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摘要：為了提高巖石錨桿抗拔承載力，本文通過(guò)對(duì)普通錨桿端部加設(shè)膨脹頭，將混凝土灌漿料注入巖孔內(nèi)，使得膨脹頭錨桿和巖體結(jié)合起來(lái)形成巖石膨脹頭錨桿基礎(chǔ)。基于兩種不同類型的巖石錨桿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到單根錨桿極限抗拔力，在相同試驗(yàn)條件下，巖石膨脹頭錨桿的極限抗拔力較普通錨桿有較大提高。本研究具有應(yīng)用價(jià)值，為巖石膨脹頭錨桿在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中的實(shí)際應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：巖石膨脹頭錨桿；混凝土灌漿料；錨桿抗拔試驗(yàn)；抗拔承載力

目前巖石錨桿基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于山區(qū)工程建設(shè)中，隨著全球傳統(tǒng)能源緊張及生態(tài)環(huán)境逐步惡化，普通巖石錨桿基礎(chǔ)一些弊端問(wèn)題也顯現(xiàn)出來(lái)：抗壓能力較強(qiáng)的混凝土基礎(chǔ)其抗彎能力非常弱，而且混凝土基礎(chǔ)在受力狀態(tài)中穩(wěn)定性不好，導(dǎo)致地基與基礎(chǔ)之間容易發(fā)生分離現(xiàn)象；對(duì)于較高的建筑結(jié)構(gòu)物，混凝土基礎(chǔ)懸挑長(zhǎng)度較大，費(fèi)用也較高；開挖量巨大，改變了原來(lái)地貌，造成了環(huán)境污染［1-2］。本文在普通巖石錨桿的基礎(chǔ)上，從結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新制作出膨脹頭巖石錨桿，通過(guò)在巖孔內(nèi)注入混凝土灌漿料，使膨脹頭錨桿和巖體膠結(jié)成一個(gè)整體，形成巖石膨脹頭錨桿基礎(chǔ)，使其從受力形式上突破傳統(tǒng)巖石錨桿，通過(guò)改變普通巖石錨桿的受力形式，進(jìn)而提高巖石錨桿的抗拔承載力［3］。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，將新型的巖石膨脹頭錨桿技術(shù)應(yīng)用其中，可以很好地發(fā)揮山區(qū)地區(qū)巖石地基承載力高的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的安全性，在施工工藝上可行，理念先進(jìn)，顯著減少了人工開挖和爆破作業(yè)等導(dǎo)致周圍環(huán)境的大面積破壞，在降低工程成本的同時(shí)具有顯著的環(huán)保效益［4］。本文基于實(shí)際工程項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)單根巖石膨脹頭錨桿進(jìn)行抗拔破壞試驗(yàn)，重點(diǎn)探討了影響巖石膨脹頭錨桿抗拔承載力的主要因素，在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)比兩種巖石錨桿的抗拔承載力，得到巖石膨脹頭錨桿的極限抗拔承載力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了巖石膨脹頭錨桿基礎(chǔ)在風(fēng)電項(xiàng)目中的運(yùn)用。

1現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)

1.1工程試驗(yàn)概況本文所選的試驗(yàn)場(chǎng)地海拔高度為40～380m，地形起伏較大，切割深度大多數(shù)小于100m，坡度小于30°。風(fēng)場(chǎng)場(chǎng)址為地形復(fù)雜的山區(qū)，場(chǎng)地地貌類型為微弱切割-強(qiáng)剝蝕丘陵，運(yùn)輸條件較差，山區(qū)巖石承載力較高。本期建設(shè)規(guī)模24×2000kW風(fēng)電機(jī)組，勘察期間各勘探點(diǎn)孔口標(biāo)高介于131.98～357.81m，最大高差225.83m。本次勘探發(fā)現(xiàn)，在一定深度范圍內(nèi)地層巖性主要由承載力相對(duì)高的巖層所組成，包括大理巖、石英巖等。為了降低土石方開挖量以及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)所需要的砂石、水泥、鋼材等材料，考慮到山區(qū)巖石地基承載力高的特點(diǎn)，本文將巖石膨脹頭錨桿作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)，根據(jù)工程提供的設(shè)計(jì)與施工資料，在普通圓柱型巖石錨桿（如圖1）端部加設(shè)膨脹頭，膨脹頭材質(zhì)為普通鋼材，研發(fā)出巖石錨桿膨脹頭。

1.2試驗(yàn)裝置本次現(xiàn)場(chǎng)基本試驗(yàn)采用循環(huán)加、卸荷載法，使用橫梁反力裝置和兩臺(tái)油壓千斤頂同時(shí)對(duì)巖石膨脹頭錨桿進(jìn)行加荷，在加荷載過(guò)程中要逐級(jí)并且循環(huán)施加豎向荷載，在觀測(cè)錨桿的上拔位移量時(shí)要使用大量程的位移傳感器，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3試驗(yàn)加載本次現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)加載方案及加載過(guò)程依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《土層錨桿設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行［5-6］。采用的加載方法是循環(huán)加卸，初始荷載取預(yù)計(jì)極限抗拔承載力的0.1倍，每級(jí)加載數(shù)量按照極限抗拔荷載的0.2倍進(jìn)行逐級(jí)試加。每級(jí)加載后，要在一定時(shí)間內(nèi)讀取錨桿位移變化，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)至少讀取3次位移計(jì)變化量。規(guī)定錨頭的位移變化量在0.1mm內(nèi)時(shí)，可施加下一級(jí)荷載，如果不在0.1mm范圍內(nèi)，要延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，直到錨頭位移變化量在2mm而且時(shí)間在2h內(nèi)，再施加下一級(jí)荷載。根據(jù)本次試驗(yàn)場(chǎng)地的地質(zhì)條件屬于山區(qū)巖層，地基承載力相對(duì)較大，考慮到錨桿桿體在此種地層情況下所能承受的極限抗拔承載力，本文將B型錨桿的最大試驗(yàn)荷載取為1400kN，則其初始荷載為140kN，A型錨桿的最大試驗(yàn)荷載取1680kN，其初始荷載為168kN。其他各級(jí)荷載按0.2倍的最大加荷荷載累計(jì)疊加，最后一級(jí)為0.1倍。每級(jí)加載完畢以后，位移計(jì)在穩(wěn)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定后，記錄三次錨頭位移讀數(shù)。

2抗拔試驗(yàn)成果分析

2.1巖石錨桿的抗拔承載力分析對(duì)兩組巖石錨桿分別進(jìn)行加載并記錄其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算，繪制兩組巖石錨桿上拔荷載Q和錨桿位移S之間的關(guān)系曲線、荷載Q-彈性位移Se曲線以及荷載Q-塑性位移Sp曲線。

2.1.1A型錨桿（澆灌混凝土且加設(shè)膨脹頭）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.3巖石錨桿破壞形式分析

2.3.1普通巖石錨桿的破壞形式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)B組的三根普通巖石錨桿的破壞都是因?yàn)闂U體和混凝土灌漿料所構(gòu)成的錨固體與圍巖體之間的黏結(jié)摩阻力不夠，進(jìn)而使得巖孔內(nèi)的整個(gè)錨固體被拔出。2.3.2膨脹頭巖石錨桿的破壞形式從常見的破壞形式上來(lái)看，新型巖石膨脹頭錨桿的破壞形式理論上也會(huì)存在的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)A組的三根膨脹頭巖石錨桿有兩根是因?yàn)闂U體和混凝土灌漿料所構(gòu)成的錨固體與圍巖體之間的黏結(jié)摩阻力不夠，導(dǎo)致整個(gè)錨固體從巖孔中被拔出，而另一根是因?yàn)殄^桿桿體自身強(qiáng)度不足，錨桿桿體被拉斷。

2.3.3兩種破壞情況對(duì)比分析通過(guò)兩組巖石錨桿的現(xiàn)場(chǎng)破壞情況以及對(duì)地面裂縫的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在相同錨固條件下相同幾何參數(shù)的兩種巖石錨桿，膨脹頭巖石錨桿破壞時(shí)上拔角平均為15°，而普通巖石錨桿破壞時(shí)的上拔角平均為10.2°。這說(shuō)明相比較普通巖石錨桿，膨脹頭巖石錨桿通過(guò)改變受力形式增大了上拔角度，增加了膨脹頭錨桿錨固體和周圍巖體相互之間的作用力，提高了巖石錨桿的極限抗拔承載力。

3結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)對(duì)普通錨桿端部加設(shè)膨脹頭，將混凝土灌漿料注入巖孔內(nèi)，使得膨脹頭錨桿與巖體膠結(jié)成整體，形成巖石膨脹頭錨桿，以某風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)項(xiàng)目為背景，研究了普通巖石錨桿和膨脹頭巖石錨桿的現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)，從而得到了兩組巖石錨桿的極限抗拔承載力與其對(duì)應(yīng)的位移關(guān)系曲線，經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，探討了新型的巖石膨脹頭錨桿在風(fēng)電基礎(chǔ)中的應(yīng)用，得到以下結(jié)論：（1）膨脹頭巖石錨桿所承受的剪應(yīng)力要比普通巖石錨桿所承受的剪應(yīng)力大，膨脹頭巖石錨桿有更高的極限抗拔承載力；（2）對(duì)于新型巖石錨桿膨脹頭巖石錨桿的破壞形式是因?yàn)闂U體和混凝土灌漿料所構(gòu)成的錨固體與圍巖體之間的黏結(jié)摩阻力不夠造成；（3）在其他條件相同的情況下，膨脹頭巖石錨桿的極限抗拔承載力要比普通巖石錨桿的極限抗拔承載力要大，膨脹頭巖石錨桿從結(jié)構(gòu)形式上的改變，有效地提高了巖石錨桿抗拔承載力。（4）相對(duì)普通巖石錨桿，膨脹頭巖石錨桿更不容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，膨脹頭巖石錨桿要比普通巖石錨桿更能很好地發(fā)揮錨桿抗拔能力。膨脹頭巖石錨桿通過(guò)改變受力形式增大了上拔角度，使得膨脹頭錨桿錨固體與周圍巖體之間的作用力加大，有效地提高了巖石錨桿的極限抗拔承載力。

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作者：趙儉斌1，趙中華2，馬麗珠2，郭丙善3 單位：1.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，2.沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院，3.協(xié)合新能源集團(tuán)有限公司