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由深圳某基坑坍塌事件提出的锚杆锁定值的探讨

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东南西北人 发表于 2015-9-1 21:00:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
7月11日,深圳前海区某工地出现基坑边坡滑移事故。事故发生后,该地区范围内现有的许多桩锚结构改为内支撑和双排桩结构,略显不妥。造成围护结构倾倒的原因有很多,我们想和全国的工程界人士一起探讨一下锚杆的锁定值(初始预应力)和基坑安全的关系问题,希望在这个时间点讨论能够引起更多同行的关注,与该工程没有任何关系。

基坑坍塌图片
0 (4).jpg
0 (5).jpg
阅读原文,可查看工程坍塌视频

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。
0.png
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:

0 (1).png

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:

0 (2).png


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!!!


筋体内力值

200kN

450kN

变形量差值

弹性变形量

34mm

76mm

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:

0 (3).png


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:

0 (4).png


《岩土锚固与喷射混凝土支、护工程技术规范》对锚杆设计参数的注解:

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其余各规范对锁定值的规定:

0 (6).png

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。


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。


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ydd247606 发表于 2015-9-2 10:00:09 | 显示全部楼层
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cdddd 发表于 2015-9-2 13:49:26 | 显示全部楼层
拉力型锚杆一般锁定值是好多?
压力性锚杆的锁定值一般取多大?大家可以晒一下经验值!
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hwf222 发表于 2015-9-3 00:14:29 | 显示全部楼层
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春天里 发表于 2015-9-3 17:42:42 | 显示全部楼层
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sjzdh 发表于 2015-9-6 07:12:37 | 显示全部楼层
一个值得深入重新再思考的问题

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mesmer 发表于 2015-10-5 11:49:30 | 显示全部楼层
的确,这个问题一直也是困扰我们的!应该深入研究!

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z2004 发表于 2015-11-4 11:01:21 | 显示全部楼层
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鄂尔多斯 发表于 2015-11-12 16:09:43 来自手机 | 显示全部楼层
学习中。谢谢

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鄂尔多斯 发表于 2015-11-12 16:09:45 来自手机 | 显示全部楼层
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Kristin 发表于 2017-2-22 17:27:57 | 显示全部楼层
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mastercard 发表于 2018-7-12 02:44:03 | 显示全部楼层
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