CN115234024B - 一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法 - Google Patents

一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,该方法包括以下步骤:⑴选用与原遗址土性质相近的土料;⑵拌制土料并闷土;⑶在距离原遗址本体坍塌区域里面栽植立柱,在立柱内侧将木模板按照不小于75°的收分支模,并楔紧;⑷在夯实基础或夯层上铺设步骤⑵所得土料,并夯实虚铺土;⑸在既定原遗址本体的平行夯层方向沿墙体长度按等距离间隔成孔,然后向孔内注入素泥浆;⑹将麻绳的端部对折后用木楔沿对折处楔入孔内,拉紧且与加筋麻绳交汇,形成网格;⑺夯筑;⑻夯筑完成后覆盖夯筑砌补区域7d以上;⑼待夯筑支顶达80%以上后,剪断加筋麻绳,拆除木模板,消切宽出遗址本体的墙面直至沉降稳定。本发明可提高整体稳定性和抗震性能。

Description

一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法
技术领域
本发明涉及土遗址根部掏蚀坍塌的悬空区结构支顶加固、抗震试验研究及遗址保护加固领域,尤其涉及一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法。
背景技术
我国西北地区的新疆、甘肃、宁夏和陕西境内遗存许多古代土建筑遗址,种类繁多,西北地区的古代建筑土遗址大部分是由粉土、粉质粘土或沙石土夯筑而成,其由于纯属土质建筑,极其脆弱,在长期自然和人为因素影响下,遗址本体突显不同类型的病害。特别是根部掏蚀遗址在地震等外力作用下引起的大面积坍塌,部分遗址本体面临毁灭性的破坏。因此,夯筑砌补是遗址本体加固的主要技术措施,在符合原工艺、原材料的基础上,提高夯筑支顶体的整体,特别是如何解决夯筑支顶体与原遗址整体连接,成为根部掏蚀遗址支顶结构可靠性的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高整体稳定性和抗震性能的柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法。
为解决上述问题,本发明所述的一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,包括以下步骤:
⑴选用与原遗址土性质相近的土料;
⑵在步骤⑴所得土料中加水,按照传统拌制土料方法使含水率为13.8%,拌制好的土料封闭闷土时间不少于72小时;
⑶在距离原遗址本体坍塌区域里面不小于20cm的区域里栽植立柱,在立柱内侧将木模板按照不小于75°的收分支模,并楔紧;
⑷按照设计夯层厚度在夯实基础或夯层上铺设步骤⑵所得土料,并采用尖底夯锤夯实虚铺土;
⑸在既定原遗址本体的平行夯层方向沿墙体长度按等距离间隔成孔,且孔的直径为20mm、深度不超过150mm,然后向孔内注入由步骤⑵所得土料配制的水灰比为0.45的素泥浆;
⑹将麻绳的端部对折10mm后用木楔沿对折处楔入孔内150mm以上,垂直与墙体长方向向外拉紧、且在间隔150mm~200mm范围与平行于墙体长方向加筋麻绳交汇,并采用十字交叉方式将加筋麻绳锁紧在垂直向下楔入夯层的木楔上,形成250mm~300mm的网格;然后垂直于墙体长度方向的麻绳拉紧压在外层木模板之间,平行于墙体长度方向的麻绳拉紧压在两侧木模板之间,待夯筑完成后剪断修整;
⑺沿夯层垂直方向,每间隔3~5层设置加筋麻绳,并逐层循环夯筑,通过周边夯筑挤密与原遗址的接触面;
⑻夯筑完成后用塑料纸覆盖夯筑砌补区域7d以上;
⑼待夯筑支顶达80%以上后,剪断加筋麻绳,拆除木模板,消切宽出遗址本体的墙面直至沉降稳定。
所述步骤⑹中麻绳和加筋麻绳均是指直径为10mm的10股麻绳,单股麻绳直径为3mm。
所述步骤⑹中木楔的材质为红柳木,长200mm,直径20mm,前端为锥形体。
所述步骤⑹中木楔的楔入深度不少于150mm,且外露部分不大于上层夯层夯实厚度。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明夯土遗址中采用麻绳网格状方式加筋且与原遗址采用成孔方式连接,可大大提高夯筑支顶体的整体稳定性,具有很好的抗震性能。
2、本发明中网格式夯筑体与原遗址紧密相连、整体性好,网格式交错的柔性加筋体和竖向木楔提高了夯筑支顶体的整体性,特别是提高了该区域层界面的抗拉强度,以至于墙体最终破坏拉裂面位于夯筑支顶体之上的第一个层界面。
3、本发明基于原遗址土或近似原遗址土,采用传统夯筑工艺夯筑,并采用一定间隔麻绳将原遗址与夯筑支顶体紧密连接,实现墙体整体性且满足一定烈度抗震要求,主要适用于土建筑遗址的夯筑支顶加固,也可以应用于岩土工程等相关领域。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明中根部掏蚀遗址柔性加筋夯筑支顶结构制作工艺。
图2为本发明中根部掏蚀遗址柔性加筋夯筑支顶结构剖面。
图3为本发明中夯筑支顶体加筋方式平面布置图。
图4为本发明中麻绳与木楔连接示意图。其中:上图为俯视图;下图为主视图。
图5为本发明中木楔示意图。
图中:1—原遗址本体;2—立柱;3—木模板;4—孔;5—麻绳;6—木楔;7—加筋麻绳。
具体实施方式
如图1~5所示,一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,包括以下步骤:
⑴通过颗粒级配、可溶盐含量、最大干密度及抗压强度等测试,选用与原遗址土性质相近的土料。
⑵在步骤⑴所得土料中加水,按照传统拌制土料方法(铺一层土泼洒一次水)使含水率为13.8%(最优含水率),可根据土质材料适当调节。拌制好的土料用塑料纸等材料封闭闷土时间不少于72小时。
⑶在距离原遗址本体1坍塌区域里面不小于20cm的区域里栽植立柱2,在立柱2内侧将木模板3按照不小于75°的收分支模(或更大角度),并通过斜撑、支撑板和木楔等楔紧。
⑷按照设计夯层厚度在夯实基础或夯层上铺设步骤⑵所得土料,并采用尖底夯锤夯实虚铺土。
⑸在既定原遗址本体1的平行夯层方向沿墙体长度按等距离间隔成孔4,且孔4的直径为20mm、深度不超过150mm,然后向孔内注入由步骤⑵所得土料配制的水灰比为0.45的素泥浆。
⑹将麻绳5的端部对折10mm后用木楔6沿对折处楔入孔4内150mm以上,垂直与墙体长方向向外拉紧、且在间隔150mm~200mm范围与平行于墙体长方向加筋麻绳7交汇,并采用十字交叉方式将加筋麻绳7锁紧在垂直向下楔入夯层的木楔6上,形成250mm~300mm的网格;然后垂直于墙体长度方向的麻绳5拉紧压在外层木模板3之间,平行于墙体长度方向的麻绳5拉紧压在两侧木模板3之间,待夯筑完成后剪断修整。
其中:麻绳5和加筋麻绳7均是指直径为10mm的10股麻绳,单股麻绳直径为3mm。长度根据需要截取。
木楔6的材质为红柳木,长200mm,直径20mm,前端为锥形体,方便楔入土体。
木楔6的楔入深度不少于150mm,且外露部分不大于上层夯层夯实厚度。
⑺沿夯层垂直方向,每间隔3~5层设置加筋麻绳7,并逐层循环夯筑,通过周边夯筑挤密与原遗址的接触面。
夯层较厚的可以逐层加筋,加筋位置需适当偏移错位,且按照支顶模板宽出原墙体20cm。
一般施夯时,采用约30cm的模板三块会采用10cm木椽5根,按照铺设夯土和夯实情况上下翻动。夯筑按照不同铺土厚度选择不同夯锤,成排有序夯实,一般均为头夯冲海窝和二夯补银锭组合夯筑。
⑻夯筑完成后用塑料纸覆盖夯筑砌补区域7d以上,控制水分散失速度。
⑼待夯筑支顶达80%以上后,剪断加筋麻绳7,拆除木模板3,消切宽出遗址本体的墙面直至沉降稳定,形成自然流畅的表面曲线,与原遗址协调一致。
将本发明方法应用于土遗址根部掏蚀区加固,麻绳加筋夯筑遗址体几乎不改变夯筑砌补土体的基本结构,其整体性显著提高,特别是与原遗址结构体的连接更加紧密。
本次研究涉及原位、掏蚀和根部掏蚀加固墙体足尺实验墙在不同振动台模型实验,均使用中国地震局兰州地震研究所的大型电伺服式振动台,日本kokusai生产,该振动台台面尺寸为4m×6m,共由28台伺服电机驱动,垂直向由16台22 kW的AC伺服电机驱动,水平向由12台37 kW水冷式伺服电机驱动。电机额定功率为748 kW,稳定输出为22 kW~37 kW,转子惯性扭矩为70×10-4 kg·m2,响应频率为300 Hz。振动台加固如表1所示。
表1 夯筑式原位墙地震荷载工况
通过足尺夯土墙体模拟振动台模拟实验发现,分别给原位墙体、掏蚀墙体和根部采用此方法加固墙体正弦扫频(50 Hz)加载,加筋夯筑支顶体固有频率为6.68Hz,较原位墙体9.83 Hz有所下降,较掏蚀墙体2.94Hz提高了近2倍。
网格式夯筑体与原遗址之间紧密相连,分别给采用此方法加固墙体加载激振方向为水平X方向山丹波,台面加速度460gal。墙体南侧,加固体与墙体连接处表面有新的土体脱落;第8-9层夯层界面处向下生延伸出一条约0.5毫米宽的裂缝。汶川波,激振方向为水平X方向,台面加速度560gal。墙体东侧界面处部分表面土体继续发育脱落;墙体西侧与北侧可共同观测到第8层夯层与上部结构之间的错位距离增加;墙体北侧加固部分与墙体连接位置最高处,大块土体脱落。相比于掏蚀墙体汶川波激动振方向为水平X方向,台面加速度160gal。墙体剧烈晃动几次后向掏蚀侧倾倒,墙体抗震性能显著提升。

Claims (4)

1.一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,包括以下步骤:
⑴选用与原遗址土性质相近的土料;
⑵在步骤⑴所得土料中加水,按照传统拌制土料方法使含水率为13.8%,拌制好的土料封闭闷土时间不少于72小时;
⑶在距离原遗址本体(1)坍塌区域里面不小于20cm的区域里栽植立柱(2),在立柱(2)内侧将木模板(3)按照不小于75°的收分支模,并楔紧;
⑷按照设计夯层厚度在夯实基础或夯层上铺设步骤⑵所得土料,并采用尖底夯锤夯实虚铺土;
⑸在既定原遗址本体(1)的平行夯层方向沿墙体长度按等距离间隔成孔(4),且孔(4)的直径为20mm、深度不超过150mm,然后向孔内注入由步骤⑵所得土料配制的水灰比为0.45的素泥浆;
⑹将麻绳(5)的端部对折10mm后用木楔(6)沿对折处楔入孔(4)内,垂直与墙体长方向向外拉紧、且在间隔150mm~200mm范围与平行于墙体长方向加筋麻绳(7)交汇,并采用十字交叉方式将加筋麻绳(7)锁紧在垂直向下楔入夯层的木楔(6)上,间距250mm~300mm,从而形成网格;然后垂直于墙体长度方向的麻绳(5)拉紧压在外层木模板(3)之间,平行于墙体长度方向的加筋麻绳(7)拉紧压在两侧木模板(3)之间,待夯筑完成后剪断修整;
⑺沿夯层垂直方向,每间隔3~5层设置加筋麻绳(7),并逐层循环夯筑,通过周边夯筑挤密与原遗址的接触面;
⑻夯筑完成后用塑料纸覆盖夯筑砌补区域7d以上;
⑼待夯筑支顶达80%以上后,剪断加筋麻绳(7),拆除木模板(3),消切宽出遗址本体的墙面直至沉降稳定。
2.如权利要求1所述的一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,其特征在于:所述步骤⑹中麻绳(5)和加筋麻绳(7)均是指直径为10mm的10股麻绳,单股麻绳直径为3mm。
3.如权利要求1所述的一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,其特征在于:所述步骤⑹中木楔(6)的材质为红柳木,长200mm,直径20mm,前端为锥形体。
4.如权利要求1所述的一种柔性加筋体提高根部掏蚀夯土遗址抗震性的方法,其特征在于:所述步骤⑹中木楔(6)的楔入深度不少于150mm,且外露部分不大于上层夯层夯实厚度。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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