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高压旋喷扩大头锚杆在某工程现场对比试验研究

2024-11-11 125 上传者：管理员

摘要：抗浮锚杆作为建筑工程地下结构中常见的抗浮措施的一种，根据成孔直径大小可分为普通锚杆和扩大头锚杆。本文结合在深圳某项目工程实例，针对高压旋喷扩大头锚杆与普通锚杆在同条件下施工的抗拔承载力试验结果对比，扩大头抗浮锚杆适用性更好、承载力更高、施工质量更可靠及造价更低。此次对比试验证明了扩大头锚杆具有较强的可行性和实用性，在对于同类工程具有参考借鉴意义。

关键词：
地下工程
扩大头
抗拔试验
抗浮锚杆
高压旋喷
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随着经济的快速发展，建筑物地下结构深度越来越深，然而所带来的地下结构的抗浮问题日益严峻。常见的防止地下室上浮的措施主要有压载加固法和抗拔桩法（或抗浮锚杆法），从施工难度、工期长短以及造价上来说，压载法加固法和抗拔桩法都略逊于抗浮锚杆，由于抗浮锚杆施工工艺简单、效率快、造价低等优点在建设抗浮工程中应用非常广泛。抗浮锚杆可分为普通锚杆和扩大头锚杆，普通锚杆所能提供的单根抗拔承载力较小，导致布点数量大幅增加[1]，桩间距较小，加大钢筋使用数量，降低了经济效益；而且由于工作面重叠，不同工种交叉作业，影响工程进度。扩大头锚杆所能提供的单根抗拔承载力大，从而减少布点数量，实现布点分散式，能均匀分布底板内力，显著减低筏板厚度和钢筋用量，能有效降低工程造价，同时扩大头锚杆与底板连接方式简便直接，大大提升了施工效率[1]。

此次扩大头锚杆采用高压旋喷式，在淤泥、软土以及地下水位以下尤为适用，施工时可通过调整喷射压力改变锚杆的扩孔直径，在锚固方式上扩大头锚杆比普通锚杆更加有质量保证，而且在工效、经济效益等方面均有较强的优势。本文以高压旋喷扩大头锚杆与普通锚杆现场抗拔实验数据进行对比分析，作为使用该工艺时的参照和依据。

1、工程概况

该工程为深圳某地铁车辆段项目。地块南高北低，现状为大量工业厂房及农田绿地，场区最高点为中部小山包顶，最低点为北侧出入段线区，南北长1300m，东西宽430m，占地约38.5公顷。基坑深度约5～17m，基坑开挖后，坑底出露的地基岩土层主要包括<8-2-1>可塑状砂质黏性土、<8-2-2>硬塑～坚硬砂质黏性土、<15-1-1>全风化片麻状黑云母花岗岩～<15-1-3>强风化片麻状黑云母花岗岩，局部揭露素填土<1-1>、可塑粉质黏土<5-4-3>、硬塑粉质黏土<5-4-4>、硬塑粉质黏土<2-2-3>、中粗砂<5-6>、砾砂<5-7>及<15-1-4>中等风化片麻状黑云母花岗岩。勘察期间测得地下水稳定水位埋深为1.2～17.1m，水位标高为8.74～33.13m，水位标高平均值为14.82m。根据区域水文资料，预计年变化幅度约为1.5～3.5m。

2、现场对比试验设计

本研究进行了扩大头锚杆和普通锚杆现场试验，试验数量各3根，抗拔承载力特征值为560kN。扩大头锚杆采用高压旋喷工艺施工，并与普通锚杆试验结果数据进行对比，以此来评定高压旋喷锚杆的承载力和变形特征。两者锚杆参数如表1。

根据行业标准[2]，对3根高压旋喷扩大头抗浮锚杆和3根普通锚杆进行抗拔承载力试验，采用多循环法加载直至破坏，根据扩1#、扩2#试验数据绘制出荷载-位移曲线图和荷载-弹性-塑性位移曲线图，如图1～图4所示[3]。

根据6根锚杆试验数据，整理出极限抗拔承载力如表2所示：

表1 扩大头与普通抗浮锚杆试验参数

图1 扩1#荷载-位移曲线图

图2 扩1#荷载-弹性-塑性位移曲线图

图3 扩2#荷载-位移曲线图

图4 扩2#荷载-弹性-塑性位移曲线图

表2 扩大头锚杆与普通锚杆检测数据统计

3、检测数据分析

从多循环法试验数据得到的荷载-位移曲线图分析可见，从第一循环至第八循环，扩1#、扩2#锚杆的位移都在合理的范围内变化，荷载加载至1400kN时，并未使扩大头锚杆达到极限抗拔承载力强度，弹性位移在13～18mm以内，塑性位移的相对变化量较小。第九循环加载的最后一级1540kN时，荷载无法维持稳定，最大位移量随之变化，通过荷载-弹性-塑性曲线图可见，塑性位移已发生突变，此时可评定扩大头锚杆已达极限抗拔承载力。试验完成后又对其进行了第二次张拉，此时抗拔承载力还能达到600kN，仍能提供很好的锚固效果，同时也证明了高压旋喷扩大头锚杆适合在该工程中应用[3]。

从表2试验数据分析，3根扩大头锚杆极限抗拔承载力分别为1400kN、1400kN、1260kN,3根普通杆极限抗拔承载力分别为700kN、640kN、700kN，此两组数据里面各3根数据极差均未超过平均值的30%，说明两组数据均具有参考性的。对比两组数据，扩大头锚杆极限抗拔承载力为普通锚杆的1.8～2.0倍，可见扩大头锚杆比普通锚杆在抗拔承载力方面更具有显著优势。

4、结论

扩大头锚杆通过其特殊的扩大头设计，显著增加了与土体的接触面积，进而增大了锚杆与土体之间的摩擦力，从而提高了其抗拔承载力；根据上面试验数据分析，在同等施工条件下，扩大头锚杆的抗拔承载力通常比普通锚杆高出1.8至2.0倍；扩大头锚杆在受到拉力作用时，由于扩大头的设计，能够更有效地分散和传递拉力，从而减小了锚杆的位移量；扩大头锚杆的安装和施工过程相对简单，同等抗拔承载力设计条件下，由于其抗拔承载力高、变形特性优良，与普通锚杆相比，扩大头锚杆的工程量明显减少，从而显著缩短了工程周期；扩大头锚杆是普通锚杆的改良型，普通锚杆适用的工程同样也适用扩大头锚杆，特别是在淤泥、软土、地下水位高等特殊地质条件下，普通锚杆可能无法达到理想的抗浮效果，而扩大头锚杆则能够发挥其优势，有效满足工程需求。

参考文献:

[1]曹巍,耿春雷,赵贺鹏,等.一种旋扩工法抗浮锚杆新工艺的应用研究[J].地基处理,2024,6(03):312-318.

[2] JGJ/T 282-2012,高压喷射扩大头锚杆技术规程[S].

[3]王雷,祝磊,查安敏,等.扩大头抗浮锚杆抗拔承载力试验及数值模拟分析[J].长春工程学院学报(自然科学版),2023,24(03):6-11.

文章来源:陈文杰.高压旋喷扩大头锚杆在某工程现场对比试验研究[J].广东建材,2024,40(11):122-124.