说实话,如果不是2021年的注册岩土考试试卷中出现了一道计算锚杆长度的题目,如果不是有同事找我讨论这个题目,可能我还不会注意到“非锚固段”这个术语,也不会有这篇短文。

本文讨论的技术标准,是《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012。

1. 锚杆的定义

JGJ120-2012的2.1.14条,对锚杆的定义如下:

其他涉及到锚杆的技术标准,比如GB50739,对锚杆的定义是类似的,而GB50330,则是比较含糊。

总而言之,一般来说,锚杆的构成要件有3个,包括杆体、注浆体、锚具(锚头?锁具?),荷载传递路径是杆体->注浆体->岩土体。

2. 锚杆的非锚固段

在JGJ120-2012的4.7.5条,出现了计算锚杆非锚固段长度的公式,公式的配图如下:

非锚固段长度的代号为lf,lf是自锚杆头到滑动面外一定距离,根据公式,这个“一定距离”是1.50m。

然而,我们再看JGJ120-2012的条文说明,4.7.5条的条文说明如下:

在这条说明里边,清楚地指出“非锚固段是理论滑动面以内的部分”,那么,矛盾就出现了。很显然,这条说明直接就否定了正文4.7.5条对非锚固段的定义,根据条文说明,似乎lf是自由段长度才对。

如此这般的条文说明,非但没有起到说明的作用,反倒令人更加地疑惑,是不是规范一届不如一届?

3. 非锚固段是怎么来的?

事实上,大部分业内人士,可能都没有听说过非锚固段这个说法,这并不奇怪,因为,“非锚固段”这个术语在JGJ120-2012这部标准出现之前,并不存在。

我们看一下JGJ120-99,看看相关的规定是怎么回事。JGJ120-2012的4.7.5条对应于JGJ120-99的4.4.4条,4.4.4条具体如下:

在这里,锚杆自由段长度的代号是lf,lf是锚杆头到滑动面的距离。

按照JGJ120-2012条文说明的说法,非锚固段就是JGJ120-99中的“自由段”,然而,由于JGJ120-2012的条文说明重新定义了“自由段”,新的“自由段”的概念无法与旧的JGJ120-99中的“自由段”相兼容,因此,大胆猜测一下,就是基于这个原因,所以JGJ120-2012造了一个新术语——“非锚固段”来代指JGJ120-99的“自由段”。

4. 自由段为什么成了个问题?

很显然,JGJ120-2012的两个骚操作,重新定义自由段,用新术语“非锚固段”替代老的自由段,肯定不是随意为之,尽管看上去过于随意了些。

自由段出了什么问题,以至于需要重新定义呢?

原因是锚杆发生了变化,出现了很多新型的锚杆,原有的依据拉力型锚杆给出的某些术语,已经无法兼容新型锚杆了,比如压力型锚杆,以及荷载分散型锚杆。

传统上,锚杆除了锚固段就是自由段,自由段既是锚杆自由段也是杆体自由段,在拉力型锚杆上,这两者是一致的。到了压力型锚杆这里,自由段的含义就发生了变化,因为,对于锚杆体系(三要件)和杆体来说,自由段是不一致的,对于锚杆来说,除了锚固段就是自由段,但是,对于杆体来说,可能全长都是自由段,如果是全长无粘结的话。

综上,在新型锚杆出现之后,事实上,自由段就有了两层含义,一是锚杆自由段,二是杆体自由段,二者并不总是一致的。

如此一来,JGJ120-2012其实就有另一种更好的选择,就是不引入所谓的“非锚固段”,直接叫做锚杆自由段即可,以保持与JGJ120-99相兼容,然后,引入“杆体自由段”这个术语,以解决新型锚杆的自由段新含义的问题。

遗憾的是,JGJ120-2012并没有这么干。

结语

毛主席教导我们,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。