广州市稳建工程检测有限公司,广东广州,510000
【摘要】本文通过某工程现场试验数据类比,探讨不同规范中基础抗浮锚杆抗拔试验的方法差异,从而论证此方法的可行性、优劣性。
【关键词】基础锚杆;分级荷载维持法;持荷时间;判稳
基础锚杆指将基础承受的向上竖向荷载,通过锚杆的拉结作用传递到基础底部的稳定岩土层中去的锚杆。基础锚杆通过与地下岩石层注浆黏结产生摩擦力,从而实现对建筑物底板的抗浮功能。工程检测中需对基础锚杆进行抗拔验收试验,并在不同的规范中介绍了不同的试验方法。
一、各规范基础锚杆抗拔试验方法
对基础锚杆抗拔试验方法有描述的规范有十余本,对其归大类为国标、省标、行标。各规范对基础锚杆抗拔试验方法介绍大同小异,相互参照,而又在细节上(如分级、时间、判稳)各有不同。
规范 | 荷载分级 | 每级加载持荷时间 | 判稳标准 | 终止试验标准 |
建筑地基基础检测规范 | 1/10 | 10/10/10/10... | 30min内锚头位移增量不大于0.05mm | 本级增量大于等于前一级5倍 |
建筑地基基础设计规范 | 1/8 | 0/5/5/5/5... | 联系4次锚杆拔升值均小于0.01mm | 1h内未稳定 |
建筑地基基础检测规范 | 1/10 | 0/5/5/5/5... | 30min内锚头位移增量不大于0.05mm | 1h内锚头位移未稳定 |
锚杆检测与监测技术规程 | 1/10 | 5/5/5/5... | 0~30min内,锚头增量不大于0.05mm | 本级增量大于等于前一级5倍 |
建筑地基基础设计规范 | 1/8 | 0/5/5/5/5... | 联系4次锚杆拔升值均小于0.03mm | 1h内锚头位移未稳定 |
表1 各规范基础锚杆抗拔试验方法对比
表1列举了五本主要的规范对基础锚杆抗拔试验的类比。在荷载分级上,因为是验收试验,均是采用分级荷载维持法,把最大试验荷载分成十份或八份,依次加载。每级施加荷载后测读位移的时间,有立刻测读的,有隔5min测读一次的,也有隔10min测读一次的。判稳标准有30min内不大于0.05mm,有连续4次拔升均小于一个值的。可见几本规范里,国标的要求更为严格,而省标与行标的区别只在于持荷时间是5min记录一次还是10min记录一次。
二、实例工程类比分析与探讨
下面就以广州某工程基础锚杆抗拔试验为例,深入研究探讨DBJ/T 15-60-2019、GB 5007-2011,两种不同方法的差异。该工程为框架结构,地下室基础部分设置基础抗浮锚杆,锚杆孔径200mm,锚杆体由3根32直径的钢筋组成,锚杆轴向抗拔承载力特征值为350kN,各规范试验荷载均为两倍,故试验最大荷载为700kN。现选取两根锚杆,对其先后使用DBJ/T 15-60-2019、GB 5007-2011执行标准交替进行试验,取特征值的一级数据进行观测对比,即350kN的一级。对于DBJ/T 15-60-2019对应第五级数据,对于GB 5007-2011对应第四级数据。对1号试验锚杆,先执行DBJ/T 15-60-2019标准,再执行GB 5007-2011标准;对2号试验锚杆,先执行GB 5007-2011标准,再执行DBJ/T 15-60-2019标准。
表2-1 某工程试验1号锚杆抗拔试验特征值本级数据对比
试验1号 荷载350kN | |||||||
DBJ/T 15-60-2019 | GB 5007-2011 | ||||||
时间间隔 | 本级平均读数 | 本次上拔 | 累计上拔 | 时间间隔 | 本级平均读数 | 本次上拔 | 累计上拔 |
10 | 2.35 | 0.25 | 2.35 | 0 | 1.82 | 0.19 | 1.82 |
10 | 2.38 | 0.03 | 2.38 | 5 | 1.86 | 0.04 | 1.86 |
10 | 2.39 | 0.01 | 2.39 | 5 | 1.87 | 0.01 | 1.87 |
10 | 2.39 | 0.00 | 2.39 | 5 | 1.87 | 0.00 | 1.87 |
以下空白 | 5 | 1.88 | 0.01 | 1.88 | |||
5 | 1.88 | 0.00 | 1.88 | ||||
5 | 1.89 | 0.01 | 1.89 | ||||
5 | 1.89 | 0.00 | 1.89 | ||||
5 | 1.89 | 0.00 | 1.89 | ||||
5 | 1.89 | 0.00 | 1.89 | ||||
5 | 1.89 | 0.00 | 1.89 |
表2-2 某工程试验2号锚杆抗拔试验特征值本级数据对比
试验2号 荷载350kN | |||||||
GB 5007-2011 | DBJ/T 15-60-2019 | ||||||
时间间隔 | 本级平均读数 | 本次上拔 | 累计上拔 | 时间间隔 | 本级平均读数 | 本次上拔 | 累计上拔 |
0 | 3.33 | 0.63 | 3.33 | 10 | 2.89 | 0.44 | 2.89 |
5 | 3.38 | 0.05 | 3.38 | 10 | 2.89 | 0.00 | 2.89 |
5 | 3.39 | 0.01 | 3.39 | 10 | 2.90 | 0.01 | 2.90 |
5 | 3.41 | 0.02 | 3.41 | 10 | 2.90 | 0.00 | 2.90 |
5 | 3.42 | 0.01 | 3.42 | 以下空白 | |||
5 | 3.42 | 0.00 | 3.42 | ||||
5 | 3.43 | 0.01 | 3.43 | ||||
5 | 3.43 | 0.00 | 3.43 | ||||
5 | 3.43 | 0.00 | 3.43 | ||||
5 | 3.43 | 0.00 | 3.43 | ||||
5 | 3.43 | 0.00 | 3.43 |
表2为该工程两根锚杆分别交替执行两个规范要求下,特征值一级的数据。
1、从持荷时间上看,GB 5007-2011(以下简称国标)记录次数更多,将每级的持荷时间细化,并且加载完的0时刻也记录上了,很直观且完整地记录了本级加载完成到下级加载开始的完整过程。对于这个0时刻记录,根据检测经验判断,每级刚刚新加载完成后,锚杆处于最不稳定阶段,此时此刻它的位移变化最大,由于夹具、支座、设备连接问题影响,荷载变化也最大,一般0时刻到下一次记录时刻,光这一段时间记录的位移就极可能超过判稳标准,所以从只取试验结果的角度上看,可不记录0时刻位移,但从观察整个过程的角度上看,需要记录0时刻位移。这恰恰就与两本规范上的要求所对应,DBJ/T 15-60-2019(以下简称省标),经过上一版本(08版本)的经验积累和同行交流,将5min一次的记录间隔调整为10min,使得那些重复出现的数据减少了许多,而且没有记录0时刻位移,直接取加载后10min作为第一个记录数,直观反映本级荷载稳定情况,数据处理上更加简便,但相比于国标就少了一点还原过程的味道。
2、从判稳标准上看,相比于国标连续四次拔升小于0.01mm,省标的30min内不大于0.05mm明显更容易实现。省标持荷时间里,第一个10min是包含了0时刻刚加载完的位移,所以排除掉第一个10min,最快记录三次10min数据就可以完成判稳。国标中要想完成判稳,连续出现4次拔升小于0.01mm,至少需要记录5次5min,而当前版本中使用的检测设备,无论是电子仪器还是手工记录机械表,其测量精度都是0.01mm,故言之,要想完成国标判稳,需要5次不变的数据,即25min内位移不能变化,要想达到此判稳标准,往往都需要记录多达十次以上才能实现了。
3、从终止试验上看,省标2h内未达到稳定标准即终止,从上面数据和检测经验来看,省标判稳都是比较容易实现,往往连1h都没到就可以完成判稳。而国标要求1h内未稳定就要终止,本身国标判稳至少都需要25min,持荷时间稍微有点位移变化,就基本要达到1h了,比如试验1号锚杆,持荷时间初期变化这么大,如果是先执行国标规范记录,就有可能在350kN这一级未达到稳定,之所以最后执行国标也能达到未定,极可能是因为先用省标规范拉过一次完整试验,应力已经激发出来,第二次拉位移相对于第一次要小。由此可见,国标比省标严格,所以工程实例中,可能会出现同一根锚杆,如果用省标进行试验能判稳符合设计要求,而用国标则不满足要求。而国标未达到稳定标准的锚杆,未必是不能承受到最大荷载,或是当前级别荷载已破坏,如仅用此理由评判锚杆最终抗拔力,就显得相当保守。
三、结论
通过该工程数据和检测规范、检测经验结合分析得出以下结论:
1、国标相比于省标行标执行细节上要严格许多,直观完整的还原锚杆抗拔每个时间节点的过程,此方法更具有研究科研的价值。
2、省标、行标在细节上都根据现场经验优化了持荷过程、判稳标准,使得试验过程更简便,此方法更宜运用在工程验收试验中。
参考文献
[1] 建筑地基基础检测规范DBJ 15-60-2008用户意见调查[J]. 广东土木与建筑,2014(11):65.
[2] 邵帅. 浅谈新版《建筑地基基础设计规范》[J]. 中国科技信息,2013(2):127.
[3] 建筑地基基础检测规范DBJ 15-60-2008用户意见调查[J]. 广东土木与建筑,2014(9):65.
[4] 锚杆检测与监测技术规程:JGJ/T 401-2017[S]. 2017.
[5] 关于发布国家标准《建筑地基基础设计规范》的公告第1096号[J]. 工程建设标准化,2011(9):42-42.