1、锚杆的基本知识与抗拔承载力试 验 贾保江 2012 年12 月25 日1 锚杆的基本概念 1.1 锚杆的概念及应用 岩土锚固技术埋设于岩土体中的受拉杆件，用以将 结构物的拉应力传递给深部的稳定地层或加固不稳定的岩土 体，形成拉杆与岩土相互作用，共同工作的体系。 岩土锚固技术在矿山、交通、建筑、水利水电、军事人 防等工程中的应用越来越广泛。 按锚固的对象不同，岩土锚固技术有边坡锚固、隧道锚 固、大坝锚固、抗浮锚固等。1.1.1 锚杆的定义 锚杆是将拉力传递到稳定岩层或土层的锚固体系。它 通常包括杆体（由钢筋、特制钢管、钢绞线等筋材组成）、 注浆体、锚具、套管和可能使用的连接器。当采用钢绞线 或高
2、强度钢丝束作杆体材料时可称锚索。在岩土锚固中通 常将锚杆和锚索统称为锚杆。1.1.2 组成锚杆的必备因素 一个抗拉强度高于岩土体的杆体； 锚杆 内部 的一端可 以和 岩土体紧 密接 触形成摩 擦（ 或粘结） 阻力 ； 锚杆外部的一端能够形成对岩土体 的径向 阻力。 锚杆作为深入地层的受拉 构件， 它一端 与工程 构筑物 连接， 另一端 深 入地层中，整根锚杆分为 自由段 和锚固 段。 1.1.3 锚杆作用实质 锚杆作用从表面上看是限 制了部 分岩土 脱离原 体，从 力学观 点上看 主 要是提高了岩土体的粘聚 力C 和内摩 擦角 ， 实质上 是位于 岩土体 内锚杆 与岩土体形成一个新的复 合体。
3、 这个复 合体使 得岩土 体自身 的承载 能力 大大加强。1.1.4 锚杆的基本组成 锚杆主要由锚头、自由段（也称非锚固段）和锚固段组 成，如图1.1所示。(1) 锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由 台座、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。 (2) 锚固段 ：是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域， 其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体 的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。 (3) 自由段：是指将锚头处的拉力传至锚固体的区域，其 功能是传递拉力； (4) 锚杆配件：定位支架、导向帽、架线环、束线环、注 浆塞等。图1.2为锚索结构示意图 1-台坐 2-锚具 3-垫
4、板 4-支档结构 5-自由隔离层 6-钻孔 7-对中支架 8-隔离架 9-钢绞线 l0-架线环 ll-注浆体 12-导向帽 Lr-自由段 La-锚固段1.1.5 锚杆的分类 1.按是否预先施加应力分为预应力锚杆和非预应力锚杆。 非预应力锚杆是指锚杆锚固后不施加外力，锚杆处于被动受 载状态；预应力锚杆是指锚杆锚固后施加一定的外力，使锚 杆处于主动受载状态。 2.按锚固形态分为圆柱形锚杆、端部扩大型锚杆和连续球 型锚杆 。 3.按锚固机理可分为有粘结锚杆、摩擦型锚杆、端头锚固 型锚杆和混合型锚杆。4.按使用部位分为基坑支护锚杆、边坡支护锚杆、抗浮 锚杆、抗倾覆锚杆等。支护锚杆设计角度正常为15-3
5、0， 抗浮锚杆、抗倾覆锚杆设计角度为90。 5.根据锚杆设计使用年限分为临时性锚杆和永久性锚杆。 使用年限超过2年的边坡为永久性边坡，否则为临时性边坡。 6.根据锚杆周围岩土层性质分为土层锚杆和岩层锚杆。 7.根据材质不同分为注浆型和机械预应力锚杆。 8.按受力方式分为压力型锚杆和拉力型锚杆。 我们检测的对象主要是注浆的拉力型锚杆。目前在基坑加固工程中，广泛采用土钉也是一种较短的粘结 型锚杆。它是通过在边坡中埋入短而密的粘结型锚杆，使锚杆与 基坑边缘土体形成复合体系，增强其的稳定性。这种锚杆一般适 用于土质地层和松散的岩石地层。1.2 锚杆支护原理当锚杆杆体受到外力作用时，拉力首先通过杆体与周
6、边的 锚固体之间的握裹力将力传递到锚固体，然后再通过锚固体与 周边岩土体之间的粘结力将力传递到周边锚固土层中。1.3 锚杆的使用组合 在边坡加固中，锚杆通常与其他支挡结构联合使用，例如： (1) 锚杆与钢筋混凝土桩联合使用，构成钢筋混凝土排桩式 锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或劲性混凝土桩，锚杆 可以是预应力或非预应力锚杆。如下图所示：(2)锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式 锚杆挡墙，锚杆锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚杆 或非预应力锚杆。如下图所示。(3) 锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板 肋式锚杆挡墙，这种结构主要用于直立开挖的、类岩石 边坡或土质边坡
7、支护，一般采用自上而下的逆作法施工。如 下左图所示。(4) 锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定 板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡，如 下右图所示。(5) 锚杆与 钢筋混凝土面板联合使用形成锚板支护结构， 适用于岩石边坡。锚板可根据岩石类别采用现浇板或挂网喷 射混凝土层。(6)预应力锚索与抗滑桩联合使用形成预应力锚索抗滑桩结 构2. 锚杆的设计 2.1 基本原则 当对支护结构变形量容许值要求较高、岩层边坡施工期 稳定性较差、土层锚固性能较差、采用了钢绞线和精轧钢时， 宜采用预应力锚杆。但预应力作用对支承结构的加载影响、 对锚固地层的牵引作用以及相邻构筑物的不利影响应控制在
8、 安全范围之内。 设计的锚杆必须达到所设计的锚固力要求，防止边坡滑 动剪断锚杆，锚杆选用的钢筋或钢绞线必须满足有关国家标 准，特别是预应力钢绞线，除了满足Gl3 T 52245标准外， 还必须获得IS09002国际质量认证。非预应力锚杆长度一般不要超过l6m ，单锚设计吨位一般 为l00400kN ，最大设计荷载一般不超过450 kN 。预应力锚杆 ( 索) 长度一般不要超过50m ，单束锚索设计吨位一般为500 2500kN ，最大设计荷载一般不超过3000kN ，预应力锚索的间 距一般为410m 。 进行锚杆设计时，选择的材料必须进行材性试验，锚杆施 工完毕后必须对锚杆进行抗拔试验，验证锚
9、杆是否达到设计承 载力的要求；同时对于遇到的大型滑坡在采用预应力锚索加固 后必须进行至少一年的位移监测。2.2 锚杆的选型 在边坡锚杆加固中要选择合理的锚杆型式，必须结合被 加固边坡的具体情况，根据锚固段所处的地层类型、工程特 征、锚杆承载力的大小、锚杆材料、长度、施工工艺等条件 综合考虑进行选择。下表给出了土层、岩层中的预应力和非 预应力常用锚杆类型的有关参数，可供边坡锚杆加固选型使 用。2.3 锚杆锚筋的设计 在确定出锚杆轴向设计荷载后，需要对锚杆进行结构设 计，结构设计的第一步就是根据锚杆轴向设计荷载计算锚杆 的锚筋截面，并选择合理的钢筋或钢绞线配置锚筋；在配置 锚筋后可由锚筋的实际面积
10、和锚筋的抗拉强度标准值计算出 锚杆承载力设计值，然后方能进行锚杆体和锚固体的设计计 算。(1) 锚杆锚筋的截面积计算： 假设锚杆轴向设计荷载为N ，则可由下式初步计算出锚 杆要达到设计荷载N 所需的锚筋截面： (1) 式中：Ag由N 计算出的锚筋截面； k安全系数，对于临时锚杆取1.61.8；对于永久性 锚杆取2.22.4； f pkt 锚筋( 钢丝、钢绞线、钢筋) 抗拉强度设计值。(2) 锚筋的选用 根据锚筋截面计算值Ag ，对锚杆进行锚筋的配置，要 求实际的锚筋配置截面 。配筋的选材应根据锚固工程 的作用、锚杆承载力、锚杆的长度、数量以及现场提供的施 加应力和锁定设备等因数综合考虑。 对于
11、采用棒式锚杆，都采用钢筋做销筋。如果是普通非 预应力锚杆，由于设计轴向力一般小于450kN,长度最长不超 过20m 因此锚筋一般选用普通、级热轧钢筋，如果是 预应力锚杆可选用、级冷拉热轧钢筋或其他等级的高强 精轧螺纹钢筋。钢筋的直径一般选用232。 gg AA 对于长度较长、锚固力较大的预应力锚杆应优先选用 钢绞线、高强钢丝，这样不但可以降低锚杆的用钢量，最 大限度地减少钻孔和施加预应力的工作量，而且可以减少 预应力的损失。(3) 按实际锚筋截面计算锚杆承载力设计值： 假设实际锚筋配置截面为Ag(Ag Ag ) ，由下式按实际锚 筋计算锚杆承载力设计值： (2) 式中：Ng实际锚筋配置情况下锚
12、杆的承载力设计值； k安全系数，对于临时锚杆取1.61.8；对于永久 性锚杆取2.22.4 ； f ptk 所配锚筋( 钢丝、钢绞线或钢筋) 的抗拉强度设 计值。 g ptk g Af NN k = 2.4 锚杆的锚固力计算 锚杆的锚固力也可称为锚杆承载力。锚杆极限锚固力( 极 限承载力) 是指锚杆锚筋沿握裹砂浆或砂浆沿孔壁产生滑移破 坏时所能承受的最大临界拉拔力，它可以通过基本试验（破 坏性拉拔试验）确定。锚杆容许锚固力( 容许承载力) 是极限 锚固力( 极限承载力) 除以适当的安全系数( 通常为2.02.5) ； 通常锚杆容许锚固力是锚杆设计锚固力( 或称为锚固力设计值) 的1.21.5倍
13、。在设计时，锚杆的设计荷载必须小于锚固力 设计值。锚杆锚固力的计算方法随锚固体形式不同而异，圆柱型 锚杆的锚固力由锚固体表面与周围地层的摩擦力提供；而端 头扩大型锚杆的锚固力则由扩座端的面承力及与周围地层的 摩擦力提供。(1) 圆柱型锚杆锚固力与锚固长度计算 对于圆柱型锚杆，锚杆的极限锚固力可按下式计算： (3) 式中：L锚固体长度； d锚固体直径； q s 锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结 强度。 式(2) 给出了锚杆承载力设计值Ng( 锚杆设计荷载) ， us P Ldq =由式(3) 可得锚杆要达到锚固力设计值Ng 所需的最小锚固 体长度： (4) 式中：L m 锚固体长度； k安全
14、系数，对于临时锚杆取1.61.8对于永 久性锚杆取2.22.4； Ng锚杆锚固力设计值； q s 锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强 度标准值( 见下表) 。 g m s kN L dq 注：(1)表中q s 系一次常 压灌浆 工艺确 定，适 用于注 浆标号M25 M30； 当采用高压灌浆时，可适 当提高 。 (2)极软岩：岩石单轴 饱和抗 压强度fp 5MP a ； 软质岩 ：岩石 单轴饱 和抗压强度5MPa fp 30 MP a 硬质岩 ：岩石 单轴饱 和抗压 强度fp 30 MP a 。 (3)表中数据用作初步 设计时 计算， 施工时 宜通过 试验检 验。 (4)岩体结构面发育时 ，
15、取表 中下限 值。(2)端部扩大头型锚杆的锚固力和锚固长度计算 (略)(3) 锚筋与锚固砂浆间的最小握裹长度计算 前面对于圆柱型锚杆的极限锚固力计算公式是基于锚固 段与周围岩土间的极限摩阻力给出的，这种公式的应用条件 是锚杆破坏首先从锚固体与周围岩土之间的界面剪切滑移， 一般来讲对于土层或较软的岩石满足这种条件。对于坚硬的 岩层，如果锚固体与岩层间的极限摩阻力大于锚筋与锚固砂 浆之间的极限握裹力，锚杆将首先从锚筋与锚固砂浆之间开 始剪切破坏，此时应根据锚筋与锚固砂浆之间的粘结强度来 计算锚杆的锚固长度。极限锚固力计算公式为：(5) 式中：L锚固体长度； d g 锚筋直径； n锚筋数量； q g
16、 锚筋与锚固砂浆之间的极限粘结强度。 u gg P Lnd q =锚杆锚固力设计值为Ng ，锚杆要达到锚固力设计值所需 的锚筋与锚固砂浆问的最小握裹长度： (6) 式中：L g 锚筋与锚固砂浆间的最小握裹长度； k安全系数，对于临时锚杆取1.51.8对于永 久性锚杆取2.02.3； q g 锚筋与锚固砂浆间的极限粘结强度标准值 ( 见下表) 。 g g gg kN L nd q 注：(1)当采 用两根 钢筋点 焊成束 作法时 ，粘结 力应乘 以0.85 折减 系 数。 (2)当采用三根钢筋点 焊成束 作法时 ，粘结 力应乘 以0.7折减系 数。 (3) 成 束 钢筋不应 超过 三根，钢 筋总
17、截面积不 应超 过孔径面 积的20 ， 以保证钢筋在砂浆中的锚 固效果 ，除非 采用特 殊的锚 固段钢 筋和注 浆体 设计，并通过实验可适当 增加钢 筋数量 。2.5 锚杆弹性变形计算 锚杆的变形是由锚杆本身在外荷载作用下变形和由于地 层徐变引起的变形组成，由地层徐变引起的锚杆变形计算可 以通过徐变系数计算。锚杆本身在外荷载作用下变形以弹性 变形为主，下面是锚杆弹性变形的计算方法。(1) 非预应力土层锚杆弹性变形的计算 对于土层锚杆在外荷载作用下，除了锚杆自由段产 生弹性变形外，锚固段也存在一部分变形，一般需要通过试 验确定，在初步设计时可以近似估算： (7) 式中：S c 锚杆弹性变形； L
18、 f ，L a 锚杆自由段和锚固段长度； A ，A c 杆体截面面积和锚固体截面面积； E s ，E c 杆体弹性模量和锚固体组合弹性模量，锚 固体组合弹性模量可有下式确定： () 3 f a cg s cc L L SN EA EA = +(8) A m ，E m 锚固体中砂浆体的截面积和弹性模量。 s mm c m AE A E E AA + = +(2) 非预应力岩石锚杆弹性变形的计算 非预应力岩石锚杆的弹性变形主要为锚杆自由段的弹性 变形，估算公式为： (9) (3) 预应力锚杆( 索) 弹性变形的计算 预应力锚杆在受到的轴向拉力小于预应力实际保留值时， 可按刚性拉杆考虑；如果承受的轴
19、向拉力大于预应力实际保 留值，预应力锚杆将再次产生拉伸变形，此时锚杆的变形量 可根据拉力超出预应力保留值的增量代入公式(7) 和(9) 中的 Ng 计算变形量。 f cg s L SN EA =如果计算的变形量增量值较小时，预应力锚杆也可近似 按刚性拉杆考虑。3 锚杆的构造要求 （1） 锚杆总长度为锚固段长、自由段长和外锚段之和。 锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑裂面的长度计算，但予应 力锚杆自由段长度不小于5.0m ；锚 杆锚固段长度按计算确定， 同时土层锚杆锚固段长度宜大于4.0m 、小于14.0m ，岩石锚 杆锚固段长度宜大于3.0m 、小于10.0m ；如果岩石锚杆承载 力设计值250k
20、N ，且锚固区段为结构完整无明显裂隙的硬质 硬质岩石时，锚固段长度可用2.03.0m 。 （2） 在无特殊要求的条件下，锚杆浆体一般采用水泥 砂浆，其强度设计值不宜低于M20。4 锚杆的施工 锚杆施工质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力和边坡 稳定安全，一般在施工前应根据工程施工条件和地质条件选 择适宜的施工方法，认真组织施工。在施工过程中如遇与设 计不符的地层，应及时报告设计人员，以作变更处理。锚杆 施工包括施工准备、造孔、锚杆制作与安装、注浆、锚杆锁 定与张拉等五个环节。5 锚杆拉拔试验常识 5.1 术语 5.1.1 基本试验：是为确定锚杆的极限抗拔力和获得有关设计 参数而进行的试验。 5.
21、1.2 验收试验：是为检测锚杆施工质量及承载力是否满足设 计要求而进行的试验。 5.1.3 蠕变试验：确定锚杆在恒定荷载作用下位移随时间变化 规律的试验。 5.1.4 设计拉力值：锚杆在设计使用期内可能出现的最大拉力 值。5.1.5 锁定荷载：采用千斤顶或扭力扳手将力传递到张拉端的 锚具上，在锚杆中建立初始预应力荷载。 5.1.6 弹性位移：锚杆试验时测得的可恢复位移。 5.1.7 塑性位移：锚杆试验时测得的不可恢复位移。5.2 一般规定 5.2.1 试验锚杆的参数、材料、施工工艺及所处的地质条件 应与工程锚杆相同。 鉴于岩土层条件的多变性 ，为了 准确地 确定锚 杆的极 限承载 力，对 同
22、一种地层而言，若同一工 程有不 同的地 层条件 ，应相 应增加 基本试 验锚杆 组数。 5.2.2 试验锚杆休止期 锚杆抗拔试验应在锚固段注浆固结体强度达到15MPa 或达 到设计强度的75% 后进行。 建议：影响锚杆的拉拔力 （锚杆 效果） 直接因 素有： 杆体强 度、杆 体 与锚固体的粘结力（也称 握裹力 ）、锚 固体与 周围岩 土的粘 结力（ 也称侧 摩阻力），而影响锚固体 与周围 岩土的 粘结力 的主要 因素是 锚固段 周围土 体的性质。所以我们应参 考建 筑基桩 检测规 范JGJ106 中 对桩基静载试验基桩休止期要求 ，即： 在锚杆锚固段浆体强度达 到15MPa 或 达到设 计强度
23、 的75%前提 下，对 于 砂类土，不应少于10 天； 对于粉 质粘土 和粘性 土，不 应少于15 天； 对于淤 泥或淤泥质土，不应少于25 天。 5.2.3 锚杆试验的主要目的是确定锚固体与岩土体的摩阻强 度和验证锚杆设计参数及施工工艺是否合理性，因而锚杆的 破坏应控制在锚固体与岩土体之间。为避免杆体的破坏，视具 体情况，可是当增加杆体的截面面积。 5.2.4 下列情况应进行基本试验： 1.采用新工艺、新材料或新技术的锚杆； 2.无锚固工程经验的岩土层内的锚杆； 3.一级边坡工程的锚杆。5.2.5 对塑性指数大于17的淤泥及淤泥质土层中的锚杆应进 行蠕变试验。 5.2.6 抽检数量 同一场地
24、相同岩土层基本试验和蠕变试验抽检锚杆数量不 得少于3根；验收试验抽检数量为总锚杆数的5% ，且不得少于 6根。 5.2.7 试验锚杆宜在自由段与锚固段之间设置消除自由段摩 擦阻力的装置。 这一点应引起足够的重视，否则将增大试验单位的风险。5.2.8 最大试验荷载下的锚杆杆体应力不应超过其极限强 度标准值的0.8倍。 5.2.9 荷载分散型锚杆的试验宜采用等荷载法；也可根据 具体工程情况制定相应的试验规则和验收标准。 荷载分散型锚杆包括压力 分散型 锚杆和 拉力分 散型锚 杆，是 近年 来 工 程应用日趋增多的锚杆类 型。由 于其单 元锚杆 的自由 段长度 不同， 在相同 荷载下，各个单元锚杆的
25、 位移不 同，采 用常规 的试验 方法是 不适宜 的。 目前，该类型锚杆的试验 方法有2 种:(1) 采 用多个 同步千 斤顶对 每个 单元锚杆进行常规锚杆试 验，锚 杆试验 结果由 若干个 单元锚 杆的试 验资料 组成。(2)在设 计拉力 条件下 ，计算 由单元 锚杆在 相同荷 载作用 下因自 由 段长度不等引起的弹性伸 长差， 依次对 各个单 元锚杆 （从自 由段长 度最大 的）进行预先张拉以消除 上述影 响，然 后按常 规试验 方法进 行试验 。5.3 试验工作程序 试验工作程序应按左图进行。 5.3.1 相关资料的收集及确 认工作包括： 1.锚杆工程岩土勘察报告、 设计图纸、施工方案及
26、施工中 出现的异常情况； 2.确定委托方的具体委托事 项； 3.明确现场试验工作实施的 可行性和安全措施。5.3.2 根据收集到的相关资料和委托方的委托事项确定试 验人员；试验检测人员必须有与其从事试验工作相适应的专 业资格证书。 5.3.3 试验仪器设备应满足以下要求： 加载装置（穿心千斤顶、油泵）、计量仪表（压力表、 测力计、百分表或位移计、秒表等）测试精度、量程应满足 要求，且必须在计量周期的有效期限内，其额定压力必须大 于试验压力。 建议：最大试验压力/ 额定 压力80% 。5.3.4 检测现场环境必须满足仪器设备的正常使用要求。 遵守国家有关安全生产的规定，应采取有效的防护措施。 5
27、.3.5 当发现检测数据异常时，应查找原因，必要时应进 行复测或重新检测。5.4 检测机构及人员要求 5.4.1 检测机构应满足以下要求： 1. 应通过省技术监督行政主管部门的计量认证； 2. 应具备省级建设行政主管部门颁发的专业资格证书； 5.4.2 检测人员应满足以下要求： 1. 应经培训上岗，具有省级建设行政主管部门颁发的专 业资格证书； 2. 应具有所在检测机构的聘任证书。5.5 仪器设备及其安装 5.5.1 检测加载设备 宜采用油压穿心千斤顶（穿孔千斤顶）。千斤顶的中心应与 锚杆轴线重合，其额定压力不得小于最大加载量的1.2倍。 5.5.2 荷载量测 可用放置在千斤顶上的测力计、力传
28、感器直接测定；也可采 用并联于千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压力，根据千 斤顶及其示值仪表的校准方程换算荷载。 测力计、力传感器、油压传感器的测量误差应不大于1% ； 合理选择其量程，使最大检测荷载不大于其量程的80% ，且不小于其量程的50% 。压力表精度应优于0.4级，最大检测荷载 不大于其量程的80% ，且不小于其量程的50% 。 5.5.3 位移测量 位移测量仪表宜采用大位移传感器或大量程百分表（大 于30mm ），并应符合下列规定： 1. 测量误差不大于0.1%FS ，分辨率高于或等于0.01mm ； 2. 固定和支承位移测量仪表的夹具及基准梁、基准桩应 避免气温、振动及其它外
29、界因素的影响。 5.5.4 反力装置 加载反力装置可根据现场情况确定，应尽量利用腰梁及 护壁作为反力，其承载力和刚度应满足最大施加荷载要求。当用锚头周围边坡或基坑侧壁土提供反力时，提供给反力支座 的地基土压应力不宜大于地基承载力特征值的1.0-1.5倍。必要 时对反力支座下一定范围的地基土进行加固处理。 5.5.5 设备安装注意事项 1. 反力支座应牢固、稳定，且其内边缘距离锚杆的距离应 根据试验对象不同而不同； 2. 为方便试验结束后退出锚具，应在试验前使千斤顶活塞 伸出合适距离； 3. 锚杆外端顶截面应垂直于锚杆轴线，且顶面光滑平整； 4. 位移测量设备的测量头应紧贴在锚杆外端截面，测量杆
30、 应与锚杆轴线一致，开始加荷前或调整位移测量设备后应有一定的初读数（一般为5-10mm ）。 5. 试验前应进行如下检查：千斤顶与锚杆二者轴线应相同， 基准桩、基准梁、位移测量设备是否牢稳，轻击基准梁位移测 量设备示数是否符合正确的变化规律，压力指示表是否为零。5.5.6推荐“锚杆试验记录表格”如下：6 锚杆的拉拔试验 根据试验目的不同，锚杆的拉拔试验有基本试验、蠕变试 验和验收试验。 6.1 基本试验 锚杆的基本试验(又称为破坏性试验)是在锚固工程开工前 为了检验设计锚杆性能所进行的锚杆破坏性抗拔试验，其目的 是为了确定锚杆的极限承载力，检验锚杆在超过设计拉力并接 近极限拉力条件下的工作性能
31、和安全程度，及时发现锚索设计 施工中的缺陷，以便在正式使用锚杆前调整锚杆结构参数或改 进锚杆制作工艺。6.1.1 最大试验荷载 基本试验最大试验荷载不应小于预估破坏荷载，且最大试 验荷载下锚杆杆体应力不应超过杆体极限强度标准值的0.8倍。 为得出锚固体的极限抗拔力，必要时可加大杆体的截面面积。 基本试验对锚杆施加循环 荷载是 为了区 分锚杆 在不同 荷载作 用下 的 弹 性位移和塑性位移，以判 断锚杆 参数的 合理性 和确定 锚杆的 极限拉 力。 6.1.2 加卸载法 基本试验宜采用分级单循环加载法，设计允许时也可采用 逐级加载法。加卸荷前后均应立即测读变形量。 6.1.3 岩层、砂类土、硬粘
32、土中锚杆基本试验加载分级和锚头 位移观测时间应按下表确定。观测时间（min ） 5 5 5 10 5 5 5 加 载 增 量 As*fptk (%) 初始荷载 10 第一循环 10 30 10 第二循环 10 20 30 40 30 20 10 第三循环 10 30 40 50 40 30 10 第四循环 10 40 50 60 50 40 10 第五循环 10 50 60 70 60 50 10 第六循环 10 60 70 80 70 60 10 加载过程 卸载过程6.1.4 锚头位移测读和加卸载应符合下列规定; 1. 初始荷载下，应测读锚头位移基准值3次，当每间隔5 分钟的读数相同时，方可
33、作为锚头位移基准值； 2. 在每级荷载观测时间内，当锚头位移增量不大于0.1mm 时 ，可施加下一级荷载；否则应延长观测时间，并应每隔 30min测读锚头位移1次，当连续两次出现1h内的锚头位头位 移增量增量小于0.1mm 时，可施加下一级荷载； 4. 加至最大试验荷载后，当未出现6.1.6条规定的终止加 载情况，且继续加载后的锚杆杆体应力不超过其极限标准值 的0.85倍时，宜继续进行下一循环（级）加载，加卸载的荷 载增量宜取最大试验荷载的10% 。6.1.5 当采用逐级加载法时，其加载分级和锚头位移观测 时间应按下表实施。 加荷等级 （A*fptk%) 初始荷载 第一级 第二级 第三级 第四
34、级 第五级 第六级 10 30 40 50 60 70 80 观测时间 （min ） 10 15 25 25 25 25 25加荷等级 （A*fptk%) 初始荷载 第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 第六级 10 30 40 50 60 70 80 观测时间 （min ） 15 15 15 30 120 30 120 6.1.6 淤泥及淤泥质土中的锚杆加荷等级与测定锚头位移应 遵守下列规定： 1. 当加载等级为0.6倍和0.8倍最大荷载时，采用循环加载。 循环加载分级与观测时间同多级单循环法。 2. 加载等级及观测时间见下表。 3. 在每级荷载观测时间内测读锚头位移不少于3次。 4. 荷
35、载等级小于A*fptk的50% 时，每分钟加荷不宜大于 20kN ；荷载等级大于A*fptk的50% 时，每分钟加荷不宜大于 10kN 。5. 加载等级为0.6和0.8倍的A*fptk 时，锚头位移增量2h内小 于2.0mm 时，方可施加下一级荷载。 6.1.6 锚杆试验中遇到下列情况之一时，应终止继续加载： 1. 从第二级加载开始，后一级荷载产生的锚头位移增量大 于前一级荷载产生的位移增量的2倍； 2. 锚头位移不收敛（锚头位移持续增长）； 3. 锚杆杆体破坏； 4. 锚头总位移超过设计允许的位移值。 锚杆破坏指锚固体与周围 岩土体 发生不 容许的 相对位 移或锚 杆杆体 破坏 等，锚杆丧失
36、承载力的现 象。当 设计对 锚杆总 位移有 限制时 ，还应 满足总 位移的要求。6.1.8 试验资料的整理 1. 锚杆极限抗拔试验结果宜按荷载与对应的锚头位移列表整 理。 分级单循环加载试验应绘制锚杆的荷载- 位移（Q-s ）曲线、 荷载- 弹性位移（Q-se）曲线和荷载- 塑性位移（Q-sp ）曲线。锚 杆的位移不应包括试验反力装置的变形。 理解：这就要求基准桩的 位置要 不受锚 杆上拔 和反力 支座下 沉的影 响。 当基准桩必须设置在和反 力支座 所在同 一平面 时，其 距离支 座最近 边缘不 得 小于3 倍的支座边长或 直径。 逐级加载试验应绘制锚杆的荷载- 位移（Q-s ）曲线。 2.
37、 基本试验所得的总弹性位移应超过自由段长度理论伸长量 的80% ，且应小于自由段与1/2锚固段长度之和的理论伸长量。6.1.7 锚杆极限抗拔承载力标准值应按下列方法确定： 1. 在某级试验荷载下出现第6.1.6条规定的终止继续加载情况 时，应取终止加载时的前一级荷载值；未出现满足终止加载情况 时，应取终止加载时的荷载值； 2. 参加统计的试验锚杆，当极限抗拔承载力的极差不超过其 平均值的30% 时，锚杆极限抗拔承载力标准值可取平均值；当极 差超过平均值的30% 时，宜增加试验锚杆数量并查明过大的原因 （锚杆施工、杆体质量、地质条件差异等），根据极差过大原因 ，按实际情况重新进行统计后确定锚杆极
38、限抗拔承载力标准值。 理解分析：1. 若锚杆 极限抗 拔承载 力出现 低值的 原因并 非偶然 的施工 质 量造成，应去掉高值后取 平均， 直至满 足极差 不超过30% 的 条件。 若去掉 高值后，参加统计的试验锚 杆数量 不满足3根且 不 满足1% 时， 应增加 试验 锚杆的数量。 2. 若低值承载力出现 的原因 为偶然 施工质 量造成 的，应 查明本 工程 其它锚杆是否存在类似情 况，并 要求对 此类锚 杆处理 使其达 到设计 要求 。处理达到设计要求后， 去掉低 值后取 平均， 此时应 满足极 差不超 过 30% 的条件。若参 加统计 的试验 锚杆数 量不满 足3 根且不 满足1% 时，应
39、 增 加试验锚杆的数量。6.2 蠕变试验 6.2.1对塑性指数大于17的土层锚杆、极度风化的泥质岩 层中或节理裂隙发育张开且充填有粘性土的岩层中的锚杆， 应进行蠕变试验。用作蠕变试验的锚杆不得少于3根。 岩土锚杆的蠕变是导致锚 杆预应 力损失 的主要 因素之 一。工 程实践 表明，塑性指数大于17 的 土层、 极度风 化的泥 质岩层 ，或节 理裂隙 发育 张开且充填有粘性土的岩 层对蠕 变较为 敏感， 因而在 该类地 层中设 计锚 杆时，应充分了解锚杆的 蠕变特 性，以 便合理 地确定 锚杆的 设计参 数和 荷载水平，并在施工中采 取适当 的措施 ，控制 蠕变量 ，从而 有效控 制预 应力损失
40、。 6.2.2锚杆蠕变试验的加荷等级和观测时间应满足下表的 规定。在观测时间内荷载必须保持恒定。研究资料表明，荷载水平 对锚杆 蠕变性 能有显 著的影 响，即 荷载水 平越高，蠕变量越大，趋 于收敛 的时间 也越长 。6.2.3 在每级荷载下按时间间隔1、5、10、15、30、45、 60、90、120min记录蠕变量。 6.2.4 试验结果可按荷载- 时间- 蠕变量整理，并绘制蠕变 量- 时间对数（s-lgt ） 曲线（见下图）。蠕变率可由下式计算： （10） 式中：Ks某一级荷载下的蠕变系数； slt1 时刻的蠕变量； s2t2 时刻的蠕变量。 21 21 lg lg s ss K tt
41、= 6.2.5 锚杆蠕变试验所测得的最后一级荷载下的最终一段 观测时间内的蠕变系数不应大于2.0mm 。 蠕变率是锚杆蠕变特性的 一个主 要参数 。它表 明蠕变 的变化 趋势， 由此可判断锚杆的长期工 作性能 。蠕变 率是每 级荷载 作用下 ，观察 周期 内最终时刻蠕变曲线的斜 率。如 最大试 验荷载 下，锚 杆的蠕 变率为 2.0mm/ 对数周期，则意味着在30 分 钟至50 年 内，锚 杆蠕变 量达到12mm。6.3 锚杆的验收试验 锚杆验收试验是在锚固工程完工后，为了检验所施工的 锚杆是否达到设计的要求而进行的检验性抗拔试验，该试验 起到鉴别工程是否符合要求的目的。 6.3.1 验收锚杆
42、数量不得少于锚杆总数的5，且同一场 地同一土层中不得少于3根。对有特殊要求的工程，可按设 计要求增加验收锚杆的数量。 6.3.2 根据支护结构的安全等级按下表确定抗拔承载力检 测值。支护结构的安全等级 抗拔承载力检测值与轴向拉力标 准值的比值 一级 1.4 二级 1.3 三级 1.2 锚杆验收检测抗拔承载力 检测值 锚杆验收试验是对锚杆施 加大于 设计轴 向拉力 值的短 期荷载 ，以 验证工程锚杆是否具有与 设计要 求相近 的安全 系数。 其目的 是及时 发现 设计、施工中存在的缺陷 ，以便 采取相 应措施 加以解 决，确 保锚杆 的质 量和工程安全。6.3.3 锚杆验收试验采用单循环加载法，
43、其加载分级和锚 头位移观测时间应按下表确定。6.3.4 锚杆抗拔承载力检测试验锚头位移测读和加、卸载 应符合下列规定： 1. 初始荷载下，应测读锚头位移基准值3次，当每间隔 5min 的读数相同时，方可作为锚头位移基准值； 2. 每级加、卸载稳定后，在观测时间内测读锚头位移不 应少于3次； 3. 当观测时间内锚头位移增量不大于1.0mm 时，可视为 位移收敛；否则，观测时间应延长至60min，并应每隔10min 测读锚头位移1次；当该60min内锚头位移增量小于2.0mm 时， 可视为锚头位移收敛，否则视为不收敛。6.3.5 锚杆试验中遇到下列情况之一时，应终止继续加载： 1. 从第二级加载开
44、始，后一级荷载产生的锚头位移增量大于 前一级荷载产生的位移增量的2倍； 2. 锚头位移不收敛（锚头位移持续增长）； 3. 锚杆杆体破坏； 4. 锚头总位移超过设计允许的位移值。 6.3.6 检测资料的整理 1. 列表整理单循环加载试验数据，并绘制荷载- 位移（Q-s) 曲 线（见下图）。锚头的位移不应包括试验反力装置的变形。 2. 验收合格标准：在抗拔承载力检测值下，锚杆位移稳定 或收敛；在抗拔承载力标准值下，测得的弹性位移量大于杆 体自由段长度理论弹性伸长量的80% 。6.4 不合格锚杆处理 6.4.1 锚杆验收试验不合格时，应增加锚杆试件数量，增加 锚杆试件应为不合格锚杆的3倍。 6.4.
45、2 对不合格锚杆在具有二次高压注浆的条件下，应进行 注浆处理，然后再按验收试验标准进行试验。否则，应按实际 达到的试验荷载最大值的50% 进行锁定。 6.4.3 按不合格锚杆占锚杆总量的百分率推算工程锚杆实际 总抗力与设计总抗力的差值，并应按差值增补锚杆予以补偿。6.5 检测报告 检测报告至少应包括如下内容： 1.检测机构名称、计量认证号、资质证号、通讯地址和电话； 2. 委托、建设、勘察、设计、施工、监理、咨询等单位名称； 3. 工程名称、地点、锚杆形式； 4. 检测目的，依据标准，检测数量，检测日期，设计要求； 5. 受检锚杆编号、位置及施工记录； 6. 地质资料描述及地质柱状图； 7.
46、检测方法，仪器设备，检测过程； 8. 每根锚杆的检测数据及成果曲线； 9. 检测数据分析及与检测内容相应的检测结论。7. 锚杆的长期观测 锚杆施工完毕后，为了了 解锚杆 预应力 损失情 况和锚 杆的位 移变化 规律，以便确认锚杆的工 作能力 ，需要 对锚杆 进行长 期观测 ，一般 连续 观测时间超过24小 时就可 看作是 长期观 测。在 观测结 果过程 ，如果 发现 锚杆的工作性能较差或不 能完全 承担锚 固力， 可以根 据观测 结果， 采用 二次张拉锚杆或增设锚杆 数量等 措施， 以保证 边坡锚 固工程 的可靠 性。 锚杆预应力变化的可采用 测力计 ，测力 计按照 机械、 振动、 电气和 光
47、弹原理制作成不同类型 ，锚杆 长期观 测中应 当选择 精度高 、准确 可靠 的测力计，测力计一般安 装在传 力板和 锚具之 间并始 终保持 中心受 荷。 由于锚杆张拉锁定后头几 个月预 应力损 失较大 ，一年 后逐渐 递减， 两年 后预应力损失基本终止， 趋于稳 定状态 。故张 拉锁定 后的长 期监控 时间 一般不得 少于l 年，但 如遇 自然环境 恶劣 并对边坡 稳定 性有较严 重影 响时， 监控时间应适当延长。且 每个工 点不得 少于3 5 个观 测点。 同时在混凝土浇筑过程中应有专 人对观 测设施 进行监 护。 锚杆张拉 锁定 后第一个 月内 每日观测l次；2 3 个 月内 每周观测1次
48、； 4 6 个月内每月观 测3 次；7个 月1 年内每 月观测2次；l 年以 后每月 观测 1 次。在观测过程中， 如出现 异常， 应立即 进行检 查，处 理完毕 后，方 能 继续观测。观测成果及时 整理， 第一年 内的观 测成果 将作为 工程验 收的 资料。8. 异常情况处理 （参见桩基静载试验相关 章节） 。 9. 安全措施 9.1 个人必备劳保用品 戴好安全帽，穿戴整齐工 作服； 9.2 工作环境 高空作业应拴系好安全带 ，基坑 边行人 通道应 具有保 护栏杆 ，工作 场区应不得有无关仪器设 备及其 它杂物 ，工作 警示， 严禁无 关人员 进入 试验场地，试验场地适当 设置围 挡设施 ，
49、不得 在危险 中作业 。 千斤顶应固定牢靠，并有 必要的 安全保 护措施 。应特 别注意 的是， 试验时操作人员要避开锚 杆的轴 线延长 线方向 及其下 方，在 锚杆的 侧向 并远离锚杆尾部的位置加 压读数 。测位 移时， 停止加 压或补 载。9.3 用电安全 1. 使用电器设备应严格使用说明 书中的 要求， 且必须 有可靠 有效的 接 地和漏电保护装置； 2. 电源接至施工现场，应由专业 电工操 作； 3. 电源线应为正规橡胶护套线， 导体有 效截面 面积满 足用电 需要； 4. 电源线架空应为合理高度，如 放置地 面应挖 沟埋入 地下， 以保证 安 全，并悬挂或竖立警示标 志； 5. 配电箱 、电 源插座、 电动 油泵等应 有防 水、防雨 等措 施，以防 漏电 ； 9.4 配备必要的医疗药品及设施。10. 土钉抗拔承载力试验
