荷載作用下位移隨時間變化規(guī)律的試驗。

驗收試驗：檢驗工程錨桿抗拔承載力是否符合設(shè)計要求而進(jìn)行的錨桿抗拔試驗。

 

四、錨桿試驗

因錨桿（索）承載力及變形檢測涉及規(guī)范較多，規(guī)范間存在差異，試驗過程中依據(jù)設(shè)計文件及現(xiàn)場情況選用，這里僅以TB 10025-2019《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對鐵路工程中錨桿承載力試驗及變形檢測進(jìn)行說明。

1.檢測時間要求

錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度90%后方可進(jìn)行試驗。

2.檢測數(shù)量要求

基本試驗的數(shù)量可按工作錨桿數(shù)量的3%控制，且不應(yīng)小于3根，當(dāng)有特殊情況可適當(dāng)增加。

蠕變試驗一般檢測數(shù)量不得少于3根。

驗收試驗的數(shù)量一般按錨桿總數(shù)的5%且不小于5根控制。

3.試驗荷載控制

基本試驗：一般依據(jù)桿體屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍或者其極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.85倍控制。

蠕變試驗：最大加荷等級取錨桿（索）軸向拉力的1.5倍。

驗收試驗：荷載對永久性錨桿（索）應(yīng)取錨桿（索）軸向拉力的1.5倍，對臨時性錨桿取1.2倍。

4.試驗加荷裝置

錨桿試驗加載反力裝置根據(jù)試驗條件選擇支座橫梁反力裝置、支撐凳式反力裝置、承壓板式反力裝置。

注：1-試驗錨桿；2-工具錨；3-穿心式千斤頂；4-墊板；5-主梁:6-反力支座；7-墊層；8-位移測量儀表；9-基準(zhǔn)梁；10-基準(zhǔn)樁

圖2 支座橫梁反力裝置示意圖

注：1-試驗錨桿或土釘；2-工具錨；3-穿心式千斤頂；4-墊板；5-支撐凳；6-噴射混凝土面層、土層；7基準(zhǔn)梁與基準(zhǔn)

圖3 支撐凳式反力裝置示意圖

注：1-試驗錨桿；2-工具錨；3-穿心式千斤頂；4-承壓板；5-腰梁或臺座；6-支擋結(jié)構(gòu)；7-位移測量裝置

圖4 承壓板式反力裝置示意圖

5.試驗加、卸載要求

錨桿基本試驗：

錨桿基本試驗應(yīng)采用多循環(huán)張拉方式進(jìn)行，具體如下：

①每級荷載施加或卸除完畢后，應(yīng)立即測讀變形量。

②在每級加荷等級觀測時間內(nèi)，測讀位移不應(yīng)少于3次，每級荷載穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為3次百分表讀數(shù)的累計變位量不超過0.10mm；穩(wěn)定后即可加下一級荷載。

③在每級卸荷時間內(nèi)，應(yīng)測讀錨頭位移2次，荷載全部卸除后，再測讀2~3次。

④加、卸荷等級、測讀間隔時間宜按表1確定。

 

表1 錨桿基本試驗循環(huán)加卸荷等級與位移觀測間隔時間

加荷標(biāo)準(zhǔn) 循環(huán)數(shù)	預(yù)估破壞荷載的百分?jǐn)?shù)( %)
	每級加載量						累計加載量	每級卸載量
第一循環(huán)	10	20	20	--	--	--	50	--	--	--	20	20	10
第二循環(huán)	10	20	20	20	--	--	70	--	--	20	20	20	10
第三循環(huán)	10	20	20	20	20	--	90	--	20	20	20	20	10
第四循環(huán)	10	20	20	20	20	10	100	10	20	20	20	20	10
觀測時間（min）	5	5	5	5	5	5	--	5	5	5	5	5	5

錨桿蠕變試驗

錨桿（索）蠕變試驗的加荷等級和觀測時間應(yīng)滿足表2規(guī)定，在觀測時間內(nèi)荷載應(yīng)保持恒定。

表2 錨桿（索）蠕變試驗的加荷等級和觀測時間

加荷等級	觀測時間（min）
	永久性錨桿	臨時性錨桿
0.25倍軸向拉力	10	-
0.50倍軸向拉力	30	10
0.75倍軸向拉力	60	30
1.00倍軸向拉力	120	60
1.20倍軸向拉力	240	120
1.50倍軸向拉力	360	240

在每級荷載下按時間間隔1min、2min、3 min、4 min、5 min 、10 min、15 min、20 min、30 min、45 min、60 min、75 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min、240 min、270 min、300 min、330 min、360 min 記錄蠕變量。

錨桿驗收試驗：

①多循環(huán)加卸載法

錨桿（索）多循環(huán)驗收試驗的初始荷載宜為驗收試驗荷載的0.1倍，各級持荷時間宜為10min，具體見圖5。

 

圖5 錨桿(索)多循環(huán)張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式

②單循環(huán)加卸載法

錨桿單循環(huán)張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式（圖6）的初始荷載宜為驗收試驗荷載的0.1倍，最大試驗荷載的持荷時間不宜小于5min。

圖6 錨桿（索）單循環(huán)張拉驗收試驗加荷、持荷和卸荷模式

最大試驗荷載作用下，在規(guī)定的持荷時間內(nèi)錨桿的位移增量應(yīng)小于1.00mm，不能滿足時，則增加持荷時間至60min，錨桿累計位移增量應(yīng)小于2.00mm。卸荷到驗收試驗荷載的0.1倍并測出錨頭位移；

6.終止加載條件

錨桿(索)試驗中出現(xiàn)下列情況之一時可視為破壞，應(yīng)終止加載:

①錨頭位移不收斂，錨固體從巖土層中拔出或錨桿(索)從錨固體中拔出。

②錨頭總位移量超過設(shè)計允許值。

③土層錨桿(索)試驗中后一級荷載產(chǎn)生的錨頭位移增量超過上一級荷載位移增量的2倍。

以下是一些實際應(yīng)用場景示例：

     

圖7 某塌落整治工程錨索承載力檢測

    

圖8 某邊坡防護(hù)工程錨桿承載力檢測

 

結(jié)語

錨桿（索）作為巖土工程中的重要支護(hù)構(gòu)件，其承載力和變形性能的檢測對于確保工程的安全性及穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的意義，在巖土工程的設(shè)計、施工和維護(hù)過程中，需重視錨桿（索）承載力及變形檢測工作。