试析玻璃纤维筋抗浮锚杆在地铁风井基坑工程中抗拔试验研究与应用

试析玻璃纤维筋抗浮锚杆在地铁风井基坑工程中抗拔试验研究与应用

鱼志鸿魏伯宇

中建八局轨道交通公司广州省深圳市715100

【摘要】：抗浮锚杆主要运用于我国地下工程，其中玻璃纤维筋抗浮锚杆技术较为先进。本文针对某工程的玻璃纤维筋抗浮锚杆的运用进行分析，结合其抗拔试验使用，采三次循环基本实验方式测验玻璃纤维筋的性能以及作为抗浮锚杆的可行性。并提出了优化玻璃纤维和钢筋的连接方式，希望能够引入玻璃纤维筋的使用，提升筏板基础的连接基础，最终为玻璃纤维钢筋施工奠定基础。

【关键词】：玻璃纤维筋；抗浮锚杆；拉拔试验

结合我国工业化建设发展，我国地下工程建设发展迅速，随着建筑地下基础埋深深度的增加，其中存在的浮力问题十分凸显。抗浮锚杆是能够缓解浮力问题的重要方式。我国抗浮锚杆的原材料多是钢筋，虽然其韧性好，且可以重复使用。但是钢筋也会出现腐蚀性的问题，部分钢筋生锈严重。对应的研究提出了以玻璃纤维为设计原材料的抗浮锚杆设计方式，其解决了拉伸和耐腐蚀性问题，因此被设计人员所青睐。本次研究针对玻璃纤维为原材料的抗浮锚杆在工程拉拔试验的结果分析，现将对应的研究阐述分析如下。

1.工程建设背景分析

A工程项目纵向长度28m，宽度24.2m，为地下4层结构，采用明挖顺筑法施工，顶板覆土厚度约3.0m，结构平均总高30.7m，基坑平均深度约33.8m。中间风井两端分别为双模盾构TBM模式接收端和始发端。

分析本工程建设的土质情况，通过野外转孔以及原位测试和就地取样，分析土工的试验结果。风井地形略有起伏，地面高程57.26～58.72m，场地较为开阔，施工条件较好。该风井处主要土层为<1-1>素填土、<8-1-2>硬塑砾质黏性土、<11-1>全风化黑云母花岗岩、<11-2-1>强风化黑云母花岗岩（土状）、<11-2-3>强风化黑云母花岗岩（块状）、<11-3>中等风化黑云母花岗岩、<11-4>微风化黑云母花岗岩。

工程地质情况详见图1-1

2.玻璃纤维抗浮锚杆现场试验

2.1实验准备

本次试验选取4根锚杆，其中锚杆单根直径为20mm，玻璃纤维筋的弹性模量为45GPa。采用的玻璃纤维筋的有效长度为12m，且使用强度为C3O的微膨胀细石混凝土作为灌注浆体。

2.2实验参数设计

要求锚杆钻孔的深度应当≥设计长度。保证黏土覆盖锚杆长度1m左右，保证锚杆的抗拔承载力控制在200KN以上。

2.3实验设计

本次实验采用的玻璃纤维抗拔试验，装置包括了底座、千斤顶以及夹具，锚具等。

2.4试验

实验的时候，让杆体按照底座、穿心式千斤顶、锚杆顶端的顺序依次锚固。千斤顶的支撑部位应当放在夹具之间，并在锚体上边设置百分表。组装完成后，按照当地的建设规范标准以及国家对应的建设要求，检验玻璃纤维能够作为抗浮锚杆适合实际的工程项目。其中，玻璃纤维钢筋抗浮锚杆的承载力主要由锚杆杆体材料自身的强度和锚杆以及砂浆之间的粘接力和砂浆、岩层之间的抗剪因素规定。

实验的结果根据室内抗拉时间以及对应的出厂实验报告，分析玻璃纤维筋抗浮锚杆自身的拉伸强度实验分析，常规的的钢筋抗拔承载力的特征值规定为200KN。本次实验针对测试的成品玻璃纤维砂浆体能和岩层之间的粘结力，以分析玻璃纤维作为抗浮锚杆的承载力的可行性，最终为玻璃纤维在地下建筑工程的使用奠定基础。

在整个试验中，采用多次循环加载试验，若在加载过程中，发现以下问题，就要终止加载。易锚头移动过大。②锚头杆体发生破裂，变形。

3.结果分析

对本次试验的4根玻璃纤维钢筋抗浮锚杆的实验对比分析结果如下。

试验1组，锚固地层为黏土层，材料为直径20mm的玻璃纤维筋，有效长度为12m。其锚头位移长度为9.87mm，最大加载量为200KN。实验结果表示，在200KN时候，整个杆体发出异声，但是没有发生明显的变形，且可以继续加荷载。

试验2组，锚固地层为黏土层，材料为直径20mm的玻璃纤维筋，有效长度为12m。其锚头位移长度为9.65mm，最大加载量为200KN。结果表示，加载到最大荷载后，整个锚头的位移在正常范围内，验证通过后，就停止加载。

试验3组，锚固地层为黏土层，材料为直径20mm的玻璃纤维筋，有效长度为12m。其锚头位移长度为9.45mm，最大加载量为200KN。加载最大荷载后，出现了裂隙，停止施加荷载。

试验4组，锚固地层为黏土层，材料为直径20mm的玻璃纤维筋，有效长度为12m。其锚头位移长度为9.05mm，最大加载量为200KN。加载最大荷载后，出现了变形，停止施加荷载。

结合以上结果分析，可见，玻璃纤维筋可以作为抗浮锚杆，按照对应的数据分析，锚头的唯一会随着荷载的变化，呈现出特殊的弹性变化，整个钢筋的曲线变化情况好，可见，玻璃纤维筋的抗浮锚杆实验效果明显，但是在180KN左右，整个玻璃纤维筋进入到了塑性变形阶段，需要注意对钢筋以及锚体的加固。

对于优化玻璃纤维钢筋抗浮锚杆设计的措施建议

以上分析可知，玻璃纤维抗浮锚杆的特性和钢筋不同，其能够优化钢筋的腐蚀性问题，能够帮助对应的单位改善钢筋的使用，提升整个地下工程的建设质量。本次研究分析玻璃纤维筋作为抗浮锚杆的可行性，其中玻璃纤维筋的使用在180KN出现了变形，需要加固。常规化的钢筋可以采用焊接的方式实现加固，但是玻璃纤维筋不能够直接焊接，但是其可以使用特殊的连接工具，如采用连接套管，让筏板和玻璃纤维筋连接。其对应的处理方式如下图所示（图1）。

连接套筒在用于连接钢筋与玻璃纤维筋时，第一连接端的内螺纹与钢筋外螺纹进行配合实现连接，第二连接端与玻璃纤维筋连接时，直接在玻璃纤维筋外周面上涂覆黏胶，然后将第二连接端套在玻璃纤维筋上通过黏胶固化实现连接；连接套筒第二连接端呈收口状可以使得黏胶由连接套筒外向内逐渐增多增厚黏胶固化后，玻璃纤维筋可以更为牢固地被固定在连接套筒内。第二连接端内侧的螺纹可以增加黏胶在连接套筒内壁上的附着力，进一步增强了玻璃纤维筋与连接套筒之间的连接强度。

4.结语

以上可知，玻璃纤维筋作为抗浮锚杆是可行的，其抗拔承载力满足本工程的设计要求，锚头位移和荷载有关联，展现出玻璃纤维筋抗拉强度高的优点，为玻璃纤维筋在地下工程应用提供依据。在实际使用方面，通过特殊的连接套筒可以有效解决玻璃纤维筋与钢筋连接的技术难题。

【参考文献】

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