211088751_边坡防护锚杆抗拔试验

价值工程
0引言
伴随着经济的迅猛发展，我国的建筑用地愈发紧张，建筑用地面积以城镇为中心整体向外快速扩张的趋势越来越大，造成了施工的周围环境复杂性的局面，易于产生滑坍或崩塌和滑坡等地质灾害危及周边住宅楼和道路行车安全，在施工前需要对周围环境进行防护工程。

目前边坡防护技术可分为植被防护、工程防护和其他防护，应结合不同施工区段的气候地形特征选择对应的边坡防护技术[1]。

高边坡主要是指倾斜的斜面，由于自身重量会造成一定的影响，因此其稳定性比较差，坡体会有下滑的情况出现[2]。

边坡防护工程是为防止高坡坡体下滑对生命造成严重威胁的支护工程。

对于稳定性较差的岩土体边坡，需要对剖面打入锚杆进行防护，锚杆作为防护工程的部分，起到不可代替的作用，其抗拔力是边坡工程的重要影响因素，因此边坡防护锚杆抗拔试验尤为重要。

1工程及地质概况
1.1工程概况
新县某建筑物边坡防护工程位于新县解放路北侧。

拟建用地面积约6.79亩，位于边坡南侧坡脚处，东西长120m，南北宽30m，南侧紧邻已建电业局家属楼。

该拟建场地位于山背南坡，整个场地为依山开挖而成，边坡最大高差为39.4m。

拟建场地经开挖后将形成一个东西长约87m，高度约26.5m的高陡边坡，存在崩塌、滑坡地质灾害隐患，必须进行地质灾害工程防护。

为了尽快消除地质灾害隐患，确保安置区人员的生命安全，并对边坡进行永久性防护。

1.2地质条件
根据地质勘查，治理区的地层分为3层，情况如下：
第一层残积土：厚度为1.20m-4.50m，高度为110.20-122.80m，褐色，稍密，原岩为斜长角闪岩，含有较多的碎石
颗粒，约占30%，含少量长石。

第二层强风化斜长角闪岩：厚度为1.50m-14.00m，高度为105.7-121.60m，灰褐色，强风化，变晶结构，变余构造，疏松块状，手捏易散。

主要矿物成分为石英、长石及少量的云母矿物。

第三层中风化斜长角闪岩：灰白色，中风化，变晶结构，变余构造，疏松块状，手捏易散，属较坚硬岩。

主要矿物成分为石英、长石及少量的云母矿物，岩体较完整，岩体基本质量等级属于Ⅲ类。

根据区域资料，厚度>80m，其下无软弱层。

2锚杆锚固段抗拔承载力检测试验
2.1试验目的
锚杆锚固段的抗拔承载力的检测，主要通过基本试验和验收试验完成。

确定本工程锚杆抗拔承载力，验证设计，为施工安全质量提供依据。

2.2试验依据及抽验
本次抗拔实验的实验依据是由委托协议书及设计文件和《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）构成，其中技术规范中表明：C.2基本试验最大试验荷载不应超过杆体标准值的0.85倍，普通钢筋不应超过其屈服值0.90倍。

C.3验收试验荷载对永久性锚杆为锚杆轴向拉力标准值的1.5倍，对临时性锚杆为1.2倍。

锚杆锚固段的抗拔承载力的检测，主要通过基本试验和验收试验完成。

基本试验是在工程锚杆正式施工前，为了确定锚杆的设计参数和施工工艺，在现场进行的锚杆极限抗拔承载力试验；验收试验是为检验工程锚杆抗拔承载力是否符合设计要求而进行的锚杆抗拔试验。

对于基本试验，试验最大加载量无法明确，即保证在杆体不破坏的前
边坡防护锚杆抗拔试验
Pull-out Test of Slope Protection Bolt
杨彦飞①YANG Yan-fei;张洺①ZHANG Ming;杜珊①DU Shan;张敬东②ZHANG Jing-dong （①华北水利水电大学，郑州450046；②河南卓越建设工程有限公司，郑州450016）
（①North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou450046，China；
②Henan Zhuoyue Engineering Co.，Ltd.，Zhengzhou450016，China）
摘要:本文以新县某建筑物北侧边坡防护工程为列，围绕边坡防护锚杆抗拔试验进行研究，对其中19根锚杆进行静力抗拔试验，并绘制锚杆荷载-位移曲线图（Q-s），分析曲线图可知锚杆的抗拔承载力满足设计要求。

并对同类型的锚杆抗拔试验提供参考价值。

Abstract:This paper takes the slope protection project on the north side of a building in Xinxian as an example,and studies the pullout test of the slope protection bolts.19bolts are subjected to static pullout tests,and the bolt load-displacement(Q-s)curve is drawn. Through analysis of the curve,it shows that the pull-out bearing capacity of the anchor meets the design requirements.It also provides reference value for the pullout test of the same type of bolt.
关键词:边坡防护；锚杆；抗拔承载力；基本实验；验收试验
Key words:slope protection；bolt；pull-out bearing capacity；basic experiment；acceptance test
中图分类号:TU476文献标识码:A文章编号:1006-4311（2023）10-042-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2023.10.013
———————————————————————
作者简介:杨彦飞（1996-），男，回族，河北张家口人，在读硕士，研究方向为土木工程岩土方向、基坑支护领域。

图1锚杆试验布置图(立面
)注：图标○为锚杆抗拔验收试验点位置.
·42·
Value Engineering
提前测出锚杆的极限承载力[3]。

且基本试验的数量都要求不少于3根[4]。

对于验收试验，应根据锚杆是永久锚杆还是临时性锚杆，根据轴向拉力标准值确定最大加载量。

支护参数：①支护类型：锚杆（杆体材料为锚索）；②总数：锚杆361根（其中长度15m的211根、长度20m的150根）；③截面尺寸：孔径150mm；④锚杆长度：锚索总长分别为20m（上部3排半）和15m（下部5排）、自由段长度均为5m；⑤验收锚杆抗拔力：不小于360kN。

由建设单位、监理单位、施工单位预留及现场随机选取19根试验锚杆，具体位置见图1中标点处。

2.3试验仪器设备
锚杆抗拔试验装置主要包括荷载加卸载装置（通常用穿心液压千斤顶）、加载反力装置、荷重传感器及位移测量仪表。

经计量检定测试中心鉴定合格，且未超出有限期，详情见表1。

2.4试验过程
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）规定C.2.4规定：锚杆基本试验应采用循环加、卸载方法。

根据后续内容，该循环加卸载为多循环加卸载。

C.3.5关于验收试验规定：前三级荷载可按试验荷载值的20%施加，以后每级按10%施加；达到检测荷载后观测10min，在10min持荷时间内锚杆的位移量应小于1.0mm。

当不能满足时持荷至60 min，锚杆位移量应小于2mm。

卸荷到试验荷载的0.1倍并
测出矛头位移[5]。

由此可见，GB50330-2013中，对于基本试验推荐使用多循环加载法，但对于验收试验，则使用分级维持荷载法即可，在到达相对稳定后卸载至初始荷载并在位移传感器中读取数值。

本试验采用分级加载，依据规范最大加载应为1.33~ 1.66倍的设计拉力值，本试验的最大加载为360kN（由建
设单位及设计单位提供值），具体分级见表2。

（图2）
3试验结果与分析
3.1抗拔观测及结果评定
符合下列条件时，试验的锚杆应评定为合格[5]：①加载到试验荷载计划最大值后，锚头变形趋于稳定
阶段；②符合C.2.8条规定：锚杆极限承载力标准值取破坏荷载前一级的荷载值；在最大试验荷载作用下未达到C.
2.5条规定的破坏标准时，锚杆极限承载力取最大荷载为标准值。

其中C.2.5：锚杆试验中出现下列情况时可视为破坏，应终止加载：
①锚头的位移不收敛，锚固土从岩土层拔出或锚杆从锚固体拔出；②锚头的总位移量超过设计允许值；③土层锚杆试验中后一级荷载产生的锚头位移增量是上一级位移增量的2倍及以上。

3.2试验数据（图3、表3）
3.3结果分析
①锚杆的抗拔力主要由灌浆料与岩土体之间的摩擦力构成，锚杆的长度直径、灌浆料的配比、岩土体的力学参数均对抗拔力产生影响。

对于本次试验锚杆的长度为15m 和20m，从锚头位移量可知长度为20m的锚杆比15m的大体上相差不多，其锚头位移从12mm-16mm分布，大部分趋于12mm。

但其最大（MS-1直径20m）16.78mm与最小（MS-12直径15m）12.11mm之间相差4.67mm。

对于较大的锚头位移是因为产生了群锚效应，使得锚杆间的应力增加，降低锚杆的抗拔能力。

且在每级加荷的观察时间内锚头的位移均处于稳定状态，表明锚杆未到达极限状态。

②从Q-s曲线中，由于前3级加载是按照20%的试验荷载，之后按10%加载，将曲线明显的分为俩部分，前3级加载的曲线大致上为直线段，也就是此时的锚杆处于弹性阶段，在以后的加载中出现以下几种的曲线：上凸曲线、直线、s型曲线，上凸曲线代表曲率随荷载的增大而减小，而
表1
试验仪器设备一览表
仪器名称传感器名称型号量程编号
仪器有效期
静载荷测试仪
主机JCQ-503A4000kN1404222019.02.28测力传感器SW-500500kN201604062019.05.22
位移传感器MFX-5050mm
14090699、
14090697
14090692、
14090698
2019.08.16穿心千斤顶SW-500
750kN
500kN
750kN
20160406
17541
2019.05.22
2019.02.28表2试验的加载分级与锚头位移观测时间
最大
试验荷载分级荷载与轴向拉力标准值NK的百分比（%）
1.5 Nak加载卸载20
72
40
144
60
216
70
252
80
288
90
314
100
360
10
36
观测时间
（min）1010101010101010
表3锚杆抗拔验收试验概况
序号编号最大加载量（kN）锚头位移量（mm）终止加载条件
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
MS-1#
MS-2#
MS-3#
MS-4#
MS-5#
MS-6#
MS-7#
MS-8#
MS-9#
MS-10#
MS-11#
MS-12#
MS-13#
MS-14#
MS-15#
MS-16#
MS-17#
MS-18#
MS-19#
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
360
16.78
14.85
12.40
15.55
13.84
12.67
13.25
15.01
13.05
15.20
12.69
12.11
13.27
14.88
15.56
14.07
12.51
13.76
12.93
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
达到设计要求
图2抗拔试验装置现场示意图
百分表
支座
千斤顶
钢板
夹具
锚杆
注浆体
破坏椎体
·43·
价值工程
直线段可以理解为比前三级加载斜率要小的强化线性阶段，试验锚杆的锚头位移在10%加载过程中分布较均匀，对于s 型来讲笔者认为是由于当抗拔试验加载装置将力
传到杆体周边的岩土层时，
支座与锚杆之间的距离使得杆件的受力状态和工作状态有差异。

同时喷射混凝土面并不平整使得测量并不符合实际情况[6]。

并未模拟出锚杆的真
实受力状态。

③卸载阶段的直线拉长，
与横坐标的交点代表着锚杆在整个受力状态中所产生的塑形形变，
通过对曲线的分析得：塑形变形在2.5mm-4.2mm 之间，
其中最大的约为4.13mm ，
最小的约为2.55mm ，对于桩长20m 的塑形变形总体上要小于桩长15m 的。

可以得出：
抗拔承载力与桩长成正比，
符合工程实际。

综上根据19根锚杆试验数据情况，加载到最大值
360kN 时，杆体未开裂，锚杆（锚索）未拉出，锚头位移收
敛，抗拔力均达到设计要求，
19根试验锚杆均评定为合格。

4结语
边坡防护工程的质量会引发对生命和项目的安全问题，
同时也受到更多重视，锚杆的质量作为防护工程中重要环节，应该按照规范严格施工，
同时准确地进行锚杆的抗拔试验。

本次试验的结果说明了抗拔实验具有很强的可
靠性，可以为工程安全提供依据；
得出了抗拔承载力与长度正相关的规律；
由于测量环境的限制，并不能完全还原锚杆的受力过程，
试验图像有些许的不足；同时希望可以借助更多的试验数据来研究锚杆抗拔实验过程中锚杆的受力，得出规律性的结果。

最后边坡防护作为永久性工程
其养护工作会维持边坡稳定，
保证安全，希望被重视。

参考文献:
[1]王二赞.公路路基高边坡防护的设计核心探究[J].河南科技，2020，39（28）：118-120.
[2]林新宝.关于高边坡防护技术的几点思考[J].四川建材，2018，44（08）：174-175.
[3]陈小刚，
淦方茂.锚杆抗拔试验的可靠性分析与建议[J].中国住宅设施，2019（06）：76-78.
[4]JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].[5]GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].
[6]徐晓滨，
刘少情，郭呼胜.土钉与锚杆抗拔承载力试验的探索与研究[J].工程质量，2022，40（03）：32-35.
图3锚杆验收曲线图(Q-S
)
·44·。