某滨海地区旧城改造项目建筑面积74804.89m2，地上3栋为高层住宅，地下为2层整体车库，车库基础防水板下共设置773根高强度的囊式扩体精轧钢抗浮锚杆，基本间距2500mm，单根锚杆总长度20.35m：上端在防水板内锚固0.35mm；然后是15m长自由端，成孔直径180mm；下端是5m长的扩体锚固段，直径800mm。

锚杆主体为单根直径34mm的PSB1080精轧螺纹钢，单根锚杆设计抗拔承载力特征值为420kN，验收试验的最大荷载为抗拔力设计特征值的2倍，即840kN/根。

因本项目深基坑支护内设有两道水平内支撑，下层水平支撑梁至开挖完成面高度约3.00m，不便于较高类型检测设备的吊运、组装与操作，如图1所示。

图1  抗浮锚杆与内支撑位置示意

基坑开挖后全部为淤泥质软弱土，其含水率较高、承载力很小、压缩性大，作业人员和机械设备在其上不便于操作，更加无法承受高强锚杆抗拔试验压力；试验所需的锚杆位移测量传感装置没有合适的安装位置，基层下沉和锚杆延伸叠加高度约1000mm，也给位移计量带来很大困难。这一系列问题都急需工程技术人员解决，以免因试验检测事项而耽搁项目的整体施工进度。

1 技术研究

项目工程技术人员认真请教地基处理专业公司、地基和锚杆检测实验室，和有经验的施工、试验和设计人员一起讨论研究类似工程检测案例，针对现场各实际困难问题，逐一分项提出解决方案。

1.1 采用组合支撑提供试验反力

一般试验采用的支墩支撑无法直接在淤泥土层上提供足够的试验反力，本试验装置尝试采用组合支撑体系来提供1.2倍支撑反力：主要由软土换填层、方木或型钢支垫、承压垫块三者组合而成。

1.2 选择拉力加载形式

因为内支撑梁下空间不很高，需要尽量减小试验装置的总高度，以便能方便转运和操作试验设备。不能采用刘金在“抗浮锚杆承载力检测设备与技术研究”中提出的“高位夹拉式加载法”。

项目工程技术人员结合试验室和现场实际条件，因地制宜地提出“套顶式加载法”：即加载部件将锚杆套在中间，以“往上夹顶”的方式加载试验拉力。主要部件为承压垫块、电动液压真空千斤顶和调节套、固定螺帽等，用一根长约700 mm的延长杆接长锚杆，满足试验设备操作所需的长度，从整体上减小高度，提高空间利用率。

1.3 锚杆位移测量

锚杆主筋PSB精轧螺纹钢延伸率为3.5 %~5 %，15 m长自由段的拉伸位移约为525~750 mm，采用一般的位移计量装置难以实施。 本次采取外部精密高程测量来解决，即全过程跟进测量记录锚杆顶端高程，然后通过计算得出锚杆的弹塑性变形（位移）值。主要包括铟钢尺、精密水准仪及三脚架。

1.4 多次加卸载法

现有地基基础与锚杆检测相关的规范规程中有多循环加卸载法、单循环加卸载法和分级维持荷载法，均不完全适应本项目现场工况。

因软弱土受压下沉量远大于千斤顶的行程，需要2~3次重复加载叠加压实基层，以便得到最大试验荷载所需的基层反力，本次检测设备技术研究中综合了多循环加卸载法和分级维持荷载法，暂称之为“多次加卸载法”。

第一次加载至千斤顶最大行程，记录持载数值，测量锚杆拉伸位移；卸载后将千斤顶归位，螺帽下移紧固；重复进行上面的操作2~3次，直到满足以下条件即可视为试验有效完成：加载到最大试验拉力值，持荷10min观测基层沉降和锚杆变形均 保持稳定。

2 工艺流程

根据现行相关规范规程要求，结合本项目现场各问题解决方案，本次试验设备技术研究改进后的“现场锚杆承载力检测设备–组合试验装置”如图2所示。

图2 锚杆承载力检测设备组合试验装置

现场试验操作工艺流程如下：承压垫块制备→操作准备→支撑体系就位→组合试验装置→初始位置测量→一次加载→一次位移测量→二次加载→二次位移测量→最大加载→最大位移测量→试验卸载→终止位移测量→最终位移测量→锚杆弹塑性变形计算。

3 现场操作步骤

3.1 承压垫块制备

承压垫块可根据实验室和项目实际情况采用不同种形式，主要满足4个条件：一是能承受1.2倍最大试验荷载；二是要在其中央留出 DN 150 孔洞，用于穿套锚杆；三是要使其尽量便于现场操作；四是垫块制备不宜少于两块，即考虑一用一备，又可以交替使用加快操作进度。主要有以下3种做法供选用。

（1）钢筋混凝土预制垫块（图2中件1）：300mm×1200mm×1200mm，不宜低于C30混凝土，双层双向配筋直径为12@150mm，上面设对角吊环，中央设套管 DN 150mm，单重约1.1t，满足一般现场塔式起重机的最大幅度吊重要求。承压垫块如图3所示。

图3 承压垫块示意

（2）道木钢板组合承压垫块：上下两块钢板 –20mm×1200mm×1200mm（中央穿孔DN150mm）， 中间夹防放井字形一类道木，220mm×160mm× 1200mm，组合尺寸260mm×1200mm×1200mm，组合重量约0.58t。

（3）型钢组合承压垫块：类似（2）道木组合，将道木换撑型钢（20号工字形钢或槽钢），上下两层钢板–20mm×1200mm×1200mm，中央穿孔DN150mm。组合尺寸240mm×1200mm× 1200mm，组合重量约0.57t。

3.2 操作准备

工程技术人员会同现场监理确认进行锚杆验收试验的桩号，绘制平面图，提交设计人最终确认后填写试验委托单。 现场操作准备主要包括标记试验锚杆桩号、规划行走道路、配置移动电箱、换填材料准备、垫木准备、液压设备和仪器架设场地准备等。实验室确认试验所用仪器设备器具，确保功能正常，符合相关规范的使用要求。

3.3 支撑体系就位

指挥施工人员根据实际情况适当提前将试验锚杆位置的淤泥进行渣石换填，因为此工作费时较长，临时处理会耽搁试验进度；满铺垫木可使用模板支撑方木50mm×100mm×3000mm或者型钢材料；利用现场塔式起重机或将承压垫块（图2中件1）就位，其中央孔穿过锚杆。

3.4 组合试验装置

首先在锚杆头上连接延长杆（图2中件3），保证连接器（图2中件2）安装紧实牢固。然后套上真空千斤顶和调节套，连接液压系统，接通电源，进行设备空载试运行检查，确认电气控制和液压系统工作良好后，将千斤顶行程归位；延长杆上端用双螺母（图2中件4）拧紧。

3.5 初始位置测量

在试验加载前，测量延长杆顶端的相对高程 h ₀ （初始位置）。仪器架设要避开试验锚杆承压影响区域，保证实验过程中仪器相对稳定，在稳固的立柱桩或护壁桩上设置临时控制点，用于过程中随时监测仪器高度，确保其稳定无变化。仪器架高要超过延长杆顶一段距离，即考虑超出锚杆顶端的最大弹性变形值。

3.6 一次加卸载与位移测量

按规范要求以0.10kN/min的速率加载，持续压基层实软弱土，当千斤顶达到最大行程后，持载10min，等待基层和锚杆变形稳定，测量锚杆顶端相对高程，即锚杆端首次高程 h ₁ （一次位移）。随后按规范要求0.20kN/min的速度进行卸载，将千斤顶复位，其上的部件全部下行，拧紧双螺母。

3.7 二次加卸载与位移测量

第二次继续按速率加载至千斤顶达到最大行程，同时持载10min保持基层和锚杆稳定后，进行第二次锚杆顶端高程测量，记为第二次加载高程 h ₂ （二次位移）。均匀卸载后，将千斤顶复位，双螺母往下拧紧。

3.8 最大加载与最大位移测量

重复2~3次加载直到千斤顶在行程范围内能加载达到试验最大拉力值，基层软土无明显下沉，锚杆拉伸保持稳定，保持10min均无显著变化。对锚杆端进行高程测量，记录锚杆顶端最大高程 h ₃ （最大位移）。

3.9 卸载与终止位移测量

将最大试验荷载保持10min后，基层和锚杆均不再有显著变形，初步判断试验有效完成，即可均匀卸载。随后对锚杆顶端进行卸载后的高程测量 h ₃₀ （卸载位移）。

3.10 最终位移测量

试验卸载完成24h后，锚杆延伸变形已经完全稳定，测量锚杆顶端最终高程 h ₄ （最终位移）。

3.11 数据整理

卸载高程 h ₃₀ 与最大高程 h ₃ 之差为瞬时变形；最大高程 h ₄ 与最终高程 h ₃ 之差为锚杆弹性变形；初始高程 h ₀ 与最大高程 h ₃ 之差为锚杆弹塑性变形，即锚杆总变形、总位移；初始高程 h ₀ 与最大高程 h ₄ 之差为锚杆塑性变形，即锚杆最终位移变形，锚杆整体拉伸值。过程各位移测量如图4所示。

图4 锚杆位移测量示意

4 注意事项

（1）基槽开挖后，锚杆露出长度约500mm，需要延长锚杆，以便让承压垫块、千斤顶、调节套和固定双螺母等设备有安装位置，本项目延长杆长度取700mm（设备组合总高度＋螺帽端高度－原有露出长度）。延长杆和连接器要保证为锚杆厂家配套产品，材质可靠。可以重复使用，但每次使用前均要确认肋纹完整，拧接紧实；否则要更换新件。

（2）锚杆锚具用锚杆厂家配套定制的高强双螺母替代，更能保证受力安全稳固。螺母材质强度不低于锚杆主体，每次使用前确认其完好度；如发现有瑕疵缺陷的必须马上更换。

（3）“多次加卸载法”试验的停止点有以下几种情况。1）正常试验有效完成，即最大试验拉力持载过程中，基层变形和锚杆拉伸位移均保持稳定。2）锚固受力部件被破坏，包括连接器、延长杆、螺母、调节套甚或是千斤顶、承压垫块。3）锚杆体位移（延伸值）突然显著增加或直接被拉断。4）其他特殊情况使得试验无法继续进行。例如，承压垫块已完全陷于淤泥中，仍无法加载最大荷载；液压系统出现故障；突发恶劣天气等其他不可预见的干扰因素。

（4）各阶段的锚杆位移由铟钢尺精密测量来解决。使延长杆顶端保持平整；确保各测量器具在检定有效期内，仪器状况良好。注意每次对锚杆顶端进行测量前，必须用临时基准点复核仪器稳定性，以保证测量数据的准确性。注意：如果不能保证一次实验过程中的仪器完全稳定，建议利用周边稳固位置设置临时高程基准点，每次施测锚杆顶端高程为相对临时基准点的相对高程即可。

（5）锚杆变形位移忽略了连接器和延长杆的影响，加上仪器测量会受到人为影响误差，所以本方案的位移计量精度低于用位移传感器测量的结果，仅供锚杆试验工况判断作技术参考。

（6）工程技术人员要关注当地天气预报，现场检测试验操作要尽量避开高温或风雨等不利气候。

5 结束语

本次高强抗浮锚杆承载力检测设备（组合试验装置）及技术研究的创新应用，较好地解决了施工现场的几个难题，40根锚杆验收检测的现场抗拔试验获得一次性成功，没有影响项目的整体施工进程，实验室由此出具了锚杆承载力满足设计要求的检测合格报告，获得了设计、监理、业主和质监站的一致好评。将在今后的工程中推广应用此项组合试验装置技术成果，并进一步改进提升，扩展适用范围，为项目施工现场提供更好的检测服务。