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摘要：在JGJ145-2004《混凝土结构后锚固技术规程》中有这样一段说明“化学植筋及长螺杆由于长度不受限制，与现浇混凝土钢筋锚固相似，易于控制其破坏形态为锚固钢材的破坏，故适用于静力及抗震设防烈度8之结构构件或非结构构件的锚固连接。对于承受疲劳荷载的结构构件的锚固连接，由于实验数据不多，使用经验（特别是构造措施）缺乏，应慎重使用①”，这样一段普通说明可能不会引起大家的注意，但经过现场实例失败的经验教训提醒大家应该注意在动荷载条件下慎用植筋技术，本文通过实例证明规范中这段说明的重要性。
[关键词]：植筋深度计算；植筋施工；拉拔实验；锚栓破坏；原因分析
吊机基础化学植锚栓（筋）锚固项目是以满足新吊机、改造吊机基础受力要求及吊机运行安全要求为目的的基础加固项目，该项目位于南京市六合区江北防汛码头，加固内容包括：原2#吊机设计植入螺杆24根，螺杆型号M36×4，材料为Q235，螺杆直径Φ38，砼强度等级C30，单个螺杆设计承受拉力≥7.2×10N4。
一、植锚深度计算
由于植锚的破坏主要受混凝土和钢筋混凝土基材性能、植锚栓（筋）胶安全使用值及植锚钢材力学性质等因素影响，故植锚设计值应小于等于植锚栓（筋）胶、混凝土安全使用值。
钢筋设计值:
- 钢筋半径;
- 钢筋设计抗拉强度。Q235钢材设计抗拉强度取值205N/mm2②。
2、植锚栓（筋）胶的安全使用值：
- 钻孔深度；- 钻孔直径（取250%r）；- 植锚栓（筋）胶粘结强度, 取值9 Mpa；- 安全系数, 1.5～2.5 之间。
3、混凝土的安全使用值:
- 修正系数=0.85；- 钻孔深度；- 混凝土的抗压强度；- 安全系数,1.5～2.5 之间；
2#吊机：，h432.78mm；
，h353.25mm；
取432.78mm。1
理论上讲, 植锚栓（筋）胶的极限承载力数值等于钢筋的屈服强度值, 因为按破坏形式分析, 如超过钢筋设计屈服强度, 胶筋界面破坏。就如Q235钢材一样,钢筋的实际抗拉强度大于设计强度标准值, 因而在实际施工中应埋深加大, 增大植筋胶的安全使用值。
二、构造措施
混凝土基材厚度h应满足hher+2D,且h.>100mm③；
her：锚栓埋深；
2#吊机混凝土基材厚度h432.78+2×46=524.78mm；
另外，在群锚设计、施工中还应考虑到锚栓最小間距和最小边距，都应大于等于5倍直径距离。
三、植筋施工
施工采用55cm和116cm孔深，大于计算植筋深度。
施工流程如下:
基础钢筋检测→定孔位置和中心点→水钻根据孔位，固定位置→水钻开孔（直径为46mm）→测量孔深→清孔内水和孔底沉渣→植锚栓（筋）
施工过程图组如下：
四、拉拔实验结果和分析
拉拔实验一组，数据分别为7.29×104N，7.3×104N，8.2×104N。（非极限荷载），承受拉力均≥7.2×104N，实验数据结果表明拉拔强度达到设计要求。
五、吊机试运行
运行一段时间，发现植锚栓（筋）在吊机经常运行位置，吊臂下侧及配重下侧的螺杆松动，配重下侧的最多也最为严重，拔出高度达到2－3公分。拔出锚固连接已被破坏的螺杆，可以看到胶体完全覆盖住了螺杆，如下图组，但下部10公分胶体用手摸上去很软，成流塑状，未见硬化特征。
六、植筋破坏后原因分析及处理方案
分析原因主要有以下几点：
从锚杆扒出形式来看，系属于砼与胶临界面破坏或胶体变形破坏。
1、导致螺杆破坏的主要原因：
水钻需要灌水施工，水要渗入混凝土壁，虽然进行了清孔，并无明水，但孔内壁未完全干燥，因为植入深度较深，没有可以伸进孔底的干燥设备，所以越接近孔口的混凝土内壁越干燥，越接近孔底的混凝土内壁会比较潮湿，锚栓下部胶体在潮湿环境下，未硬化或完全硬化。因为植筋使用的德国慧鱼胶属于环氧树脂类材料，其固化剂在有水的条件下难以固化（环氧类材料都有类似的问题），无法形成强度。而在深孔的植筋，尤其是垂直孔内，钻孔过程中为了降低钻头与砼的摩擦及散热，必须使用水钻，不可避免地将水份带入孔内，在烘干的环节中，现场施工操作工人都是凭施工经验，肉眼观察也只能看到孔的上半部分，下半部分烘干质量无法保证，而烘干时间参数也没有规范性文件来作为控制依据。目前尚没有专业的仪器设备能测出孔壁的烘干程度，导致这个环节的施工质量难以保证。
锚栓在吊机运行时下部锚栓锚固连接先已失效，下部锚杆在孔内晃动，上、下锚杆在受拉拔力时，受力的轴心线不在同一垂直面上，在这样受力条件下，上部会频繁受到比较大的切向应力，慢慢上部胶体一点点开始被切向应力破坏，当胶体与砼界面粘结力无法与拉拔力相抗衡时，螺杆锚固作用失效；吊机运行时，螺杆受力晃动如分析图1：
2、导致螺杆破坏的次要原因：
吊机运行时，螺杆非均匀受力，在吊机运行时，配重下侧锚栓受力最大，吊臂下侧锚栓受力最小，如分析图2，锚栓达到极限弹性应力和应变前应变大小关系：ε2/ε1＝>10，根据Q235钢材锚栓应力与应变关系图，得到δ2/δ1关系远远大于10倍，（其中δa和εa分别为极限弹性应力和应变）致使配重侧螺杆受力大于设计承拉力而被破坏，而吊机机臂侧发生这种情况的可能性很小，因为要在吊机倾覆时才可能发生；另外，水钻开孔，孔壁光滑，不利于砼与胶的界面结合；
处理方案：
拔出被破坏锚栓后，用电烙铁插入孔内，烧化并带出孔内残胶，重新植锚栓（筋），重新植筋环节注意了对孔壁含水量的控制，延长了对孔壁的烘干时间，重植的锚栓没有出现晃动情况，问题得以解决。
七、结论：
化学植筋及长螺杆由于长度不受限制，与现浇混凝土钢筋锚固相似，易于控制其破坏形态为锚固钢材的破坏，故适用于静力及抗震设防烈度8之结构构件或非结构构件的锚固连接。对于承受疲劳荷载的结构构件的锚固连接，由于实验数据不多，使用经验缺乏，应慎重使用，本案例教训可以作为类似工程借鉴。
作者简介：蔡开玺(1977-)，男，江苏人，硕士，工程师，主要从事水利工程科技咨询方面的研究。
参考文献：
① JGJ145-2004《混凝土结构后锚固技术规程》4.1.4 ；
② GB50017-2003《钢结构设计规范》中，Q235钢材的抗拉强度设计值为205N/㎜2；
③ JGJ145-2004《混凝土结构后锚固技术规程》8.0.1公式；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]：植筋深度计算；植筋施工；拉拔实验；锚栓破坏；原因分析
吊机基础化学植锚栓（筋）锚固项目是以满足新吊机、改造吊机基础受力要求及吊机运行安全要求为目的的基础加固项目，该项目位于南京市六合区江北防汛码头，加固内容包括：原2#吊机设计植入螺杆24根，螺杆型号M36×4，材料为Q235，螺杆直径Φ38，砼强度等级C30，单个螺杆设计承受拉力≥7.2×10N4。
一、植锚深度计算
由于植锚的破坏主要受混凝土和钢筋混凝土基材性能、植锚栓（筋）胶安全使用值及植锚钢材力学性质等因素影响，故植锚设计值应小于等于植锚栓（筋）胶、混凝土安全使用值。
钢筋设计值:
- 钢筋半径;
- 钢筋设计抗拉强度。Q235钢材设计抗拉强度取值205N/mm2②。
2、植锚栓（筋）胶的安全使用值：
- 钻孔深度；- 钻孔直径（取250%r）；- 植锚栓（筋）胶粘结强度, 取值9 Mpa；- 安全系数, 1.5～2.5 之间。
3、混凝土的安全使用值:
- 修正系数=0.85；- 钻孔深度；- 混凝土的抗压强度；- 安全系数,1.5～2.5 之间；
2#吊机：，h432.78mm；
，h353.25mm；
取432.78mm。1
理论上讲, 植锚栓（筋）胶的极限承载力数值等于钢筋的屈服强度值, 因为按破坏形式分析, 如超过钢筋设计屈服强度, 胶筋界面破坏。就如Q235钢材一样,钢筋的实际抗拉强度大于设计强度标准值, 因而在实际施工中应埋深加大, 增大植筋胶的安全使用值。
二、构造措施
混凝土基材厚度h应满足hher+2D,且h.>100mm③；
her：锚栓埋深；
2#吊机混凝土基材厚度h432.78+2×46=524.78mm；
另外，在群锚设计、施工中还应考虑到锚栓最小間距和最小边距，都应大于等于5倍直径距离。
三、植筋施工
施工采用55cm和116cm孔深，大于计算植筋深度。
施工流程如下:
基础钢筋检测→定孔位置和中心点→水钻根据孔位，固定位置→水钻开孔（直径为46mm）→测量孔深→清孔内水和孔底沉渣→植锚栓（筋）
施工过程图组如下：
四、拉拔实验结果和分析
拉拔实验一组，数据分别为7.29×104N，7.3×104N，8.2×104N。（非极限荷载），承受拉力均≥7.2×104N，实验数据结果表明拉拔强度达到设计要求。
五、吊机试运行
运行一段时间，发现植锚栓（筋）在吊机经常运行位置，吊臂下侧及配重下侧的螺杆松动，配重下侧的最多也最为严重，拔出高度达到2－3公分。拔出锚固连接已被破坏的螺杆，可以看到胶体完全覆盖住了螺杆，如下图组，但下部10公分胶体用手摸上去很软，成流塑状，未见硬化特征。
六、植筋破坏后原因分析及处理方案
分析原因主要有以下几点：
从锚杆扒出形式来看，系属于砼与胶临界面破坏或胶体变形破坏。
1、导致螺杆破坏的主要原因：
水钻需要灌水施工，水要渗入混凝土壁，虽然进行了清孔，并无明水，但孔内壁未完全干燥，因为植入深度较深，没有可以伸进孔底的干燥设备，所以越接近孔口的混凝土内壁越干燥，越接近孔底的混凝土内壁会比较潮湿，锚栓下部胶体在潮湿环境下，未硬化或完全硬化。因为植筋使用的德国慧鱼胶属于环氧树脂类材料，其固化剂在有水的条件下难以固化（环氧类材料都有类似的问题），无法形成强度。而在深孔的植筋，尤其是垂直孔内，钻孔过程中为了降低钻头与砼的摩擦及散热，必须使用水钻，不可避免地将水份带入孔内，在烘干的环节中，现场施工操作工人都是凭施工经验，肉眼观察也只能看到孔的上半部分，下半部分烘干质量无法保证，而烘干时间参数也没有规范性文件来作为控制依据。目前尚没有专业的仪器设备能测出孔壁的烘干程度，导致这个环节的施工质量难以保证。
锚栓在吊机运行时下部锚栓锚固连接先已失效，下部锚杆在孔内晃动，上、下锚杆在受拉拔力时，受力的轴心线不在同一垂直面上，在这样受力条件下，上部会频繁受到比较大的切向应力，慢慢上部胶体一点点开始被切向应力破坏，当胶体与砼界面粘结力无法与拉拔力相抗衡时，螺杆锚固作用失效；吊机运行时，螺杆受力晃动如分析图1：
2、导致螺杆破坏的次要原因：
吊机运行时，螺杆非均匀受力，在吊机运行时，配重下侧锚栓受力最大，吊臂下侧锚栓受力最小，如分析图2，锚栓达到极限弹性应力和应变前应变大小关系：ε2/ε1＝>10，根据Q235钢材锚栓应力与应变关系图，得到δ2/δ1关系远远大于10倍，（其中δa和εa分别为极限弹性应力和应变）致使配重侧螺杆受力大于设计承拉力而被破坏，而吊机机臂侧发生这种情况的可能性很小，因为要在吊机倾覆时才可能发生；另外，水钻开孔，孔壁光滑，不利于砼与胶的界面结合；
处理方案：
拔出被破坏锚栓后，用电烙铁插入孔内，烧化并带出孔内残胶，重新植锚栓（筋），重新植筋环节注意了对孔壁含水量的控制，延长了对孔壁的烘干时间，重植的锚栓没有出现晃动情况，问题得以解决。
七、结论：
化学植筋及长螺杆由于长度不受限制，与现浇混凝土钢筋锚固相似，易于控制其破坏形态为锚固钢材的破坏，故适用于静力及抗震设防烈度8之结构构件或非结构构件的锚固连接。对于承受疲劳荷载的结构构件的锚固连接，由于实验数据不多，使用经验缺乏，应慎重使用，本案例教训可以作为类似工程借鉴。
作者简介：蔡开玺(1977-)，男，江苏人，硕士，工程师，主要从事水利工程科技咨询方面的研究。
参考文献：
① JGJ145-2004《混凝土结构后锚固技术规程》4.1.4 ；
② GB50017-2003《钢结构设计规范》中，Q235钢材的抗拉强度设计值为205N/㎜2；
③ JGJ145-2004《混凝土结构后锚固技术规程》8.0.1公式；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。