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2021年度注岩考试,有一个有关锚杆的题目。有同事找我交流,讨论了很久,翻看了若干本规范和一些手册,也有了不少的新收获。现有的规范,有一些细节,含糊不清,相互矛盾,值得说道说道。
相关的规范和锚杆相关的规范,可能有很多,本文仅就以下三部规范,谈谈相关问题。
- 《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739-2011
- 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
- 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013
其实,干这一行的或者参加了注岩考试的朋友,都知道锚杆是是啥,为了严谨,咱还是引用一下技术标准对锚杆的定义。
《复合土钉墙基坑支护技术规范》GB50739-2011的2.1.3条,对“预应力锚杆”的定义如下:
能将张拉力传递到稳定的岩土体中的一种受拉杆件,由锚头、杆体自由段和杆体锚固段组成。
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012的2.1.14条,对“锚杆”的定义如下:
边坡规范的锚杆定义比较含糊,就不罗列了。
简而言之,锚杆的构成要件有3个,杆体、注浆体、锚具(锚头?锁具?),荷载传递路径是杆体->注浆体->稳定岩土体。
非锚固段是怎么来的?查阅了JGJ120-99,并未发现“非锚固段”这个说法,对于JGJ120这部标准来说,“非锚固段”这个术语是首见于JGJ120-2012的。
根据JGJ120-2012条文说明4.7.5条,
锚固段与非锚固段就是根据理论滑动面划分的,滑动面内为非锚固段,以外为锚固段。然而,在该标准正文4.7.5条,规定非锚固段长度的代号为lf,且配图如下,显然与条文说明中的非锚固段存在显著差异,前后矛盾。
而根据JGJ120-99的4.4.4条,锚杆自由段长度的代号为lf,而配图4.4.4则清楚地表明,滑动面内即为自由段。
锚杆的非锚固段?锚杆的自由段?杆体的自由段?将JGJ120-99与JGJ120-2012的相关条文,稍微一对比,就能发现,JGJ120-2012中的锚杆非锚固段与JGJ120-99中的锚杆自由段是一回事。
在这个事情上,两部标准唯一的不同,就是JGJ120-2012作了两个人为规定,1.其长度在滑动面外增加了1.50m,2.允许的最小长度为5.00m。
仔细研究一下JGJ120-2012条文说明4.7.5条,就能看出来,JGJ120-2012是强行将自由段这个术语做了2次改动:
- 将自由段重新定义,新定义为锚杆头到杆体与注浆体之间的无粘结段的长度;
- 因为更改了自由段的定义,故而引入“非锚固段”这个新术语。
简而言之,在JGJ120-2012中,锚杆自由段就是特指杆体的自由段,锚杆体系(三要件)没有自由段,只有非锚固段,这个非锚固段就是JGJ120-99中的自由段。
一般来讲,在技术标准中引入新术语是正常现象,修改术语定义是不太正常但也能勉强接受的,但是要做好相关说明, 以免混淆误用。
JGJ120-2012恰恰就在修改术语定义的同时,给出了很容易混淆、很容易误导人的规定。她的4.7.5条规定非锚固段长度不应小于5.00m,到了4.7.9条,又规定自由段长度不应小于5.00m。
相隔这么近的两个条款,做出了同样的规定,真的没有误导人的意味吗?
在边坡规范中,相关的术语则严谨很多,GB50330-2013中使用的是“锚杆无粘结自由段长度”。
自由段为什么成了个问题?习惯上,自由段就是锚杆的自由段,不会特指杆体的自由段,这一点,从JGJ120-99的规定和配图上能够看得出来。
为什么成了问题呢?
因为锚杆发生了变化,出现了很多新型的锚杆,除了传统的拉力型,又有了压力型,还有了荷载分散型,荷载分散型又能分出来拉力型和压力型两种。
对于拉力型锚杆来说,锚杆自由段就是杆体自由段,二者没有区别。但是,对于压力型锚杆来讲,锚杆体系(三要件)自由段与杆体自由段完全是两回事,因为,它很有可能是全长无粘结的。
新型锚杆的出现,就导致原有的依据拉力型锚杆给出的定义,无法适用新型锚杆,因此就不得不重新定义某些术语了。
然而,习惯的力量是非常强大的,大多数人的知识、经验都是建立在拉力型锚杆的基础上的,对于某个技术标准中的某些细节可能都不会那么在意。
所以,在大多数图纸上,都看不到非锚固段长度这样的说法,尺寸标注也是注明为自由段长度、锚固段长度,即使使用的是压力型锚杆。
结语*教导我们,看问题要抓住主要矛盾。
对于锚杆来说,主要矛盾就是承载力够不够,而承载力则来自于注浆体,也就是锚固段。因此,对于一部技术标准来说,将过多的笔墨放在自由段、非锚固段这类字眼和相关的要求上,是没有太大的意义的。
对于自由段长度,给出原则性的要求即可,比如,不得小于滑动面外1.50m,且不应小于5.00m。
这一点,在边坡规范上就做得比较好,她根本没提自由段长度计算的问题,没给公式,没给配图,但并不影响她作为GB规范的地位。而JGJ120,在这些问题上,整那么多的篇幅,还配上大段的条文说明,也并没有令人更加明白,反而造成了很多的困惑。
可能有人会说,因为边坡的滑动面太复杂,所以边坡规范才没有给出相关的规定。这个说法有一定的道理。
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