顧煒 陳龍海 燕立群

摘 要：以秦淮河航道整治工程為背景，對分散壓縮型錨索和囊式擴體錨索的受力性能和變形特性進行對比研究。試驗結(jié)果表明，對于相同長度的錨索，囊式擴體錨索承載能力更高，在軟土地區(qū)施工質(zhì)量更可靠。囊式擴體錨索在航道整治工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：囊式擴體錨索;航道工程;分散壓縮型錨索;試驗

中圖分類號：U61 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0087-03

河道兩側(cè)岸坡支護是航道整治工程中的重要組成部分，對于保障航道工程的結(jié)構(gòu)安全起到至關(guān)重要的作用，也要求擋墻與綠化等環(huán)境的完美融合，傳統(tǒng)的岸坡支護結(jié)構(gòu)以重力式擋墻最為常見[1]。但當現(xiàn)場不具備大放坡、深開挖的施工條件，通常采用樁（墻）+拉錨的形式進行岸坡支護。鑒于永久工程耐久性要求，錨索需設(shè)計成壓力型錨索。本文通過工程錨索的原位試驗研究兩種壓力型錨索的受力性能。

1 兩種壓力型錨索設(shè)計原理

分散壓縮型錨索，將集中力分散為若干個較小的力分別作用于長度較小的錨固段，錨固段上的粘結(jié)應(yīng)力大大減小，且分布也較均勻，與荷載集中型的粘結(jié)應(yīng)力分布特征有重大差異，能最大限度地調(diào)用錨索整個錨固范圍內(nèi)的地層強度。理論上這種錨固系統(tǒng)的整個錨固長度是沒有限制的，錨索承載力可隨固定長度的增加而提高。錨索的抗拔承載力主要由錨固段注漿體與地層間極限粘結(jié)強度提供[2]。

囊式擴體錨索采用機械鉸刀或高壓噴射等方法在錨孔底部對巖土體進行切割擴孔與注漿，向錨孔內(nèi)安放帶有膨脹擠壓筒的錨索桿體，并通過對囊袋進行水泥漿定量有壓注漿，形成底部具有大直徑錨固段的錨索。囊式擴體錨索通過內(nèi)錨頭構(gòu)造的不同可設(shè)計成壓力型錨索，是擴大頭錨索的一種衍生[3]。擴體錨索抗拔力由擴體錨固段端承力及兩個錨固段的側(cè)阻力共同構(gòu)成，錨固段極限端阻力約占錨索極限抗拔承載力的60%～80%，充分利用了地層的固有性質(zhì)，單錨承載力普遍高于傳統(tǒng)錨索[4]。

理論上，囊式擴體錨索在相同的設(shè)計參數(shù)下，承載力高于普通的分散壓縮型錨索，其差異主要由以下兩方面組成：①擴體段的端承效應(yīng);② 擴體段直徑增大，側(cè)摩阻力增加，其中，擴體錨固段端承效應(yīng)是主要影響因素[5，6]。

2 項目背景

本工程為秦淮河（溧水石臼湖～江寧彭福段）航道整治工程的一部分，標段所處地段為溧馬高速橋航道，河道總長48m。

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，該段航道兩岸邊坡地層見表1。

總體上，1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層為軟弱土層，對護岸結(jié)構(gòu)，尤其是錨索抗拔承載力的影響較大;該土層左岸揭露厚度較大，右岸揭露厚度較薄。

2.2 項目難點

本航段航道兩岸邊坡距離溧馬高速橋主橋墩較近，不僅河道寬度受限，稍有不慎，將影響溧馬高速橋的正常通行，且左岸場地范圍內(nèi)1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層較厚，對邊坡穩(wěn)定存在不利影響。因此，該段航道邊坡采用常規(guī)的剛性擋墻結(jié)構(gòu)已不能滿足現(xiàn)狀的需要，必須采取有效的圍護結(jié)構(gòu)進行岸坡防護，再進行平地開河。

設(shè)計采用U型鋼板樁+胸墻+錨索的支護方案，典型航道邊坡支護剖面圖見圖1。左岸采用囊式擴體錨索，右岸采用分散壓縮型錨索，并在工程建設(shè)中開展原位對比試驗研究。

3 試驗方案

現(xiàn)場試驗針對囊式擴大頭錨索和分散壓縮型錨索的受力性能和變形特性進行對比研究。試驗錨索利用工程錨索，為非破壞性試驗。試驗錨索設(shè)計參數(shù)如表2所示，包括三類錨索：第一類（編號LK32、LK33、LK34）是22m長的分散壓縮型錨索;第二類（編號LK20、LK21、LK22）是22m長的囊式擴大頭錨索;第三類（編號LK1、LK2、LK3）是30m長的分散壓縮型錨索。錨索傾角均為20°，錨索桿體均采用4束無粘結(jié)型鋼絞線（1×7標準型-15.2-1860-II）。

試驗采用多循環(huán)加卸載試驗方法，最大試驗荷載約為錨索軸向拉力特征值的1.3倍，第一組錨索最大試驗荷載295kN，第二組錨索最大試驗荷載400kN，第三組錨索最大試驗荷載475kN。試驗施加至最大試驗荷載即結(jié)束試驗。

4 試驗結(jié)果分析

試驗得到各錨索的荷載-位移曲線（），如圖2～5，由試驗結(jié)果，各組錨索均能滿足設(shè)計承載力要求。

對比圖2和圖4，相同長度的分散壓縮型錨索和囊式擴大頭錨索彈性位移曲線基本一致，這是因為錨索的彈性位移主要是由鋼絞線的彈性變形引起的，在錨索自由段長度和桿體配筋相同的情況下，錨索的彈性位移基本一致;在試驗荷載下，兩種錨索的荷載位移曲線單調(diào)上升，處于彈性工作狀態(tài)，說明在錨索抗拔承載力設(shè)計值的荷載作用下，錨索的工作性能是安全可靠的;但對于相同長度的錨索，囊式擴大頭錨索獲得的抗拔承載力遠遠大于傳統(tǒng)的分散壓縮型錨索。

對比圖3和圖5，在錨索抗拔承載力設(shè)計值基本一致時，分散壓縮型錨索普遍大于囊式擴大頭錨索產(chǎn)生的位移，這是由于錨索錨固段越長，荷載由錨固段頂端向底端逐漸傳遞過程中產(chǎn)生的塑性位移越大;30m長的分散壓縮型錨索的數(shù)據(jù)離散性遠大于20m長的囊式擴大頭錨索，這是因為錨索成孔深度越深，成孔質(zhì)量及注漿飽滿度都難以控制，尤其是當錨索穿越較厚的淤泥質(zhì)土層時，成孔質(zhì)量的更難控制。

5 結(jié)論

通過分散壓縮型錨索和囊式擴大頭錨索的原位對比試驗證明：

（1）囊式擴體錨索作為一種新的施工工法，錨索施工時對囊袋進行水泥漿定量有壓注漿，施工質(zhì)量更可靠;在相同的錨固段長度下，獲得的抗拔承載力遠遠大于傳統(tǒng)的分散壓縮型錨索;

（2）增加分散壓縮型錨索的錨固段長度，可獲得較高的抗拔承載力，但同時也導致錨索位移大幅度增大，給錨拉式支擋結(jié)構(gòu)的位移控制帶來困難，無法滿足工程結(jié)構(gòu)對位移的要求;且因為錨索長度過長，在土中成孔質(zhì)量和注漿質(zhì)量往往無法保障，錨索承載力的不確定因素加大，為永久工程埋下安全隱患。

如何實現(xiàn)錨索可靠的施工質(zhì)量，獲得較高的承載能力和變形控制能力是錨索設(shè)計重點關(guān)注的問題。工程中由于場地限制等因素，往往不能采用加長錨索錨固段長度獲得較高承載力。因此，囊式擴體錨索具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的推廣價值。

參考文獻：

[1]陳新泉.鋼管模袋擠密樁新型復合結(jié)構(gòu)在河道整治中的應(yīng)用研究[J]. 水利建設(shè)與管理， 2018，38（7）： 34-39.

[2] 中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準.《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS 22-2005）[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[3]劉鐘，張楚福，等.囊式擴體錨桿在寧波地區(qū)的足尺試驗研究[C]//第二十七次全國巖土錨固工程技術(shù)研討會論文集，成都：[人民交通出版社股份有限公司]，2018：61-72.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ/T282—2012 高壓噴射擴大頭錨桿技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]鄒思源.擴大頭錨索在深基坑支護工程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2010，32（11）：1116-1119.

[6]黃小平，平揚，張梁.擴大頭錨索在某復雜環(huán)境下深基坑支護工程中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)村水利水電，2013（06）：139-140+144.