【摘要】广州江南新苑A1～A6栋高层商住楼的基坑工程采用止水帷幕+排桩+锚索的支护方案,现场通过对锚索进行抗拔力试验以检测其加固效果。试验结果表明, 锚索的总弹性位移和最大拉力均满足设计要求。锚索的成功应用保证了基坑工程的安全, 锚索检测成果对同类型基坑锚索检测试验研究具有一定的参考价值。
【关键词】预应力锚索;基坑支护;抗拔检测
1 工程概况
江南新苑A1-A6栋商住楼位于广州市东晓南路与新港西路交汇处，最高层数31层，设2层地下室，基坑周长约为1034米，基坑开挖深度约为11米，采用人工挖孔灌注桩+预应力锚索支护，采用深层水泥搅拌桩止水。
工程共有支护桩317根，设计桩径 1.2米，设计桩长约15米，桩间距1.6米;共设置两道预应力锚索577根，锚索采用3索或4索7φ5高强度低松弛钢绞线，设计长度为21至28米;倾角主要为-25°和-30°;设计轴向抗拔力420至600kN;成孔直径150毫米。采用32.5R普通硅酸盐水泥配浆注浆，水灰比为0.5，施工采用水泥浆清孔及二次注浆工艺，第一次注浆采用常压0.4-0.6Mpa,4-6小时内进行二次注浆，压力要求为1.2-2.0Mpa，要求浆体强度大于20Mpa。
2 地质条件
第(1)层 填土(Qml)：杂色，结构松散，主要由粘性土、粉土及少量碎石组成。层面埋深： 0.00～3.70米，层厚：0.20～6.80米。
第(2)层 粉质粘土(Q4al+pl)：灰、深灰～灰黑色，软塑～可塑，以软塑为主，含粉细砂。层面埋深：2.50～6.30米，层厚：1.10～3.40米。
第(3)层 粉土(Q4al+pll)：浅黄色，稍密～中密，以中密为主，湿，含多量中粗砂，局部夹薄层粉质粘土。层面埋深：1.30～6.30米，层厚：0.60～3.90米。
第(4)层 粉质粘土、粘土( Q3al+pl)：黄红、浅灰黄色，可塑～坚硬，含少量中粗砂，局部地段夹薄层粉土。
第(5)层 中粗砂，局部为细砂(Q3al+pl)：灰白色、黄色，以中密为主，局部稍密或密实，饱和，颗粒均匀，层面埋深：7.80～10.10米，层厚：0.50～3.30米。
第(6)层 粉质粘土：棕褐色、褐红色、灰褐色，可塑～坚硬，含粉细砂或中粗砂，间夹粉土，主要由粉细砂岩、粗砂岩风化而成。
第(7)层 基岩，为白垩系上统(K2s)的粉细砂岩、粗砂岩夹砂砾岩，全风化～微风化，岩芯呈褐红色、棕褐色，呈中厚层状产出,主要由泥钙质、钙质、铁钙质胶结。
按含水介质特征划分，第四系土层赋存孔隙水，基岩赋存裂隙水。
勘探期间实测钻孔静止地下水位埋深为：0.70～4.90米。
3 检测依据
检测依据的规范主要有《广州地区建筑基坑支护技术规程》(GJB 02-98)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)、《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22：2005)。
根据以上规范的相关规定，判定本工程锚索验收合格标准如下：
(1)锚索锚头位移应超过自由段长度理论弹性伸长量的80%,且应小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长量;
(2)在最大检测荷载作用下锚头位移趋于稳定。
当出现下列情况之一时即认为锚杆达到破坏标准：
(1)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位移增量的2倍;
(2)锚头位移不稳定;
(3)锚杆杆体拉断;
(4)锚头总位移超过设计允许位移值。
4 抽检锚索有关参数
根据施工图纸及相关规范的要求，抽取支护桩锚索总数5%进行抗拔力检测。
则共需检测锚索29根，列举其中的6根，其有关参数如下：
表(1) 抽检锚索有关参数
锚索
编号 | 抗拔力设计值(kN) | 锚索
规格 | 钻孔直径(mm) | 钻孔
深度(m) | 锚固段长度(m) | 自由段长度(m) | 施工
日期 | 试验
日期 | | A-1-6 | 420 | 3×7φ5 | 150 | 24 | 18 | 6 | 08.11.7 | 08.11.22 | | B-1-31 | 400 | 3×7φ5 | 150 | 21 | 15 | 6 | 08.11.11 | 08.11.26 | | K-1-21 | 530 | 4×7φ5 | 150 | 24 | 18 | 6 | 08.11.5 | 08.11.20 | | A-2-5 | 450 | 3×7φ5 | 150 | 21 | 16 | 5 | 08.12.5 | 08.12.20 | | L-2-60 | 560 | 4×7φ5 | 150 | 25 | 20 | 5 | 08.11.27 | 08.12.11 | | K-2-32 | 600 | 4×7φ5 | 150 | 24 | 20 | 5 | 08.11.20 | 08.12.5 |
5 检测方法及设备
试验应按相关规范规程的有关规定进行，试验抗拔荷载由穿孔油压千斤顶安装在锚索上进行逐级加荷，所加荷载大小经计算转换由油压表读出，锚索在荷载作用下而产生的锚头位移采用游标卡尺测读。具体要求如下：
(1)锚索试验前对千斤顶等设备仪器进行标定;
(2)验收最大试验力为设计值1.2倍;
(3)每级加荷后应测读锚头位移三次;
(4)加载卸载等级和观测时间如下表：
表(2) 验收试验锚索加载卸载等级和观测时间
| 荷载（Nu%） | 10 | 25 | 50 | 75 | 100 | 120 | 10 | | 时间（min） | 5 | 5 | 5 | 10 | 10 | 15 | 5 |
检测所用仪器设备见下表：
表(3) 现场检测设备
| 序号 | 仪器设备名称 | 仪器设备编号 | 规格型号 | | 1 | 液压千斤顶 | 10 | YCW100B | | 2 | 电动油泵 | 422500S | ZB4-500 | | 3 | 油压表 | 08.10.106 | YB-150 | | 05.08.29.8136 | | 4 | 游标卡尺 | 3-6102459 | 千分尺 |
7 数据处理方法
(1)锚索实际变形量计算
在加载前，首先量取锚头伸出量S1(初始值)，加载至某荷载后量取锚头伸出量SX，则在该荷载作用下锚头位移伸长量S=SX-S1。
(2)锚索理论变形量合理范围值计算
根据规范要求，锚索锚头位移应超过该荷载下杆体自由段长度理论弹性伸长量的80%,且应小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的理论弹性伸长量;
即X1=0.8NLf/EA，X2=N(Lf+La/2)/EA
其中X1为锚索理论变形量合理范围下限值，X2为锚索理论变形量合理范围上限值，N为施加荷载，E为锚索弹性模量，A为锚索横截面面积，Lf为锚索自由段长度，La为锚索锚固段长度。
本工程锚索采用фJ15.24高强度低松弛钢铰线，强度等级为1860Mpa,弹性模量约为1.95×105Mpa，钢绞线横截面面积为140mm2。
8 检测结果汇总
(1)检测结果按每级荷载对应的锚头位移列表整理;
(2)根据检测资料绘制锚索荷载—位移(Q～s)曲线;
(3)锚索验收试验结果如下表：
表(4) 锚索验收试验结果
锚索
编号 | 最大试验荷载
(kN) | 最大试验荷载作用下锚索变形(mm) | 自由段长度变形计算值的80% (mm) | 自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值(mm) | | A-1-6 | 504 | 53.74 | 29.54 | 92.31 | | B-1-31 | 480 | 62.84 | 28.13 | 79.12 | | K-1-21 | 636 | 72.38 | 27.96 | 87.36 | | A-2-5 | 540 | 68.98 | 26.37 | 85.71 | | L-2-60 | 672 | 69.98 | 24.62 | 92.31 | | K-2-32 | 720 | 68.80 | 26.37 | 98.90 |
8 成果分析及结论
检测过程仪器运行正常，未出现大的异常现象;锚索在最大试验荷载作用下，锚头位移及油压表读数相对较稳定，从表中数据可以看出，后一级荷载产生的锚头位移增量均小于2倍的前一级荷载产生位移增量，锚索荷载-位移曲线近似成直线，间接说明锚索变形近似弹性变形;从上表中可以看出，在最大荷载作用下的锚索锚头位移大于自由段长度变形计算值的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的弹性变形计算值(少数锚索变形较大)。所检锚索卸载后残余变形量不太大，也说明锚索变形大部分为弹性变形。
根据《广州地区建筑基坑支护技术规程》(GJB 02-98)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-99)、《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22：2005)的标准要求，判定：本工程所有检测锚索的轴向承载力均不低于设计单位所提出的设计值，锚索满足验收标准。
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