抗浮锚杆承载性能研究进展

白晓宇， 王海刚， 张明义*， 郑 晨

(1.青岛理工大学土木工程学院，青岛 266033；2.山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，青岛 266033)

时代发展、社会进步，超高层建筑、城市地下交通、大型商业中心等建(构)筑物使得地下空间得到充分开发利用，但在工程中带来的抗浮问题越来越引起人们的重视[1-3]。目前，解决建(构)筑物抗浮问题的主要措施有降排水法、压重法、抗拔桩、抗浮锚杆等，和其他方法相比，抗浮锚杆以其特有的优势在工程中的应用越来越广泛[4-7]。现从抗浮锚杆的发展历史、锚固性能、荷载传递特性3个方面对抗浮锚杆研究现状归纳总结并对抗浮锚杆的未来研究方向提出建议。

1 抗浮锚杆工作原理

根据匡政[8]的研究，将抗浮锚杆工作原理总结为如图1所示。

图1 文献[8]中抗浮锚杆工作原理Fig.1 Working principle of anti-floating anchor in[8]

当水的浮力作用于结构的钢筋混凝土基础底板时，基础底板因受力会产生向上移动的趋势，由于锚固体的上表面和基础底板紧密相连、锚杆杆体部分也锚固于基础底板，由此锚固体和锚杆杆体也会产生上移的趋势，但是周围的岩土层和基础底板对锚固体具有约束作用，致使锚固体无法上移；同时，锚固体对锚杆杆体也具有相同的约束作用，导致锚杆无法有效上移。这种情况下锚固体和锚杆杆体受到均匀向上的荷载作用，其合力可视为抗浮锚杆所受的拉拔力。

抗浮锚杆杆体受到向上拉拔力作用后，荷载先是通过第一界面，传递至与锚杆杆体相连的锚固体，同理，锚固体再通过第二界面将该部分荷载传递给周围岩土体[5]。但这目前还没有研究能完全明确抗浮锚杆与锚固体、周围土层中的力学传递机制。

2 抗浮锚杆的类型

目前，根据中外对抗浮锚杆的研究，可将抗浮锚杆按以下方法分类。

(1)按照是否对锚杆杆体施加预应力可将其划分为预应力抗浮锚杆和非预应力抗浮锚杆[9]。预应力抗浮锚杆通常先将杆体锚固在地层中，然后对自由段施加预拉力，使锚固体与岩土体之间(第二界面)产生摩阻力；非预应力抗浮锚杆锚固体与岩土层之间无应力，要发挥锚杆的作用，锚头处需要限制其变形。非预应力锚杆与预应力锚杆相比，控制地层与结构物变形能力差，但施工工序简单。

(2)根据锚杆杆体材料的性质可将其主要划分为钢筋锚杆和纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer，FRP)锚杆。FRP锚杆是在普通钢筋锚杆的基础上发展形成的，目前FRP锚杆主要有芳纶纤维增强聚合物(aramid fiber reinforced polymer，AFRP)锚杆、碳纤维增强型聚合物(carbon fiber reinforced polymer，CFRP)锚杆、玻璃纤维增强型聚合物 (glass fiber reinforced polymer，GFRP)锚杆以及玄武岩纤维增强型聚合物(basalt fiber reinforced polymer，BFRP)锚杆，其中张明义团队对GFPR抗浮锚杆的黏结强度、锚杆与锚固体间黏结滑移、杆体蠕变等特性进行了大量研究，证实了使用GFRP抗浮锚杆能够克服普通钢筋抗浮锚杆容易锈蚀、耐久性差的难题[10-14]。中国从20世纪90年代才开始对纤维增强复合材料锚杆进行研究，虽然起步较晚，但是在不足30年间取得了很多喜人的成就[15-22]。

3 抗浮锚杆的试验方法

为了解抗浮锚杆各个部位的受力情况、抗浮锚杆受力随深度变化的规律以及钢筋应力与循环荷载的变化关系，目前抗浮锚杆的现场拉拔试验测试方法中用的应力采集传感器主要有钢筋应力计、电阻应变片及光纤光栅应变传感器3种。

曾国机等[23]在3根钢筋抗浮锚杆沿长度方向以一定的间距布置钢筋应力计，来测试该部位的受力大小，如图2所示。

图2 文献[23]中钢筋应力计试验装置Fig.2 Reinforced stress meter test device in ref.[23]

贾金青等[24]通过现场锚杆拉拔试验，沿锚固长度方向对抗浮锚杆杆体粘贴电阻应变片，研究发现了锚固体和岩土体间剪应力变化趋势。荣冠等[25]分别通过在螺纹钢锚杆杆体和圆钢锚杆表面粘贴应变片，在锚固体内部安装三向应力砖得出锚杆杆体及周围锚固体的应力应变变化曲线。张明义等[26]在杆体上粘贴电阻应变片，用来测试锚杆杆体的轴力和杆体与注浆体之间剪应力的分布变化规律。刘颖浩等[27]在GFRP锚杆锚固段外表面每隔10 cm粘贴应变片，测试锚杆各部分的应力大小，通过拉拔试验，经采集系统得到的数据，进一步得到砂浆强度、锚固长度、锚杆直径等因素对全螺纹GFRP锚杆锚固力的影响及 GFRP 锚杆杆体黏结应力分布，试验设备如图3所示。

光纤光栅应变传感器是光纤传感器的一种，它的工作原理是通过外界物理参量利用反射特定波长的特性来获取传感信息。植入式裸光纤光栅传感器是在 GFRP 抗浮锚杆制备过程中，先将多个裸露的光纤光栅传感器沿 GFRP 杆体方向铺设并使其位于杆体材料中央，然后将纤维、树脂和裸光纤光栅传感器一起浇筑成型。白晓宇[5]基于 3 根全螺纹 GFRP 抗浮锚杆现场拉拔试验，将裸光纤光栅传感技术成功应用于抗浮锚杆拉拔试验中，对全长黏结玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆在各级荷载作用下的力学特性及破坏机制进行探究，如图4所示。

图3 文献[27]中GFRP锚杆拉拔试验设备Fig.3 GFRP anchor drawing test equipment in[27]

图4 文献[5]中光纤光栅传感器试验装置Fig.4 Fiber grating sensor test device in[5]

在锚杆拉拔试验中，测试锚杆杆体的应力、应变，一般使用的是电阻应变片和光纤光栅传感器，钢筋应力计体积要比电阻应变片、光栅光纤传感器大且重，在拉拔试验中使用钢筋应力计受到许多限制，再有钢筋应力计安装的要求比较严格，目前在锚杆拉拔试验中运用较少。与之相比，电阻应变片和光纤光栅传感器灵敏度更高，测量误差较小，但电阻应变片粘贴、布线复杂，在准备阶段耗时较长，另外电阻值会随导线长度增加而增大，影响应变片灵敏度系数；在光纤光栅传感器测试方法中，有的需要在锚杆杆体表面机械开槽植入传感器，对材料产生一定程度的损坏。3种传感器各有其优点，但也存在一定的缺陷，在未来抗浮锚杆的拉拔试验中，需要开发研制新型传感器和掌握新的测试技术，来克服当前试验中的不足。

4 抗浮锚杆的锚固性能

4.1 抗浮锚杆的破坏形式

通过曾国机等[23]、Kumar等[28]、付文光等[29]、陈明昌[30]、蒋继宝[31]、白晓宇等[32-36]、唐孟华等[37]、朱磊[38]、白晓宇等[39]、张明义等[40]、匡政等[41-42]对抗浮锚杆拉拔试验的研究，归纳总结出抗浮锚杆单体及群体在岩土层锚固(内锚固)和底板混凝土锚固(外锚固)的破坏模式有8种：①抗浮锚杆杆体破坏；②抗浮锚杆杆体与锚固体之间(第一界面)的剪切破坏，锚杆杆体被拔出而锚固体本身没有破坏；③第一界面锚固体发生拉裂、拉碎破坏；④锚固体锚头处或锚杆固定端发生强度破坏，包括锚座断裂、锚具发生松脱现象等；⑤锚固体与岩土体界面(第二界面)间的强度破坏，脱离岩土体，锚固体被拔出，而锚固体与杆体之间无破坏；⑥当抗浮锚杆锚固深度太浅，会发生单锚稳定性破坏，单根抗浮锚杆锚固体和周边岩土体可能会同时隆起甚至拔出；⑦群锚破坏，即发生整体性稳定破坏，即抗浮锚杆群之间大面积的岩土体被破坏，发生隆起现象，严重的甚至锚杆被拔出；⑧群锚导致建(构)筑物上浮开裂，发生较大变形破坏。8中破坏模式当中，①～⑤可认为属于材料的强度破坏，⑥、⑦可看作单锚及群锚的稳定性破坏，⑧为变形破坏。然而，在实际工程当中，锚杆的破坏形式主要是②和⑤两种，从而将锚杆杆体和锚固体(第一界面)、锚固体和岩土体(第二界面)之间的相互作用作为研究重点。抗浮锚杆的主要破坏形成如图5所示。

4.2 抗浮锚杆的抗拔承载力

由于抗浮锚杆的受力机理还未明确，关于抗浮锚杆极限抗拔承载力的计算，中外相关研究都是基于大量的先前相似地质条件下的施工经验和有关现场试验所测数据而得到的。

曾国机[43]分析出土体中锚杆的极限抗拔力的计算表达式为

Fu=πDLτ+qA

(1)

式(1)中：qA这部分所提供的抗拔力只有当锚杆存在扩大部分并足够大时才计算；Fu为岩土体中抗浮锚杆极限抗拔承载力，kN；D为锚固体直径，m；L为抗浮锚杆有效锚固段长度，m；τ为锚固体与岩土体间的抗剪强度，kN/m2；q为均布荷载，kN/m2；A为土压力作用的面积，m2。

赵洪福[44]研究得出的岩土层中抗浮锚杆的极限抗拔承载力为

Fu=πDLτ

(2)

式(2)中：Fu为岩土体中抗浮锚杆极限抗拔承载力，kN；D为锚固体直径，m；L为抗浮锚杆有效锚固段长度，m；τ为锚固体与岩土体间的抗剪强度，kN/m2。

蒋继保[31]根据中外行业规范对抗浮锚杆承载力计算的规定，提出了以下两种计算方式。

(1)根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)[45]中的8.6.3条规定，对等级较高的甲级建筑物，单根抗浮锚杆的抗拔承载力特征值Ft应通过现场试验确定；对于其他建筑物应符合式(3)规定，即

Ft≤0.8πdlf

(3)

式(3)中：f为岩石与砂浆锚固体的黏结强度特征值，可按表1选用；d为锚杆杆体直径，m；l为锚杆有效锚固长度，m。

表1 砂浆与岩石间的黏结强度特征值Table 1 Characteristic values of bond strength between mortar and rock

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)9.6.5条规定，预应力抗浮锚杆钢筋的截面面积应按式(4)确定，即

(4)

式(4)中：Nt为锚杆承受的荷载，kN(相应于标准组合)；yp为锚杆张拉施工工艺控制系数；fpt为钢绞线、钢筋强度设计值，kN/m2。

《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)9.6.6条规定，抗浮锚杆的锚固段长度可按式(5)确定，即

(5)

式(5)中：K为安全系数；D为抗浮锚杆锚固体的直径，m；qs为岩土体与锚固体之间的黏结应力，kN/m2，该应力值的大小由抗拔试验分析所得。

(2)根据美国《预应力锚杆岩土的建议》中规定，得出锚杆极限抗拔力的计算表达式为

p=2rπlτw

(6)

式(6)中：τw为有效黏结强度，kN/m2，一般可取极限黏结强度的0.25～0.5；r为锚固体半径，m；l为锚杆有效锚固长度，m。

目前，由于各相关规范多没有明确规定，Benmokrane等[46]通过蠕变拉拔试验，研究得出了锚固在水泥浆中的FRP锚杆蠕变变化规律和长期抗拔承载力，认为FRP锚杆极限抗拉强度的40%～50%可作为长期工作荷载。贾金青等[25]研究指出在钢筋抗浮锚杆荷载-位移(Q-S)曲线中，认为位移较大的拐点相对应的荷载可作为钢筋抗浮锚杆的极限抗拔承载力。王贤能等[47]根据试验分析得出当锚杆锚头处位移达到20～30 mm时，将该位移处所对应的拉拔荷载值可作为抗浮锚杆的极限抗拔承载力，岩石抗浮锚杆与土层抗浮锚杆先比较，前者拉拔荷载取大值，后者可取小值。

另外，抗浮锚杆体系中的外锚固部分，在各类规范、规程及行业标注中，均未对锚杆与混凝土的允许形变量作出规定。张明义等[48]通过现场试验，研究建议钢筋抗浮锚杆以累计形变量5 mm时的承载力作为抗浮锚杆的极限抗拔承载力；朱磊等[49]通过室外实验比较锚杆、桩上拔量确定承载力的方法，建议用锚头位移10～20 mm范围内所对应的最低值来确定锚杆极限承载力，这样有利于桩与锚杆变形协调共同工作。

4.3 抗浮锚杆抗拔承载力的影响因素

通过中外学者对抗浮锚杆抗拔承载力的大量研究，分析总结出影响抗拔承载力的主要因素有锚筋形态特征、锚固体性质、外锚固长度、岩土体性质等。

4.3.1 锚筋形态特征

Hanson[50]和Goto[51]探究钢筋锚杆的表面形状是否对其承载力的大小有影响，通过试验得出锚杆表面形状对承载力有一定的影响。白晓宇等[32-33]通过螺纹GFRP抗浮锚杆与螺纹钢筋抗浮锚杆的现场拉拔对比试验研究得出：GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力高于钢筋抗浮锚杆。白晓宇等[34-35]研究表明抗浮锚杆随直径的增大，锚杆的极限抗拔承载力有所提高。Arias等[52]发现在GFRP锚杆表面喷涂粗砂能够提高锚固性能。由此可以看出锚杆的直径、锚杆表面的形状以及构成锚杆杆体的材料都对抗浮锚杆的极限抗拔承载力有一定的影响。

4.3.2 锚固体性质

黄生文等[21]通过GFRP与水泥砂浆黏结强度黏结试验，探讨了GFRP锚杆的锚固体的性能，发现当增加砂浆锚固体的强度，相应的GFRP锚杆与砂浆锚固体的黏结应力也增加，因此提高了承载力；陈明昌[30]研究发现抗浮锚杆的抗拔承载力和注浆体的弹性模量呈同趋势变化，注浆体材料性质对抗拔承载力的影响主要是通过注浆体与岩土体之间的摩阻力体现的。另外，锚固体直径和截面大小对抗浮锚杆的抗拔承载力也有一定的影响。陈明昌[30]研究表明，当注浆体直径增大，锚杆的抗拔承载力也随之增大，注浆体直径增大，实质上就是砂浆体与岩土体接触面积增大，从而使锚杆的摩阻力增大。

4.3.3 外锚固长度

在人们的感官认识中，锚杆在岩土层的锚固长度越长，其相应的抗拔承载力越大，然而这是一个误区，实际情况远没有那么简单。

Vilanova等[53]在不同强度等级的钢筋混凝土中研究锚杆锚固长度对黏结强度的影响，通过持续荷载的拉拔试验发现GFRP锚杆与混凝土之间的黏结强度随锚固长度的增加而增大，但超过一定的锚固长度范围，黏结强度不再增加。唐孟华等[37]通过现场试验得出：在有效锚固长度范围内，增加钢筋抗浮锚杆自由端的长度，抗浮锚杆的抗拔承载力能适当增大，然而超出有效范围，再增加锚杆自由段长度，抗拔承载力不会增加，甚至会降低抗拔承载力。朱磊等[49]研究了风化岩中玻璃纤维增强材料(GFRP)抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆的承载性能和变形特性，由破坏荷载可知两种材质抗浮锚杆的承载力，得出GFRP和钢筋抗浮锚杆的最佳锚固长度为4～5 m。

4.3.4 岩土体性质

陈明昌[30]表明在抗浮锚杆注浆中，岩土体的孔隙越大，即孔隙率越大，渗透性越好，使得注浆液越容易渗入，注浆半径愈大，从而所形成的注浆体直径也就愈大，抗浮锚杆的极限抗拔承载力也就愈大；唐孟华等[37]研究发现岩土体和注浆体的极限剪切强度是影响抗浮锚杆抗拔承载力的两个重要因素，根据极限剪切强度的理论公式，不难看出抗浮锚杆的极限抗拔承载力随岩土体的黏聚力、有效内摩擦角的增大而提高。孙涛等[54]运用不同的施工工艺得到了具有不同锚土界面特性和几何形状的抗浮锚杆，通过现场拉拔试验，研究发现改善锚土界面特性和采用变截面工艺改变几何形状均可显著提高锚杆的抗拔承载力，究其原因为改善锚土界面特性提高了锚杆的侧摩阻力，而采用变截面工艺则增加了锚杆的端承力。从这些研究中不难看出，岩土体的黏聚力、内摩擦角、孔隙率等特性对锚杆的抗拔承载力也有一定程度的影响。

5 抗浮锚杆应力传递机制

5.1 轴力分布规律

抗浮锚杆的轴力沿锚杆深度方向分布是不均匀的，轴力大多集中在锚头处，锚杆轴力沿杆体长度逐渐减少，在锚杆底端一定范围内轴力基本为0；同时钢筋抗浮锚杆和GFRP抗浮锚杆的轴力分布也存在差别。

陈棠茵等[55]运用抗浮实例进行分析表明：在外荷载作用下，轴力在锚头处呈集中状态，大小沿锚杆长度逐渐衰减，在锚杆底端某处衰减至0。张明义等[26]在青岛大剧院工程场地上，通过对杆体贴有电阻应变片的钢筋抗浮锚杆进行破坏性拉拔试验，研究发现当抗浮锚杆处于受拉状态时，锚杆轴力分布不均匀，沿锚杆长度向下荷载由大变小，轴力大都分布在地面以下锚杆长度2 m范围内，在底端一定的范围内基本不受力。白晓宇[5]通过对3根GFRP抗浮锚杆进行拉拔试验，研究得出锚杆在孔口处产生高度应力集中，在孔口处，锚杆轴力随荷载的增加达到最大值，但随着锚杆长度向下增大轴力却逐渐减小，由此可见，GFRP抗浮锚杆杆体轴力沿锚杆长度分布不均匀。李伟伟等[56]将光纤光栅传感器植入GFRP锚杆当中，通过现场拉拔试验，研究对比分析GFRP抗浮锚杆与钢筋锚杆破坏形态以及杆体轴力的分布规律的异同，其研究认为：GFRP抗浮锚杆与钢筋锚杆的破坏形态有差别，虽然二者的轴力分布规律总体相似，但是在相同外荷载条件下，深度相同处的钢筋抗浮锚杆的轴力比GFRP抗浮锚杆小，钢筋锚杆轴力沿深度方向的衰减速率比GFRP锚杆快。匡政等[57]在风化岩地基上，通过全长黏结抗浮锚杆的现场原位测试及有限元分析，得出杆体轴力随深度的变化规律与张明义等[20]研究结论基本一致。匡政等[41]通过利用光纤光栅传感技术，在风化岩地基中对10根GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏试验，数据分析研究得出GFRP抗浮锚杆杆体的轴力沿锚固深度呈“倒S型”分布，在孔口处下降速率大，在锚杆临界锚固长度附近轴力基本为0。

5.2 剪应力分布规律

抗浮锚杆的剪应力也存在分布不均匀的现象。Ostermayer等[58]和Evangelista等[59]通过试验得到了锚杆在两种不同黏性土中的应力，提出了在锚固体表面剪应力分布并非均匀的观点。针对大连滨海大型地下工程，贾金青等[24]对工程抗浮锚杆进行破坏试验，研究发现沿锚杆长度方向，在外荷载作用下，锚固体与岩土体间的剪应力分布规律是不均匀的，剪应力在孔口处附近最大，而沿锚杆长度方向剪应力逐渐减小。唐孟华等[37]通过一系列的现场试验，得出的结论和贾金青等[24]基本一致。另外，Zhang等[60]、蒋田勇[61]通过现场试验，在不同灌浆体中探究FRP锚杆剪应力的分布规律，将锚固岩土层看作刚体，研究提出了蒋田勇模型和Burong Zhang模型，但两者模型存在边界效应，适用范围受到限制；而尤春安[62]根据Mindlin位移解把锚固体系周围岩土层看作半无限大固体，研究计算得出GFRP锚杆剪应力弹性解，克服了蒋田勇模型和Burong Zhang模型的缺陷，得到了学术界的认可。尤春安模型GFRP锚杆剪应力沿杆体分布计算公式如下：

(7)

(8)

式中：τ为锚杆杆体处应力，kN/m2；P为t时刻锚头处的拉拔力，kN；t为时间，s；μ为泊松比；d为锚杆直径，m；z为锚固体位移，mm；E为锚固体的弹性模量，MPa；Eα为锚杆杆体的弹性模量，MPa。

根据郑晨等[63]研究表明，3种剪应力模型如图6所示。

图6 3种剪应力模型对比[63]Fig.6 Comparison of three kinds of shear stress models[63]

张建超等[64]在kelvin解的基础上，通过锚杆拉拔试验对锚固段进行受力分析得到了一种剪应力模型，此剪应力-锚杆长度曲线形式与尤春安模型大致相同。

5.3 荷载-滑移关系

抗浮锚杆抗滑移能力与锚杆、混凝土间的黏结强度有关，黏结强度主要由锚杆与混凝土表面的摩擦力、化学胶着力、机械咬合力以及锚具与锚杆的耦合力组成。钢筋抗浮锚杆的荷载-滑移曲线是双折现形式，曲线由缓和段和陡降段两部分组成，存在明显拐点；而GFRP抗浮锚杆的荷载-滑移曲线却呈近似的线性规律。陈棠茵等[55]通过实例验证得出抗浮锚杆的变形随着荷载的增大而增大。其中锚固体的变形量变化不大，主要集中在端部；土体变形随荷载的增大变化较小，向底部传递较快，但锚土界面处形变量随荷载增加而增加，从而证实了锚土界面处变形为土层抗浮锚杆变形的主要部分。张明义等[48]通过专门设置的现场拉拔试验，对相同直径与弯曲半径、不同竖直锚固长度与弯折长度的钢筋抗浮锚杆试验研究发现不同型号的钢筋抗浮锚杆荷载-滑移曲线的变化规律相似，滑移量都是随荷载的增大而增大，曲线为双折线形式，由缓和段和陡降段两部分组成，存在明显拐点，这和文献[65]研究结论相一致。此外，张明义还提出当其他条件相同时，不同竖向锚固长度的钢筋抗浮锚杆，在相同荷载作用下，锚固长度越小，滑移量越大；不同弯折长度的锚杆，当荷载水平相同时，滑移量随弯折长度的减小而增大。白晓宇等[66]通过现场足尺拉拔试验，对全螺纹GFRP抗浮锚杆和螺纹钢筋抗浮锚杆这两种不同材质的锚杆探讨其与混凝土底板的锚固性能，试验结果表明，钢筋抗浮锚杆荷载-滑移曲线呈“双折线型”，与张明义[39]得出的结论基本一致，而不同于钢筋抗浮锚杆，GFRP抗浮锚杆的荷载-滑移曲线呈近似的线性规律，原因是GFRP抗浮锚杆与混凝土弹性模量相近，二者的协同效果优于钢筋抗浮锚杆。另外研究还表明增加两种材质锚杆的直径和锚固长度都可以限制锚杆在混凝土中的滑移。

5.4 群锚效应

无论单桩是处在受压或者受拉状态，在间距相对较小的群桩中，每根单桩之间必然会有相互作用，群桩中每一根单桩的力学特性与一根单独桩的力学特性存在不同，这种现象就是群桩效应。和群桩类似，抗浮锚杆中也存在群锚效应。李寻昌等[67]研究表明，在抗浮锚杆簇中，每个单根锚杆的抗拔承载力的分布存在大小不均匀的现象，而且锚杆群的抗拔承载效率总是低于单根锚杆的抗拔承载效率，原因是锚杆群中每根抗浮锚杆的工作特性和单根孤立时抗浮锚杆的工作特性存在明显不同。赵洪福[44]通过有限元软件ANSYS分析得出群锚效应的作用使得锚杆群中单根锚杆的极限抗拔承载力减小到单根锚杆极限抗拔承载力的60%左右。这个研究发现有利于指导锚杆的设计和施工，群锚中抗浮锚杆抗拔承载力的取值应在单根抗浮锚杆拉拔杆试验得到的荷载值进行折减，应留有足够的安全储备，以保证工程安全。蒋继宝[31]通过有限元软件ABAQUS 对实际工程中的单根抗浮锚杆和群锚受力位移情况进行数值模拟，并与现场原位试验进行对比分析，研究得出抗浮锚杆存在群锚效应现象，群锚效应的作用使群锚中的抗浮锚杆的抗拔承载力下降许多，位移也比单根锚杆时大。匡政等[57]通过有限元软件发现，在青岛中风化花岗岩中，受群锚效应的影响，群锚中单根抗浮锚杆的极限抗拔承载力比单锚中单根锚杆下降1/3左右。

6 展望

当前抗浮锚杆在锚固工程中的应用越来越多，受到工程界的重视，虽然抗浮锚杆的发展日益成熟，但是目前还存在一些方面有待提高。

(1)在抗浮锚杆锚固体系中，荷载在锚固体系中的传递机制尚不明确。当前的相关理论研究不足，相关的规范文件也未明确传递路径。

(2)抗浮锚杆耐久性方面研究还不够完善，在侵蚀环境中的强度机理研究较少，对使用期锚杆的长期承载能力以及耐久性不能进行准确预测。

(3)在拉拔试验中，试验所需的传感器和监测技术存在不足。

根据岩土锚固方向的发展，结合实际工程，抗浮锚杆在某些领域需要进一步钻研，具体如下：

(1)提高抗浮锚杆的耐腐蚀性能。中国大部分地区地质土层多为弱碱性特性，解决钢筋抗浮锚杆因锈蚀导致结构耐久性降低的问题变得尤为重要。

(2)研发推广新型FRP抗浮锚杆。纤维增强型复合材料的出现因其优异的性能受到工程界的青睐。目前中国学者已对自重轻、抗拉强度高、抗腐蚀性能好、抗电磁干扰能力强等优点的GFRP抗浮锚杆做了大量研究，但对抗碱耐腐蚀性能比GFRP抗浮锚杆更加优良的BFRP抗浮锚杆相关研究很少，还需更加深入地学习。

(3)抗浮锚杆体系的力学传递机制有待进一步讨论和完善。在抗浮锚杆体系中，研发应用新型应力应变监测技术，明确荷载在抗浮锚固体系中的传递机制，为抗浮锚杆在使用期的长效性能研究奠定基础。

7 结语

抗浮锚杆与其他抗浮措施相比，因其地层适应能力强、单点受力小、施工工期短且造价低等优点使其在地下工程中得到了广泛应用。对中外关于抗浮锚杆研究发展现状、锚固性能、应力传递机制等方面的相关性研究归纳总结如下。

(1)对中外抗浮锚杆的研究现状进行归纳，并总结出抗浮锚杆的工作原理、抗浮锚杆的类型以及抗浮锚杆的试验方法。

(2)归纳分析抗浮锚杆的破坏形式，总结抗浮锚杆抗拔承载力的计算方法，同时讨论锚杆杆体、锚固体、锚固长度和岩土体性质不同对抗浮锚杆抗拔承载力的影响。

(3)在外荷载作用下经拉拔试验，归纳分析抗浮锚杆轴力、剪应力的分布变化规律及荷载与滑移量的关系，并且通过有限元软件对群锚效应进行数值模拟分析。