关于锚杆锁定值的探讨

拉力型锚杆由于受力机理的不同,如不能采取较高的锁定值时,建议必须超过新规范要求的下限,尽量接近标准值,同时还要增加抽检比例,尽可能在开挖前多暴露锚杆施工质量离散性的问题。在有条件的情况,建议桩锚围护结构尽量采用压力型锚杆,同时压力型锚杆还具备可回收功能,符合潮流。

首先,根据受力机理,可将预应力锚杆分拉力型锚杆、压力型锚杆两大类:

1.拉力型锚杆

是靠锚固段的摩擦力提供抗拔力,故锚的设计锚固段较长占到整根锚长度的2/3,自由段为1/3。

2.压力型锚杆

普通压力型锚杆是靠锚固段的摩擦力提供抗拔力,故锚的设计锚固段较长占到整根锚长度的2/3,自由段为1/3;

压应力型分散型锚杆是依靠锚固端承力提供抗拔力,故锚的设计锚固段均在3~4米,自由段很长,一般15~25米。

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根据我们多年的锚杆施工经验,发现在锚杆锁定值(初始预应力)值方面,两种锚杆的设置有着本质的区别。

1.为什么多数拉力型锚杆的锁定值(初始预应力)不能大?

拉力型锚杆的锁定值一般为锚杆轴向拉力标准值的75%~90%,锚杆内力随基坑开挖而逐渐增大,最终达到标准值,在增长的过程中,基坑的位移增大,但控制在设计范围内。例如设计标准值为450kN时,锁定200kN,基坑的支护如下图:

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而如果拉力型锚杆的锁定值过大,随着基坑开挖而逐渐增大,滑裂面也逐步向坑外扩散,虽然基坑的位移不会有太大增长,但锚杆内力会超过轴向拉力标准值甚至设计值,较为危险。只有在锚杆的自由段较长,距离滑裂面非常远的时候,锁定值可以提高。而由于常规情况下局部锚固段在滑裂面影响范围中,导致该部分锚固段锚固力失效,有效锚固段减小,同时失效的锚固端钢绞线弹性变形瞬时产生,导致基坑位移急速增加且锚固力的减少,基坑可能出现危险状态。如上例,设计标准值为450kN时,锁定450kN,基坑的支护如下图:

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2. 压力型锚杆的锁定值为什么不能小?

压应力分散型锚杆的自由段非常长,占总长的80%以上,锚固段较短,占总长的20%以下。普通压力型锚杆自由段较压应力分散型锚杆稍短,在作用机理上相类似。

以20米锚杆为例:

4索直径15.2的钢绞线,锚固段3米,自由段17米,设计标准值450kN,如果锁定值200kN,那么会出现何种结果?

200kN时,17m的自由段钢绞线的弹性变形是34mm;

450kN时,17m的自由段钢绞线的弹性变形是76mm。

也就是说基坑从开挖到坑底,仅锚杆的变形就有42mm!!!

所以,压应力分散型锚杆的锁定值一定要大!

例如设计标准值为450kN时,锁定200kN,基坑的支护结果如下图:

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如上例,设计标准值为450kN,锁定值(初始预应力)为450kN,基坑的支护结果如下图:

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其余各规范对锁定值的规定:

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结论

从基坑安全角度上讲,由于锚固机理的不同,压力型锚杆本身要求的锁定值高,而锁定值高相当于根根检验,那么在基坑开挖前就可以确定锚杆的质量情况,如果锁定值达不到要求,可以采取补锚等措施,确保基坑更安全、可靠,建议设计时提高压力型锚杆的锁定值,超过标准值并靠近新规范要求范围的上限值。


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学习了

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