D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.030 第25卷第5期 北京科技大学学报 Vol.25 No.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2003 复合锚杆桩在基础加固中的应用 吴顺川姜春林张友葩金爱兵 北京科技大学上木与环境工程学院，北京100083 摘要根据某桥墩基础承载力下降的具体情况，采用单孔复合锚杆桩技术，对桥墩基础进 行了加固，并对单孔复合锚杆桩的加固机理进行了初步研究.利用数值模拟方法，对加固后 桥墩基础的承载能力以及加周结构的承载性能进行了比较系统地分析，结果表明：利用单孔 复合锚杆桩技术加固后的桥墩基础，其承载力有较大幅度地提高，在600kN/m的桥墩载荷作 用卜，加固结构和周围的岩体在垂直方向.上的位移变形值不足2m,而且基本上保持着同步 变形同步稳定的理想状态，达到了设计目的. 关键词复合锚杆桩；基础加固：桥嫩基础：数值计算 分类号U416.14 1桥墩基础现状及加固方案 点所处的基坑西北侧三角地段的容许承载力仅 为0.3MPa,不能满足设计要求，因而，需要对这 1.1桥墩基础现状 一区域进行必要的加固， 某高速公路k94+114大桥，上部为5-50m预 1.2加固方案 应力混凝土简支T型粱，下部为钢筋混凝土薄壁 根据现场的实际勘察，基础承载力下降的原 箱型墩、片石混凝土扩大基础，桥墩基础要求置 因主要是岩体风化严重，而且风化程度不均匀， 于基岩上，设计地基承载力不小于0.6MPa.在基 岩体基本成碎石块状，强度非常低，2#和3#静载 坑开挖过程中，当挖至设计标高709.187m后，基 试验点周围出现大量放射性开裂和环形挤压开 坑底部的土体较多，大约为50%，经继续下挖至 裂：基坑底部岩体节理、层理裂隙发育，基坑岩体 标高702.315m,基础全部坐落在岩石上，但其岩 被大小不一的结构面分割成软弱的破碎体，承载 体构造发育，岩性变化较大，风化程度严重不均. 能力较差.根据软岩（土）基础的处理方法，考虑 为确保大桥基础的稳定性，采用承载板逐渐加压 到大桥1号桥墩南半幅基坑岩体性质的特殊性， 法对该基坑地基承载力进行检验，结果表明，位 最终确定选择中高压注浆单孔复合锚杆桩的加 于1#测点（测点位置见图1）所处的基坑东南侧三 固方案 角地段的容许承载力满足设计要求，而位于2#测 具体加固方案如图2所示，每一个钻孔中布 一北 An 一北 4.0- 。加固后检测点 基础满足要求 ●加固前检测点 -2.6◆ 基础不、、 ·、锚杆桩孔 公能满足T 5.3 0。 要求寸 11.0 图1基础的承载范围（单位m) A 11.0 Fig.1 Loading range of pier foundation 图2基础加固方案（单位m) 收稿11期2002-11-21吴顺川男，34岁，副教授 Fig.2 Proposal design of pier foundation +山乐省科委科技攻关项目(No.321008)
第 2 5 卷 第 5 期 2 0 0 3 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n iv e r s i yt o f S e i e n e e a n d eT e h n o fo gy B e ij i n g V b l 一 2 5 N O 一 5 O C t 。 2 0 0 3 复合锚杆桩在基础加 固中的应用 吴 顺 川 姜春林 张友 葩 金 爱兵 北京科 技大 学 一 L木 与环 境工 程学 院 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 根 据 某桥 墩基础 承载 力 一 下降 的具体 情 况 , 采 用 单孔复 合锚杆 桩 技术 , 对桥墩 基 础进 行 了加 固 , 并对 单孔 复合锚 杆 桩的 加 固机 理进 行 了初 步研 究 . 利 用数 值模 拟方 法 , 对加 固后 桥 墩基 础 的承载 能力 以及 加 固结构 的承 载性 能进行 了比 较 系统地 分析 . 结果 表 明 : 利用 单孔 复合锚 杆桩 技术 加 固后 的桥墩 基础 , 其承 载 力有较 大 幅度 地提 高 , 在 6 0 kN m/ 的桥 墩载 荷作 用 卜 , 加 固结 构和 周 围的岩体 在垂直 方 向上 的位移 变形值 不足 Z m m , 而且基 本上 保持 着 同步 变形 同步 稳定 的理想 状态 , 达 到 了设计 目的 . 关键 词 复合 锚杆桩 ; 基础加 固 ; 桥墩 基础 ; 数 值计 算 分类 号 U 4 1 6 . l + 4 1 桥 墩 基础 现 状 及 加 固 方 案 L l 桥墩 基础 现 状 某 高速 公 路 k9 4+l 14 大 桥 , 上 部 为 5一 50 m 预 应 力混凝 土 简支 T 型 梁 , 下 部 为钢 筋混 凝 土薄 壁 箱型 墩 、 片石 混凝 土 扩大 基础 , 桥 墩基 础 要求 置 于基 岩上 , 设计 地 基 承载 力 不小 于 .0 6 M P a . 在 基 坑 开 挖 过程 中 , 当挖 至 设计 标 高 7 09 . 1 87 m 后 , 基 坑底 部 的土 体 较 多 , 大 约 为 5 0% , 经 继 续下 挖 至 标 高 7 02 . 3 巧 m , 基础 全 部 坐落 在 岩石 上 , 但 其岩 体 构造 发育 , 岩性 变化 较大 , 风化程 度 严重 不均 . 为确 保 大桥 基础 的稳 定性 , 采用 承载板 逐 渐加 压 法 对 该基 坑地 基 承载 力 进行 检 验 , 结果 表 明 , 位 于 #1 测 点(测 点位 置见 图 l) 所 处 的基坑 东南侧 三 角地段 的容 许承 载 力满足 设计 要求 , 而 位 于#2 测 月 ( - 一 斗七 点所 处 的基 坑 西 北侧 三 角 地 段 的 容 许承 载 力 仅 为 .0 3 M P a , 不能 满足 设 计 要求 , 因而 , 需 要对 这 一 区 域进 行 必要 的加 固 . L Z 加 固方 案 根 据现 场 的实 际 勘察 , 基 础 承载 力 下 降的原 因主 要 是岩 体 风化 严 重 , 而 且 风化 程 度不 均 匀 , 岩体 基 本成 碎 石块 状 , 强度 非常 低 , #2 和 #3 静载 试 验 点周 围 出现 大量 放 射 性 开裂 和 环 形 挤 压 开 裂 ; 基坑 底部 岩体 节理 、 层 理裂 隙 发育 , 基 坑岩 体 被 大小 不一 的结 构面 分割 成 软弱 的破 碎体 , 承 载 能 力较 差 . 根据 软 岩 ( 土 ) 基 础 的 处理 方法 , 考 虑 到 大桥 1 号桥 墩 南半 幅基 坑 岩体 性 质 的特 殊性 , 最 终 确 定选 择 中高 压 注 浆单 孔 复 合 锚 杆 桩 的加 固方 案 . 具 体 加 固方 案如 图 2 所 示 , 每 一 个钻 孔 中布 A , _ 北 一写 “ 、 、 、 基础满 足要 求 }} 2 , 6寸 ` 、 、 }{委 }基础不 、 、 、 l } 0 加 固后检测点 . 加固前检测点 实能满足甲一长 是 · 3 — 泣 、 塑 桩孔 、 .- . 、 、. … l .、 … 工 .、. … 、 要求 代 亡沪 · · · -. 二代 1 1 . 0 图 1 基础 的承 载 范围 ( 单位 m ) F i g · 1 L o a d i n g r a n g e o f P i e r fo u n d a t i o n 收 稿 I J 期 2 0 0 2 一 11 一 2 1 吴 顺川 男 , 3 4 岁 , 副 教授 * }11东省 科委 科技攻 关项 目 (N o 3 2 100 8 ) A 1 1 . 0 图 2 基 础加 固 方案 (单 位 m ) F i g . 2 P or P o s a l d e s ig n o f P i e r of u n d a ti o n DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 05. 030
Vol.25 No.5 吴顺川等：复合锚杆桩在基础加固中的应用 ·399· 置两根杆体，锚杆的长度分别为12和6m,锚固 在中高压注浆的作用下，锚杆桩的周围形 段长度分别为7和6m,成孔直径为132mm,布置 成了连续的异形扩大锚固体，因此锚杆桩在承受 间距为1.0m×1.0m,外圈杆体外倾10°，锚杆采用 垂直方向上的压力载荷时，不仅要克服锚固体与 中32mm的Ⅱ级热轧螺纹钢.中高压注浆的设计注 岩体的摩擦阻力而且还要克服扩大体受压部位 浆压力为3MPa,浆体采用素水泥浆和砂浆，设计 岩体的抗压强度和注浆体的抗剪强度，大大提高 强度为M20. 锚杆桩的承载效果.由此，可以称之为是一种改 进的微型摩擦桩， 2单孔复合锚杆桩的加固机理 3 加固效果分析 单孔复合锚杆桩是一种比较新颗的加固技 术，在基础加固中还没有见到过相关文献.这一 通过复合锚杆桩和高压注浆，提高了桥墩基 技术是充分利用锚杆体的承压特性，一端与基础 础的承载能力，但是加固后的基础是否能满足设 的结构物相连，另一端则通过钻孔与稳定的岩体 计要求，其加固结构的承载状况如何，尚需要做· 相连，通过中高压注浆将锚杆锚固在稳定的岩体 进一步的分析.由于复合锚杆桩是一种相对复杂 中，从而承受和传递桥墩对基础的压力. 的承载结构体，同时又和注浆体以及岩体共同作 如图3，单孔复合锚杆桩与传统的微型桩相 用，单一从理论上对加固效果进行分析具有一定 比，是在同一个钻孔中安装多个长度不同的锚杆 的局限性，因此结合工程实际采用数值模拟的方 体，通过高压注浆能使粘结应力比较均匀地分布 法. 在整个锚固长度上，并能将载荷分散地传递给钻31计算模型 孔内的不同锚固段山，从而减少或根除了粘结效 为能说明问题，模型以基坑北端的A-A剖面 应逐渐弱化或“脱开”现象.同时，通过高压注浆 为计算母体，模型中每一个计算网格所代表的实 对弱岩的改性，可以充分利用岩体中自身残余强 际尺寸为0.5m,每一个锚杆桩划分为30个计算 度，由此可以显著地提高软岩（土）体的承载能 单元.为能和实际情况相符，模型中上部为3m高 力 的混凝土基础，混凝土与岩体的接触面按接触面 (Interface)单元进行适当处理，考虑到基础的设 计承载能力为0.6MPa,所以在混凝土基础上均 自由段、 衡施加了一个600kNm的垂向应力.计算模型的 具体尺寸和边界条件见图4.在模型中，锚杆桩的 计算属性已经根据桩体的实际结构对不同位置 锚固段 的参数进行了等效设置. 模型中各种材料的性能如表1（其中岩体属 注浆体 性为注浆后的属性，来自于现场勘察报告)， 600 kN/m 图3复合锚杆桩示意图 Fig.3 Sketch of multiply anchor-pile 5 同时，在施工过程中通过特殊的施工工艺可 以使注浆压力达到5MPa,这样，风化和破碎的岩 1.0 土层在高压注浆体的作用下，裂隙被充填、岩土 被体挤压和劈裂，孔壁周围的岩土被逐渐固结和 05 强化，外部的岩土体则在劈裂和充填机理的作用 下形成新的锚固体一异型扩体.此时，锚固段 的剪切面不是原来的圆柱体，而是不规则的曲 0 5 10 面，滑移面内外均受到注浆体的影响，特别是高 b/m 压注浆的劈裂作用改变了滑动曲面处岩土体的 图4计算模型及边界条件 物理力学性质，从而大大提高锚杆桩的承载力. Fig.4 Numerical model and boundary conditions
V b】 . 2 5 N 0 . 5 吴 顺 川等 : 复合 锚杆 桩在 基 础 加 固中 的应 用 一 3 9 9 . 置 两 根杆 体 , 锚 杆 的 长 度 分别 为 12 和 6 m , 锚 固 段 长度 分 别 为 7 和 6 m , 成 孔 直 径 为 13 2 m m , 布置 间距 为 l . o m “ 1 . 0 m , 外 圈 杆 体外 倾 10 “ , 锚 杆 采用 中32 m m 的 n 级 热 轧螺 纹 钢 . 中高 压注 浆 的设 计注 浆 压 力为 3 M aP , 浆 体采 用 素 水泥 浆 和砂 浆 , 设计 强 度 为 M 20 . 在 中 高压 注 浆 的 作 用下 , 锚 杆 桩 的 周 围形 成 了连 续 的异形 扩 大锚 固体 , 因此 锚杆 桩 在 承受 垂 直方 向上 的压 力 载荷 时 , 不仅 要 克服 锚 固体与 岩 体 的摩 擦 阻 力而 且 还 要 克 服 扩 大体 受 压 部 位 岩 体 的抗 压 强度 和 注浆 体 的抗 剪 强 度 , 大大提 高 锚 杆 桩 的承 载 效 果 . 由此 , 可 以称 之 为 是 一 种 改 进 的微 型 摩擦 桩 . 2 单孔 复合锚杆桩 的 加 固机 理 单 孔 复 合 锚 杆 桩 是 一种 比 较 新 颖 的加 固 技 术 , 在 基 础 加 固 中还 没 有 见 到过 相 关 文 献 . 这 一 技 术 是充 分 利 用锚 杆 体 的承 压特 性 , 一端 与 基础 的结 构物 相 连 , 另一 端则 通 过 钻孔 与 稳 定 的岩 体 相 连 , 通过 中 高压 注 浆将 锚 杆 锚 固在 稳定 的岩 体 中 , 从 而 承 受和 传 递 桥 墩 对基 础 的压 力 . 如 图 3 , 单 孔 复合 锚 杆 桩 与 传 统 的微 型 桩 相 比 , 是 在 同一 个 钻孔 中安装 多 个 长度 不 同 的锚 杆 体 , 通 过 高压 注 浆 能使 粘 结应 力 比较 均 匀地 分 布 在 整 个锚 固长 度 上 , 并 能将 载 荷 分 散地 传递 给 钻 孔 内 的不 同锚 固 段 `l] , 从 而 减 少 或 根 除 了粘 结 效 应逐 渐 弱 化 或 “ 脱 开 ” 现 象 . 同时 , 通过 高压 注 浆 对弱 卷的 改性 , 可 以充 分利 用 岩 体 中 自身残 余 强 度 `2 , , 由此 可 以显 著 地 提 高 软岩 ( 土 ) 体 的承 载 能 力 . 自由段 ) … …{ 锚 固段 注浆体 3 加 固 效果 分 析 通 过 复合 锚 杆 桩 和 高压 注 浆 , 提 高 了桥 墩基 础 的承载 能 力 , 但 是 加 固后 的基 础 是 否 能满 足 设 计 要 求 , 其 加 固 结 构 的承 载 状况 如何 , 尚需 要做 进 一 步 的分 析 . 由于 复合 锚 杆 桩是 一 种 相对 复 杂 的承 载 结构 体 , 同时 又和 注 浆 体 以及 岩 体共 同作 用 , 单 一从 理 论上 对 加 固效 果进 行 分 析 具有 一 定 的局 限 性 , 因此结 合 工程 实 际采 用 数值 模 拟 的方 法 . .3 1 计 算 模 型降” 为 能说 明 问题 , 模 型 以基 坑北 端 的 A 一 A 剖 面 为计 算 母 体 , 模 型 中每 一个 计 算 网格 所 代 表 的实 际 尺 寸 为 .0 5 m , 每 一 个 锚杆 桩 划 分 为 30 个 计 算 单元 . 为 能和 实 际情 况相 符 , 模 型 中上 部 为 3 m 高 的混 凝 土 基础 , 混凝 土 与岩 体 的接 触 面 按 接触 面 ( Iin er af c e ) 单 元进 行 适 当处 理 . 考 虑 到 基础 的设 计 承载 能力 为 .0 6 M P a , 所 以在 混凝 土 基础 上 均 衡施 加 了一个 6 0 k N 7m 的垂 向应 力 . 计 算 模 型 的 具 体尺 寸和 边 界条 件 见 图 4 . 在 模型 中 , 锚 杆桩 的 计 算 属 性 已 经 根 据 桩 体 的 实 际 结 构 对 不 同位 置 的参 数进 行 了等 效 设 置 . 模 型 中各种 材 料 的性 能 如表 l ( 其 中 岩体 属 性 为 注 浆后 的属 性 , 来 自于 现 场 勘 察 报 告 ) . 6 0 0 kN / m 图 3 复 合锚 杆 桩 示意 图 F ig . 3 s ke ct h o f m u l t ip ly a n e h o r 一 p il e 同 时 , 在 施 工过 程 中通 过 特 殊 的施 工 工 艺 可 以使 注梁压 力 达 到 S M aP , 这 样 , 风化 和破 碎 的 岩 土 层 在 高 压注 浆体 的作 用 下 , 裂 隙被 充 填 、 岩 土 被 体 挤 压和 劈 裂 , 孔 壁 周 围 的岩 土被 逐渐 固结 和 强化 , 外 部 的岩 土体 则 在劈 裂 和 充填 机 理 的作 用 下 形成 新 的锚 固体 — 异 型 扩 体 . 此 时 , 锚 固 段 的 剪 切 面 不 是 原 来 的 圆 柱 体 , 而 是 不 规 则 的 曲 面 , 滑 移 面 内外 均 受 到注 浆 体 的影 响 , 特 别 是 高 压 注 浆 的 劈 裂 作 用 改 变 了滑 动 曲面 处 岩 土 体 的 物 理力 学性 质 , 从 而 大 大提 高 锚杆 桩 的承 载 力`, , . 月卜又 巍 几 , 鹭 鬓爵毅馨粼潍鑫黔(孰} 0 5 1 0 bm/ 图 4 计 算模 型 及边 界 条件 F i g . 4 N u m e ir e a l m o d e l a n d b o u n d a yr e o n d i t i o n s
·400· 北京科技大学学报 2003年第5期 表1模型中材料的性能 Table 1 Mechanical properties of materials in the model 材料 p/kg.m E/GPa c/kPa () K/GPa 膨胀系数 本构模型 岩体 2550 0.25 27.2 3 0.268 Mohr-Coul 锚杆桩 7800 267 0.30 1.2×105 弹性体 注浆体 2200 1.33 0.20 1.1×10-3 弹性体 混凝土 2400 311 0.20 1.0×10- 弹性体 3.2计算结果 图6表示各个“锚杆桩”不同位置计算单元所 图5表示在6×10计算时步时，结构体所承受 承受的轴向力随计算时步的变化过程.在施加外 的轴向应力和剪应力.其中桩体的轴向应力(90 部载荷的初始阶段，由于基础以及加固结构的应 kN)远远大于剪应力(32N),同时，各个桩体的轴 力重分布，因而产生了初始扰动.随着计算时步 向力相差不大，最大值保持在80-90kN之间，每 的增加，应力扰动逐渐减少，并且，不同位置上单 一位置几乎都处以均衡的承载状态，这说明各个 元体所承受的轴向力保持在一个恒定值上，这表 桩体的一致性保持的比较好，并没有出现局部失 示加固结构和周围的岩体共同处于一种非常稳 稳现象 定的平衡状态 编号 最大值kN 2 编号最大值N 17 3 456789 89.11 1 12.76 2 89.01 2 -12.19 3 79.07 3 -28.71 4 89.02 4 6.425 88.99 5 -1.188 H 6 89.04 6 7.753 1 89.03 7 14.71 90.47 8 13.73 9 80.29 a 9 32.47 b 图5加固结构的轴向力(a)和剪应力(b)轮廓 Fig.5 Axial and shear force contours on the structures 80 (a) (b) 10 (c) 20 60 15 N/ 6 40 10 d 20 0 5 0 20 -10 -2L 0123456 0123456 0123456 计算时步/10°步 计算时步10°步 计算时步10步 图6加固结构不同位置锚杆单元体的轴向应力随计算时步的变化曲线.()锚杆上部，（®）锚杆中部，(c)锚杆下部 Fig.6 Curves of axial force on the structure to the number of computing steps at difference elements 据具体的实例分析，利用这一技术，加固后桥墩 4结论 基础的承载能力有很大程度的提高，并且桩体和 复合锚杆桩是利用锚杆技术及其机理而衍 周围的岩体以及注浆体共同组成了一个有机整 生出的一种新的基础加固技术，由于多个锚杆单 体，共同承担桥墩所传递的载荷，从而使加固结 元可以使粘结应力比较均匀地分布在整个锚固 构的变形一致性以及在不同方向上的位移量保 段长度上，所以可以有效地利用岩体的强度，根 持在一种非常理想的状态，达到了设计目的，满
5 0 0 0 0 礴 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 2 3 表 模 型 中材料 的性 能 1 T a l b 1 e M h n a c e i c a P l P ro 川 s o e e m f a t r e i a si i h n t m o e d e l 材 料 p瓜’ m g 一 , 石心 P a 产 刁 k p a 例(0) K/ G P a 膨 胀系 数 本 构模 型 岩 体 2 5 5 0 一 0 . 2 5 2 7 . 2 2 1 0 , 2 6 8 一 M o hr 一 C o u l 锚杆 桩 7 8 0 0 2 6 7 0 . 3 0 一 一 一 l . Z x l o 一 , 弹 性体 注浆 体 2 2 0 0 1 . 33 0 2 0 一 一 一 l . l x 1 0 一 , 弹 性体 混凝 土 2 4 0 0 3 1 . 1 0 . 2 0 一 一 一 l . o x l o 一 , 弹 性体 .3 2 计 算 结 果 图 5 表 示在 6 “ l 少计算 时步 时 , 结构 体所 承受 的轴 向应 力和 剪应 力 . 其 中桩体 的轴 向应 力 ( 90 kN ) 远远 大于剪 应 力 (3 Z N ) , 同时 , 各个 桩 体 的轴 向力相 差不 大 , 最大 值保 持 在 80 一90 kN 之 间 , 每 一位 置几 乎 都处 以均 衡 的承载状态 , 这 说 明各 个 桩 体 的 一 致 性保 持 的 比较 好 , 并没 有 出现 局部 失 稳 现象 . 图 6 表 示各个 “ 锚 杆桩 ” 不 同位 置计 算 单元所 承受 的轴 向力 随 计算 时步 的变 化过程 . 在施 加外 部载 荷 的初始 阶 段 , 由于 基础 以及 加 固结 构 的应 力 重分 布 , 因而 产生 了初始 扰 动 . 随 着 计算 时 步 的增 加 , 应 力扰动 逐渐 减 少 , 并且 , 不 同位 置上 单 元 体所承 受 的轴 向力保持在一 个恒 定 值上 , 这 表 示 加 固 结构 和 周 围 的岩 体 共 同处 于 一种 非 常 稳 定 的平 衡状 态 . 编 号 l 最 大值瓜 N 8 9 . 1 1 8 9 . 0 1 7 9 . 0 7 8 9 . 0 2 8 8 . 9 9 8 9 . 0 4 8 9 0 3 9 0 . 4 7 80 . 2 9 1 2 3 卜 `冬 :5 6 7 8 ` 9 … ){;;{; … ) ( a ) { 巨 〔 习 习 巨二〕巨口一巨口巨 〕L 口 1一 匕 ]〔 二匕』巨口【一 - 一巨二 l一 L二1匕J 【一」` 」l习「, 匕习匕一 L 口 L一 1L口 L J 厂一 {{ 匕」巨习 { . )) 编 号 最 大值用 1 1 2 . 7 6 2 一 1 2 . 1 9 3 一 2 8 . 7 1 4 , 巧 . 4 2 5 5 一1 . 1 8 8 6 7 . 7 5 3 7 14 . 7 1 8 13 . 7 3 9 3 2 . 4 7 图 5 加 固结构 的轴 向力(a) 和剪 应 力( b )轮 廓 F ig . 5 A x i a l a n d s b e a r fo r e e e o n t o u r s o n t h e s t r u c tU re s 长但纂研之越阅 2 0 1 5 于 {沂 Z名ù只尽纂哥闷 灯 0 八U 642 O 越只尽撰哥Z闷 一5 一 10 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 计 算 时步/ 10 ` 步 计 算 时步八0 4 步 计 算时步 / l 『步 图 6 加 固结构 不 同位置 锚杆 单 元体 的轴 向应 力随计 算 时步 的变化 曲线 . (a) 锚杆 上部 , (b )锚 杆 中部 , (c) 锚 杆下 部 F ig . 6 C u vr e s o f a ix a l fo cr e o n t h e s t r u e t u er t o t h e n u m b e r o f e o m P u it n g s et p s a t d i价enr e e e l e m e o t , 4 结 论 复合 锚 杆 桩 是 利 用 锚 杆 技 术 及 其 机 理 而 衍 生 出的一 种新 的 基础 加 固技术 , 由于 多个 锚杆 单 元 可 以使 粘 结 应 力 比较 均 匀 地 分 布在 整 个 锚 固 段长 度 上 , 所 以可 以有 效地 利 用岩 体 的 强度 . 根 据 具体 的实例 分 析 , 利用 这一 技 术 , 加 固后桥 墩 基 础 的承载 能 力有很 大程 度 的提 高 , 并 且桩体和 周 围的 岩体 以及 注 浆 体共 同组 成 了一 个有 机 整 体 , 共 同承 担桥墩所 传递 的载荷 , 从 而使 加 固结 构 的变形 一致性 以及 在 不 同方 向上 的 位 移量 保 持 在 一种 非常 理 想 的状 态 , 达 到 了设计 目的 , 满
Vol.25 No.5 吴顺川等：复合锚杆桩在基础加固中的应用 ·401· 足了基础的承载要求.截至目前该大桥已经安全 3 Yoo C.Behavior of brace and anchored wall in soils over- 运行了近3年，没有出现任何异常现象.作为一 laying rock [J].J Geotech Geoenvir Eng,2000,126(12): 种比较新颗的岩土基础加固技术，单孔复合锚杆 1165 桩具有施工简单、经济有效等优点，同时，由于高 4 Structure Element [M].Minneapolis,MN:Itasca Consult- ing Group Inc,2000 压注浆的作用改变了岩体的物理力学性质，充分 5 Monti,Giorgio,Filippou.Finite element for anchored bars 利用了岩体自身的残余强度，因而，这一复合加 under cyclic load reversals [J].J Struct Eng,1997,123(5): 固方式具有-一定的推广价值. 614 参考文献 6 Hakami H.Rock characterisation facility (RCF)shaft sinking-Numerical computations using FLAC [J].Int J 1 Barley A D.The single bore multiple anchor system [A] Rock Mech Min Sci,2001,38 (1):595 Proc Anchorages and Anchored Structure [C].London: 7高永涛，吴顺川，孙金海，预应力锚杆锚周段应力 Thomas Telford,1997 分布规律及应用[小.北京科技大学学报，2002,24(4)： 2程良奎，单孔复合锚固法的机理与实践[A.岩L锚 387 固技术的新进展[M.北京：人民交通出版社，2000 Application of Multiply Anchor-piles to Foundation Reinforcement WU Shunchuan,JIANG Chunlin,ZHANG Youpa,JIN Aibing Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT According to the in-situ information about the load-carrying capacity descent of pier rock mass foun- dation,the multiply anchor-pile technique in a single bore was adopted in the reinforcement.The mechanism of the technique was analyzed in the rudimental stage.By using of numerical simulation,the load-carrying capacity of pier foundation and anchor-piles were also calculated after reinforcement.The result shows that,after reinforcement the load-carrying capacity of pier rock mass foundation was increased largely.Under the loading of 600 kN/m from the pier,the maximum value of vertical displacement of anchor-piles and rock mass was less than 2 mm,and that it is keeping synchronous in the displacing process. KEY WORDS multiply anchor-pile;foundation reinforcement;pier foundation;numerical simulation
V 6 1 . 2 5 N o . 5 吴顺 川等 : 复合锚 杆 桩在 基础 加 固 中的 应用 . 4 0 1 . 足 了基础 的承载 要 求 . 截至 目前 该大 桥 己经 安全 运行 了近 3 年 , 没 有 出 现任 何 异 常现 象 . 作 为一 种 比 较新 颖 的岩 土基 础 加 固技 术 , 单 孔复 合 锚杆 桩具 有施 工 简单 、 经 济有 效 等优 点 . 同时 , 由于 高 压注 浆 的作 用 改变 了岩 体 的物 理 力学 性质 , 充 分 利用 了岩 体 自身 的残余 强 度 , 因 而 , 这 一 复 合加 固方 式 具 有一 定 的推广 价 值 . 参 考 文 献 1 B a r l e y A D . T h e s i n g l e b o r e m u 1ti P1e a n e h o r s y s t e m [ A ] . P r o e A n e h o r a g e s a n d A n e h o er d S tur e ut r e 【C ] . L o n d o n : T h o m a s eT lfo rd , 1 9 9 7 2 程 良奎 . 单 孔 复合 锚 固法 的机 理 与实 践【A] . 岩 土锚 固技 术 的新进 展 【M 」 . 北京 : 人 民交 通 出版 社 , 2 0 0 Y Oo C . B e h a v i o r o f b r a c e a n d an e h o r e d w a l l i n s o i l s o v e r - lay i n g r o e k [J』 . J G e o t e e h G e o e n v i r E n g , 2 0 0 0 , 12 6 ( 12 ) : 1 16 5 S tur c tu r e E l e m e n t [M ] . M i n n e ap o li s , M N : It a s e a C o n s u l t - i n g G r o uP I n e , 2 0 0 0 M o n t i , G i o gr i o , F il iP P o u . F i n i t e e l e m e n t of r a n e h o r e d b a r s u n d e r e y c li e l o a d r e v e r s a l s 【J ] . J S trU e t E n g , 19 9 7 , 12 3 ( 5 ) : 6 14 H ak am i H . R o c k c h a r a e t e r i s a t i o n fa e i liyt (R C F) s h a ft s i n k i n g一卜 u m e r i c a l e o m P u at i o n s u s i n g F L A C 【J ] . I n t J R o c k M e c h M i n S e i , 2 0 0 1 , 3 8 ( l ) : 5 9 5 高永 涛 , 吴 顺 川 , 孙 金 海 . 预应 力 锚杆 锚 固段 应 力 分布规 律及 应 用 1J[ . 北 京 科技 大学 学报 , 2 0 02 , 2 4( 4) : 3 8 7 A P P li e at i o n o f M u lt iP ly A n e h o r 一 P i l e s t o F o u n d a t i o n R e i n fo r c e m e n t 砰g hs un hc ua n , 刀刁刀 G hC un il n, ZI 侧刀 G oY uP a, 刀W iA b in g C i v il an d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g S e h o o l , U n i v e rs ity o f s e i e n e e a n d eT e h n o l o群 B e ij i n g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T A e e o r d i n g t o th e i n 一 s itu i n of rm at i o n a b o ut th e l o a d 一 e a n 了i n g e ap ac ity d e s c e in o f P i e r or e k m a s s of un - d at i o n , ht e m u lt i P l y an e h o -r Pi l e t e c hn i q u e i n a s i n g l e b o r e w a s a d o Pt e d i n ht e r e i n fo r e e m e n t . hT e m e c h an i s m o f t h e t e e hn i q u e w a s an a ly z e d i n t h e ur d im e n t a l s t ag e . B y u s i n g o f n um e r i e a l s im u lat i o n , th e l o a d 一 e a n y ign e ap a e iyt o f P i e r fo un d at i o n an d an e h o 卜P il e s w e r e a l s o e a l e u lat e d a ft e r r e i n fo r e e m e n t . T h e r e s u l t s h o w s t h at , a ft e r r e i n fo r e e m e n t t h e l o ad 一 e ar yr i n g e ap ac iyt o f P i e r r o e k m a s s fo u n d iat o n w a s icn er as e d 1 a 1 ,g e ly . U n de r ht e l o a d i n g o f 6 0 0 kN m/ fr o m ht e P i e r, th e m ax im um v a l u e o f v e rt i e a l d i s P l a e e m e nt o f an e h o r 一 Pi l e s an d r o e k m a s s w a s l e s s th an Z m m , an d th at i t i s k e e Pi n g s y n e hr o n o u s i n th e d i s P l a e i n g P r o e e s s . K E Y W O R D S m u l t i P ly an e h o r 一 P i l e : fo un d at i o n r e i n fo r e e m e n t ; P i e r fo un d at i o n : n u r n e ir e a l s im u l at i o n