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植筋技术在静力触探反力系统中的应用探讨 摘 要：传统的静力触探圆盘地锚遇到混凝土路面或浆砌块石地坪时已不适用，分析化学植筋技术的作用原理及影响因素，设计出新型的静力触探反力装置并应用于工程实践，取的很好的效果。 下载 关键词：后锚固；化学植筋；静探；反力系统 中图分类号： TU755.3+3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-54-2 0 引言 静力触探作为一种日臻完善的原位测试技术，具有资料连续、直观、可靠和重复性好等特点，目前已被应用于各种工程勘察领域。但在堤防达标、海塘达标、道路加固、既有建筑物加固及改造等工程勘察、检测过程中，遇到混凝土路面或浆砌块石地坪时，采用传统的圆盘地锚，施工时对场地破坏面积大、辅助工作耗时长、效率低下。结合施工场地特点，采用新的工艺技术，设计出新型反力系统尤为迫切。 化学植筋是以专用的有机或无机胶粘剂将带肋钢筋或全螺纹螺杆种植于混凝土基材中的一种后锚固连接技术。该技术具有抗拉强度高、施工简单、破坏小、效率高等特点， 在建筑物改造、扩建、加固、维修中应用较多。本文介绍利用化学植筋技术，设计出由全螺纹螺栓、胶粘剂、大面积混凝土地坪构成的新型静力触探反力系统，并应用于工程实践。 1 化学植筋技术基本原理及影响因素 化学植筋技术主要由化学黏结剂（锚固剂）、带肋钢筋或有丝纹的螺杆、混凝土基材等三部分相互作用形成承载力。对于化学植筋锚固效果的主要影响因素有：植筋的边距、植筋的直径、植筋的外形、植筋的植入角度、钻孔孔径、植筋胶的种类、植筋的施工质量、植筋的受力方式、植筋的使用环境、基材混凝土厚度及是否开裂等。 对于群筋承载力的影响因素有：基材混凝土强度、植筋埋置深度、群筋间距、基材配筋及保护层厚度等，主要破坏类型为螺栓钢材破坏、混合破坏、混合混凝土锥体受拉破坏、劈裂破坏等四种形式。 2 新型静探反力装置设计 基于化学植筋的优点及工作原理进行新型静探反力装置设计。与以往依靠旋入土中的圆盘与土体共同提供反力不同，本装置利用化学植筋螺栓与植筋胶、混凝土等硬化地坪共同提供反力。为确保该新型装置在混凝土地面、路面、浆砌块石等场地的有效性，提高作业效率，节省材料，可设计成组装式结构，其分为三部分：锚固螺栓、反力螺栓、连接螺帽。 由于群锚效应对抗拉拔承载力的折减受锚固深度的影响有限，而钢筋直径及植筋间距对承载力的折减影响很大。根据比选，锚固螺栓可选择HRB335的1620mm的螺栓，长度一般15cm，锚固深度不少于10cm，群筋间距不小于50cm。反力螺栓长15cm，锚固螺栓和反力螺栓采用螺帽连接，长15cm。 市场上植筋胶的种类繁多，从性能、质量、成本及固结时间等考虑，可采取HW-2000型植筋胶与固化剂配合使用。 本装置为临时结构不需考虑耐久性及抗震影响，在实施过程中一般不会发生植筋周围混凝土不会发生锥体受拉破坏或劈裂破坏。由于锚固深度为67倍的锚栓直径，通常会出现混凝土一胶， 螺栓一胶等两种混合破坏形式，按照混凝土结构后锚固技术规程（JGJ145-213）中化学锚栓混合破坏公式进行计算。公式如下： （1）NsdNR，dp； （2）n=N/Nsd； （3）NRd，p=NRk，p/Rp； （4）NRd，p=?d?hef?Rk Nsd：单一锚栓拉力设计值（N）；N：总拉力设计值（N），为静探总阻力（N）；n：群筋个数，取偶数；NRd，p NRk，p：混合破坏受拉承载力设计值、标准值（N）；Rp：混合破坏受拉承载力分项系数，取1.8；d、hef：分别为锚固螺栓直径、锚固深度（mm）；Rk：黏结强度标准值（N/mm2），室外开裂混凝土取1.3N/mm2，室外不开裂混凝土取4.0N/mm2。 植筋的个数取决于静探承受的最大端阻力及侧阻力，而平面布置受地坪等影响较大。参照混凝土结构后锚固技术规程（JGJ145-213）中锚栓布置方式，静探反力装置中群筋采用对称布置，植筋位置示意图见图1。 3 应用 3.1 基本地层情况 某场地地层情况为：0.00.4m为灌砌块石；0.41.0m为素填土，Ps均值为1.0MPa；1.02.4m为粉质黏土，Ps均值为0.75MPa；2.411.2m为淤泥质粉质黏土，Ps均值为0.5MPa；11.223.0 m为黏土，Ps均值为0.85MPa；23.026.5m为粉质黏土，Ps均值为2.65MPa；26.531.0m为砂质粉土，Ps均值为8.98MPa；31.040.0m为粉砂，Ps最值为19.0MPa。 3.2 估算植筋承受荷载及确定材料 初步估计最大端阻力为28.5kN，软土较深厚易发生缩孔现象，探杆存在侧阻力，按1.0倍最大端阻力估算，静力触探承受的总阻力为57.0kN。锚固螺栓采用HRB33516mm的螺栓，长度15cm，锚固深度10cm，植筋胶为HW-2000型与固化剂结合使用，按公式（4）估算单筋受拉承载力标准值为20kN，拉力设计值约为11kN，初步估计每处需要植筋6根。 3.3 施工流程 植筋的定位钻孔、清孔配胶、注胶植入螺栓 拉拔检验反力装置安装。 3.4 施工技术要点及注意事项 定位。首先确定静探孔位置，根据静探可能承受的极限阻力值及单筋的受拉承载力设计值，采用6根植筋，围绕静探孔位置，对称布置，植筋间距不少于50cm，距边界不少于50cm，具体布置定位参照图1。钻孔、清孔。采用空气钻在定位位置采用20mm直径的钻头钻孔，深度为11cm。成孔后采用圆形毛刷清理，必要时采用空气压缩机吹孔确保孔内干燥清洁。钻孔直径应不小于锚固螺栓直径4mm。配胶、注胶。把配好的胶注入孔内，至80%以上，把锚固螺栓边插入边旋转，使螺栓均匀结合胶体，直至孔底。等待5分钟左右，进行简单拉拔检验，确保胶体固结。在实施过程中把握植筋胶与固化剂调配时机及容量，应随配随用，超过凝固时间不得再用。注胶前检查孔内是否清洁干燥，并测量深度。注胶时应密实，不得带入空气。植入螺栓。植入螺栓前确保螺纹表面清洁，螺纹无充填，插入时应边插边旋转，插入深度应不少于10cm，并且露出地面高度不少于3cm。插入5分钟内应静置，不得拉拔、左右活动，同时应采用工具保证其呈直立状态。拉拔检查。待插入螺栓5分钟左右，拉拔螺栓，检查胶体是否完全凝固。安装反力装置。把静探支架按照6根植筋的布置图放置，并把反力螺栓、连接螺帽旋紧。 施工过程中防止植筋胶或混凝土残渣溅入眼睛，若不慎触碰到，用清水冲洗或送医处理。 施工结束后需对高出地面的螺栓进行处理，恢复场地原样。 3.4 施工效果 在该场地采用该新型反力装置共完成12个静力触探孔，实际施工时间比预期提前了2天。在实施过程中，锚固螺栓与胶体、胶体与钻孔之间黏结牢固。 4 结语 后锚固植筋技术应用于静力触探试验反力装置中获得了很好的效果，为后锚固技术进一步应用到工程勘察及工程检测中积累了经验。后锚固植筋技术具有效率高、对结构破坏面及损伤小等优点，在今后的实践中理论结合实际，在静探阻力估算、减少锚固深度、减少群筋锚固数量等方面进一步优化，建立针对不同地层、不同深度的锚固方式方法，以提高工效、降低消耗。 参 考 文 献 袁廷朋，陆洲导，邴涛.后锚固化