CN109208631A - 一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，本发明将钢筋混凝土格构梁、预应力锚杆、垂直掏土孔以及高压注浆相结合，在产生偏移的重力式挡土墙表面增设钢筋混凝土格构梁，同时增设预应力锚杆，预应力锚杆的锚固段进入稳定岩土内提供锚固力，在锚杆外端头设置锚固装置，其次在挡土墙墙后岩土体施做垂直掏土孔，然后对锚杆施加预应力，待墙身复位后锁定锚杆，并对墙前基础高压注入水泥浆，达到挡土墙受力均衡，防止挡土墙破坏，同时对产生倾斜的重力式挡土墙进行复位纠偏与加固的目的。本发明施工方便、高效、可控，重力式挡土墙纠偏加固准确，成本较低且加固效果好。

Description

一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法
技术领域
本发明属于岩土工程领域，涉及重力式挡土墙，具体的说是一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法。
背景技术
重力式挡土墙是一种用来支撑、加固填土或山坡土体、防止坍滑以保持工程安全的重要手段，广泛应用于岩土工程领域。重力式挡土墙由于墙后岩土体蠕变和墙前基础抗力不足而发生墙身倾斜变形问题在边坡、路基及填方工程等领域比较常见，目前一般采用墙后岩土刷方卸载、拆除倾斜变形重力式挡土墙后原位重建以及墙前增设抗滑工程等方式，但是这些技术手段都存在不足：
墙后岩土体刷方卸载，一是墙后岩土体需具备刷方卸载的条件，二是该方法无法对已产生倾斜变形的墙身纠偏复位，墙身侵占墙前净空；拆除倾斜变形重力式挡土墙后原位重建，一是造价高昂，工程量大，二是，拆除过程中可能引起墙后岩土体的滑塌变形，施工安全风险高；墙前增设抗滑工程，存在着造价高和新建结构侵占墙前净空的问题。
预应力锚杆加固技术由于其适用范围广、结构简单、施工效率高、施工安全和经济实用等优点，在边坡工程、隧道工程和基坑工程等领域得到了广泛的应用，取得了良好的经济效益和社会效益。其工作机理是把预应力锚杆的锚固段锚固在滑裂面以外的深层稳定岩体中，在其自由端通过加载装置进行张拉，挤压需要锚固的岩土体，从而达到加固的效果。
高压注浆技术是用液压、气压或电化学的方法，把某些能很好的与岩土体固结的浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙中去，使岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善岩土体物理力学性质的方法。将钢筋混凝土格构梁技术、掏土法、预应力锚杆技术以及高压注浆技术相结合来对重力式挡土墙进行纠倾复位的技术尚未被应用于工程实践。
发明内容
本发明的目的是针对现有重力式挡土墙倾斜后工程处治技术手段不足的问题，提供一种经济、安全的复位纠偏与加固的方法。
本发明解决其技术问题所采取的方案是：钢筋混凝土格构梁、预应力锚杆、岩土体钻孔掏土以及高压注浆加固相结合的方法，其实施包括如下步骤：
①施作钢筋混凝土格构梁：根据重力式挡土墙的墙面尺寸，设计抗滑推力F、钢筋混凝土格构梁的断面尺寸、腰梁分段长度和竖梁长度、锚孔的分布；浇筑混凝土前在设计锚孔位置处预埋直径为130mm，长度与钢筋混凝土格构梁厚度相同的钢管，并按照设计要求将钢管固定在格构梁钢筋上，然后现场浇筑混凝土，并养护至设计强度的80％；
②布设预应力锚杆：根据重力式挡土墙设计抗滑推力值F计算需布设的预应力锚杆总张拉力值T，再根据锚杆总张力值T，结合锚杆拉拔现场试验参数确定每孔预应力锚杆张拉力T0、锚孔数、孔径、每孔锚杆钢绞线数量，然后在钢筋混凝土格构梁上安装预应力锚杆，预应力锚杆在钢筋混凝土格构梁上按设计要求布设，预应力锚杆穿过钢管并在重力式挡土墙墙身掏孔，使预应力锚杆深入到挡土墙墙背岩土体的稳定持力层中，锚杆下索完成后向锚孔灌注水泥砂浆，待下索和注浆完成后，在钢筋混凝土格构梁设计锚孔位置上依次安装锚具及加载设备，并通过液压千斤顶对每一预应力锚杆张拉加载其设计拉力值10％的拉力；
③设置掏土孔：在重力式挡土墙的墙后岩土体中掏土，掏土孔数量根据选择的掏土孔孔径、挡土墙墙身偏移情况确定，并保证掏土孔不碰及已施工的预应力锚杆，掏土孔分批进行，当掏土至预应力锚杆测力系统的压力传感器数值出现下降时停止掏土；
④倾斜重力式挡土墙的纠偏复位与加固：再次对每一预应力锚杆按照分级加载的方式加载至最终设计荷载值(每孔预应力锚杆张拉力T0)，每级加载完成后持荷一定时间，加载过程中实时观测挡土墙复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚杆加载尚未达到设计荷载值，而重力式挡土墙回倾已经达到复位纠偏目标时，加载工作完成；当预应力锚杆加载达到最终设计荷载值并持荷一段时间后，重力式挡土墙回倾仍未达到复位目标时，暂停预应力锚杆加载，继续在重力式挡土墙的内侧增加掏土孔数量，然后再次对预应力锚杆进行加载，直至达到重力式挡土墙纠偏复位的目标；
⑤布设墙前水泥注浆孔：待重力式挡土墙的纠偏复位工作完成后，在墙前基础区域布设水泥注浆孔，进行高压注浆，注入的水泥浆液经由水泥注浆孔进入土体填充水泥注浆孔和墙前土体空隙形成复合体，完成重力式挡土墙墙前基础加固；
在进行预应力锚杆分级加载时，同一标高位置的预应力锚杆同时加载实施墙身倾斜复位纠偏，墙前基础高压注浆时，同一排水泥注浆孔须同时进行实施墙前基础加固。
钢筋混凝土格构梁第一根腰梁布设在墙顶下1m处，腰梁每间隔15-20m设置一条宽20mm的伸缩缝，其余腰梁和竖梁间距按2m布设。第一根腰梁设计有锚孔位置。
预应力锚杆由多根Φ15.24mm抗拉强度不小于1860Mpa的钢绞线组成，锚固段根据设计要求选取6-8m，锚孔入射角为15°，孔径为130mm，间距按设计要求布置，加载时应对布设的预应力锚杆同步进行张拉加载。
墙后掏土孔采用人工掏土或机械钻孔掏土，掏土孔深度为从钻孔位置至墙身理论旋转中心标高位置。
重力式挡土墙墙前水泥注浆孔呈梅花型布置，水泥注浆孔的深度为墙前地面标高至墙趾位置下一米，水泥注浆孔孔径110mm-130mm，水泥注浆孔纵横向间距均为1m，注浆按照先外后内顺序进行。
锚杆位于腰梁和竖梁的连接处。
本发明的有益效果是：本发明重力式挡土墙的复位纠偏与加固方法，将钢筋混凝土格构梁、预应力锚杆、垂直掏土孔以及高压注浆相结合，通过在产生偏移的重力式挡土墙表面增设钢筋混凝土格构梁，同时增设预应力锚杆，预应力锚杆的锚固段进入稳定岩土内提供锚固力，在锚杆外端头设置锚固装置，其次在挡土墙墙后岩土体施做垂直掏土孔，然后对锚杆施加预应力，待墙身复位后锁定锚杆，并对墙前基础高压注入水泥浆，达到挡土墙受力均衡，防止挡土墙破坏，同时对产生倾斜的重力式挡土墙进行复位纠偏与加固的目的。本发明施工方便、高效、可控，重力式挡土墙纠偏加固准确，成本较低且加固效果好，纠偏完成后钢筋混凝土格构梁与预应力锚杆成为重力式挡土墙补强加固的一部分，水泥注浆有效改善了墙前岩土的物理性能，提高了重力式挡土墙抗滑能力，同时达到了对重力式挡土墙倾斜纠偏和加固的目的，较目前常用的对墙后岩土体刷方卸载、拆除重力式挡土墙后原位重建、变形挡土墙增设抗滑工程等方法，具有造价低、施工安全、加固效果好等优点，本发明技术实施后，使倾斜重力式挡土墙得到纠偏避免了墙身倾斜引起的侵界等问题。
附图说明
图1.为本发明结构示意图；
图2.为本发明的钢筋混凝土格构梁及锚孔布置示意图；
图3.为本发明预应力锚杆锚头布置示意图；
图中：1.重力式挡土墙；2.钢筋混凝土格构梁；3.钢管；4.预应力锚杆；5.外锚头；6.锚具；7.掏土孔；8.水泥注浆孔；9.锚孔。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的描述。
如图1-3所示，将本发明的技术手段和方法用于重力式挡土墙纠偏与加固工程，其具体实施步骤如下：
①施作钢筋混凝土格构梁：根据重力式挡土墙1的墙面尺寸，设计筋混凝土格构梁2的断面尺寸、腰梁分段长度和竖梁长度，锚孔9的分布，浇筑混凝土前在设计锚孔9位置处预埋直径130mm，长度与钢筋混凝土格构梁厚度相同的钢管3，并按照设计要求固定在格构梁钢筋上，然后现场浇筑混凝土，并养护至设计强度的80％；钢筋混凝土格构梁2第一根腰梁布设在墙顶下1m处，腰梁每间隔15-20m设置一条宽20mm的伸缩缝，其余腰梁和竖梁间距按2m布设，第一根腰梁设计有锚孔位置。
②布设预应力锚杆：根据重力式挡土墙1设计抗滑推力值F计算需布设的预应力锚杆4总张拉力值T，再根据锚杆总张力值T，结合锚杆拉拔现场试验参数确定每孔预应力锚杆4张拉力T0、锚孔数、孔径、每孔锚杆钢绞线数量，然后在钢筋混凝土格构梁2上安装预应力锚杆4，预应力锚杆4在钢筋混凝土格构梁2上按设计要求布设，预应力锚杆4穿过格构梁预留锚孔9(预埋钢管孔3)并在重力式挡土墙墙身掏孔，深入到挡土墙墙背岩土体的稳定持力层中，锚杆下索完成后向锚孔灌注水泥砂浆，待下索和注浆完成后，在钢筋混凝土格构梁2设计锚孔位置上依次安装锚具及加载设备，并通过液压千斤顶对每一预应力锚杆张拉加载其设计拉力值10％的拉力，预应力锚杆4由多根Φ15.24mm抗拉强度不小于1860Mpa的钢绞线组成，锚固段根据设计要求选取6-8m，锚孔入射角为15°，孔径为130mm，间距按设计要求布置，加载时应对布设的预应力锚杆同步进行张拉加载。
③设置掏土孔：在重力式挡土墙的墙后岩土体中掏土，掏土孔7数量根据选择的掏土孔7孔径、挡土墙墙身偏移情况确定，并保证掏土孔不碰及已施工的预应力锚杆，掏土孔7分批进行，当掏土至预应力锚杆测力系统的压力传感器数值出现下降时停止掏土，掏土孔7采用人工掏土或机械钻孔掏土，掏土孔深度为从钻孔位置至墙身理论旋转中心标高位置。
④倾斜重力式挡土墙的纠偏复位与加固：再次对每一预应力锚杆4按照分级加载的方式加载至最终设计荷载值T0，每级加载完成后持荷一定时间，加载过程中实时观测挡土墙复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚杆加载尚未达到设计荷载值，而重力式挡土墙回倾已经达到复位纠偏目标时，加载工作完成；当预应力锚杆4加载达到设计值并持荷一段时间后，重力式挡土墙回倾仍未达到复位目标时，暂停预应力锚杆加载，继续在重力式挡土墙的内侧增加掏土孔数量，然后再次对预应力锚杆4进行加载，直至达到重力式挡土墙1纠偏复位的目标；
⑤布设墙前水泥注浆孔：待重力式挡土墙1的纠偏复位工作完成后，在墙前基础区域布设水泥注浆孔，进行高压注浆，注入的水泥浆液经由水泥注浆孔进入土体填充水泥注浆孔和墙前土体空隙形成复合体，完成重力式挡土墙墙前基础加固，重力式挡土墙墙前水泥注浆孔呈梅花型布置，水泥注浆孔8的深度为墙前地面标高至墙底以下至墙趾下一米，水泥注浆孔8孔径110mm-130mm，水泥注浆孔纵横向间距均为1m，注浆按照先外后内顺序进行。
在进行预应力锚杆分级加载时，同一标高位置的锚杆同时加载实施墙身倾斜复位纠偏，墙前基础高压注浆时，同一排水泥注浆孔须同时进行实施墙前基础加固。

Claims (5)

1.一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，其特征在于：包括如下步骤：
①施作钢筋混凝土格构梁：根据重力式挡土墙(1)和墙面尺寸情况设计抗滑推力F，钢筋混凝土格构梁(2)的断面尺寸、腰梁分段长度和竖梁长度，锚孔(9)的分布；浇筑混凝土前，在锚孔(9)位置处预埋直径为130mm，长度与钢筋混凝土格构梁厚度相同的钢管(3)，并按照设计要求将钢管(3)固定在格构梁钢筋上，然后现场浇筑混凝土，并养护至设计强度的80％；
②布设预应力锚杆：根据抗滑推力值F计算需布设的预应力锚杆(4)总张拉力值T，再根据锚杆总张力值T，结合锚杆拉拔现场试验参数确定每孔预应力锚杆(4)的张拉力T0、锚孔数、孔径和每孔锚杆钢绞线数量，然后在钢筋混凝土格构梁上安装预应力锚杆(4)，预应力锚杆(4)在钢筋混凝土格构梁(2)上按设计要求布设，预应力锚杆(4)穿过钢管(3)，并在重力式挡土墙(1)墙身掏孔，使预应力锚杆(4)深入到挡土墙墙背岩土体的稳定持力层中，锚杆下索完成后向锚孔灌注水泥砂浆，待下索和注浆完成后，在钢筋混凝土格构梁锚孔(9)位置上依次安装锚具(6)及加载设备，并通过液压千斤顶对每一预应力锚杆(4)张拉加载其设计拉力值10％的拉力；
③设置掏土孔：在重力式挡土墙(1)的墙后岩土体中掏土，掏土孔(7)数量根据选择的掏土孔孔径、挡土墙墙身偏移情况确定，并保证掏土孔不碰及已施工的预应力锚杆，掏土孔(7)分批进行，当掏土至预应力锚杆测力系统的压力传感器数值出现下降时停止掏土；
④倾斜重力式挡土墙的纠偏复位与加固：再次对每一预应力锚杆(4)按照分级加载的方式加载至最终设计荷载值，每级加载完成后持荷一定时间，加载过程中实时观测挡土墙复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚杆(4)加载尚未达到设计荷载值，而重力式挡土墙回倾已经达到复位纠偏目标时，加载工作完成；当预应力锚杆(4)加载达到最终设计荷载值并持荷一段时间后，重力式挡土墙回倾仍未达到复位目标时，暂停预应力锚杆加载，继续在重力式挡土墙的内侧增加掏土孔数量，然后再次对预应力锚杆(4)进行加载，直至达到重力式挡土墙纠偏复位的目标；
⑤布设墙前水泥注浆孔：待重力式挡土墙的纠偏复位工作完成后，在墙前基础区域布设水泥注浆孔(8)，进行高压注浆，注入的水泥浆液经由水泥注浆孔(8)进入土体填充水泥注浆孔和墙前土体空隙形成复合体，完成重力式挡土墙墙前基础加固；
在进行预应力锚杆分级加载时，同一标高位置的预应力锚杆(4)同时加载实施墙身倾斜复位纠偏，墙前基础高压注浆时，同一排水泥注浆孔(8)须同时进行实施墙前基础加固。
2.如权利要求1所述的一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，其特征在于：钢筋混凝土格构梁(2)第一根腰梁布设在墙顶下1m处，腰梁每间隔15-20m设置一条宽20mm的伸缩缝，其余腰梁和竖梁间距按2m布设，第一根腰梁设计有锚孔位置。
3.如权利要求1所述的一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，其特征在于：预应力锚杆(4)由多根Φ15.24mm抗拉强度不小于1860Mpa的钢绞线组成，锚固段根据设计要求选取6-8m，锚孔入射角为15°，孔径为130mm，间距按设计要求布置。
4.如权利要求1所述的一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，其特征在于：墙后掏土孔(7)采用人工掏土或机械钻孔掏土，掏土孔(7)深度为从钻孔位置至墙身理论旋转中心标高位置。
5.如权利要求1所述的一种重力式挡土墙倾斜纠偏复位与加固方法，其特征在于：重力式挡土墙(1)墙前水泥注浆孔(8)呈梅花型布置，水泥注浆孔(8)的深度为墙前地面标高至墙趾位置下一米，水泥注浆孔孔径110mm-130mm，水泥注浆孔纵横向间距均为1m，注浆按照先外后内顺序进行。
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