摘要：錨桿是一種新型受力構(gòu)件，具有施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、功效獨(dú)特的特點(diǎn)，在工程界應(yīng)用廣泛。本文在論述錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合涵洞翼墻病害整治，提出利用普通中空注漿錨桿加固的新方法。同時(shí)，論述路基注漿和土層注漿錨桿的設(shè)計(jì)和施工的要點(diǎn)。
1引言
京九鐵路部分涵洞因施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)和地質(zhì)等多方面原因，造成部分涵身邊墻外鼓開(kāi)裂、翼墻開(kāi)裂傾斜。多年來(lái)涵身病害采用套涵和頂進(jìn)的方法處理，翼墻傾斜采取挖孔樁加固、拆除重做或增設(shè)懸臂式擋墻的方法加固。這些處理方法效果不錯(cuò)，但是投資大、直接影響行車安全，減少涵洞凈空，降低排洪能力。同時(shí)線路架空時(shí)間長(zhǎng)，影響鐵路運(yùn)營(yíng)效益。采用普通中空注漿錨桿加固，對(duì)路基及邊墻或翼墻片石縫隙進(jìn)行壓力注漿加固，增加路基穩(wěn)定性和涵洞邊墻或翼墻的整體性。同時(shí)也增大土體與錨桿之間的粘結(jié)力，增加錨桿抗拔力，從而起到加固涵洞邊墻或翼墻的作用。
2工程概況：
京九線K1071+620涵洞為1-3.5×5.0m箱涵，涵洞軸線與線路正交，軌底至涵頂?shù)奶钔粮叨葹?.5米。涵洞處路基填土為砂粘土、硬塑，基底為砂粘土，δ0=180kp。上行線北側(cè)翼墻開(kāi)裂、傾斜。翼墻材質(zhì)為C25砼，翼墻墻身最大高度5.3m，一字墻高度3.6m，翼墻寬度3.2m，基礎(chǔ)寬度2.0m，深度1.25m。八字墻上部?jī)A斜10cm，傾斜轉(zhuǎn)角1.5%，超過(guò)規(guī)范允許轉(zhuǎn)角值，需對(duì)該翼墻進(jìn)行加固處理。擬定采用普通中空注漿錨桿加固。
3.翼墻傾斜原因分析：
3.1各項(xiàng)參數(shù)
翼墻平均高度5.7m，填土高度1.5m，路基坡率1：1.5，荷載按照“中-荷載”計(jì)算，路基填土重度17KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=35°，粘聚力c=50kp，墻背與填料之間外摩擦角δ=φ=23.33°，墻背與豎直面夾角θ=15°，翼墻與涵洞軸線水平夾角為9°，C25混凝土容重23KN/m3，基地摩擦系數(shù)f=0.3。
3.2土壓力計(jì)算：依據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》TB10002.1-2005附錄A“主動(dòng)土壓力計(jì)算”（庫(kù)倫土壓力理論）
E=rH2B+rh0HB0
3.2.1翼墻法向路基邊坡坡率（填土表面與水平面傾角）：
α=°
3.2.2主動(dòng)土壓力系數(shù)為：
=
=
=0.397
3.2.3活載換算高度：由于涵洞位于貨物線，且離路肩較遠(yuǎn)，故不計(jì)算活載影響。
3.2.4主動(dòng)土壓力為：
E=rH2B=×17×5.72×0.397×3.2=351KN
=275KN
=218KN
3.2.5土壓力著力點(diǎn)至計(jì)算土層底面的距離：
C==1.9m
3.2.6地基持力層強(qiáng)度檢算：
3.2.7作用于基底合力的法向分力為∑N，它對(duì)墻趾的力臂為Zn，則有：
=264/730=0.36m
合力偏心距e為：=1-0.36=0.64m>B/6
3.2.8傾覆和滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算：
傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0=
滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc=
結(jié)論：翼墻滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范要求，基底應(yīng)力超過(guò)地基的容許承載力。作用于擋土墻基底的合力偏心距超過(guò)規(guī)范的要求，致使發(fā)生顯著的不均勻沉陷，造成涵洞翼墻傾斜。
4.錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
4.1錨桿的結(jié)構(gòu)布置：
選用φ25×5普通中空注漿錨桿，技術(shù)要求應(yīng)符合《中空錨桿技術(shù)條件》（TB/T3029-2008），采用風(fēng)鉆鉆孔，孔徑45-50mm，根據(jù)土層注漿擴(kuò)散半徑要求，翼墻墻身錨桿布置間距1.5m，共布置錨桿11根 。錨桿安全系數(shù)為2.2，土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs為50kpa，錨桿水平偏角為15°。
錨桿設(shè)計(jì)合力為：
4.2錨桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)：
錨桿長(zhǎng)度分為墻體內(nèi)錨桿長(zhǎng)度La，主動(dòng)土壓力破裂面內(nèi)錨桿長(zhǎng)度Lb，有效錨固長(zhǎng)度Lc。
錨桿長(zhǎng)度計(jì)算表：
錨桿編號(hào) L1-3 L4-6 L7-9 L10-11
La 1.5 1.1 0.7 0.4
Lb 0.4 2.3 4.2 5.7
Lc 6 6 6 6
錨桿總長(zhǎng) 7.9 9.4 10.9 12.1
4.3錨桿鋼墊板計(jì)算：
式中：為混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)，，其中：A為局部承壓計(jì)算面積，為局部承壓面積；為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度；為荷載分布系數(shù)，取=1，K=1.65。
按照公式計(jì)算并結(jié)合工程實(shí)際情況，選用鋼墊板的面積為150×150mm，厚度為6mm。
4.4錨桿的抗拔試驗(yàn)：
為了確定錨固體與土體間的粘結(jié)強(qiáng)度，在翼墻附近邊坡上施工兩根試驗(yàn)錨桿，作為工藝試驗(yàn)。錨桿長(zhǎng)度為10米。翼墻加固完畢待水泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按照《錨桿噴射混凝土支護(hù)規(guī)范》（GB50086-2001）的要求，取三根錨桿做抗拔試驗(yàn)。
4.5錨桿施工要點(diǎn)：
1.鉆孔時(shí)，錨桿眼的孔徑、長(zhǎng)度、間距、角度、方向必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應(yīng)重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。如坍孔嚴(yán)重采用套管法，邊注漿邊拔出套管。
2.安裝錨桿時(shí)應(yīng)每隔1.5-2.0米安裝一個(gè)居中器，保證錨桿保護(hù)層厚度。
3.因施工場(chǎng)地及錨桿長(zhǎng)度的限制，錨桿接長(zhǎng)采用錨桿連接套。
5.注漿設(shè)計(jì)：
粘性土注漿固結(jié)原理是在注漿壓力的作用下，漿液克服路基土層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，使土體沿垂直于小主應(yīng)力的平面發(fā)生劈裂，漿液進(jìn)入劈裂的土體形成脈狀漿液固結(jié)體。脈狀漿液固結(jié)體、由于漿液和土體的化學(xué)作用以及因漿液脈狀滲透的注入壓力而擠密的土體、未受漿液影響的原土一起組成一種復(fù)合路基，共同承受荷載。翼墻后部注漿增加土體粘聚力，減少主動(dòng)土壓力。
5.1注漿參數(shù)：
普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)42.5，注漿體設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度20Mp，水灰比0.5：1-1：1，漿液粘度15-140s，注漿壓力0.2-1.0Mp。
5.2注漿要求：
1.注漿前應(yīng)做好注漿工藝試驗(yàn)，確定適當(dāng)水灰比和注漿壓力以及穩(wěn)壓時(shí)間。
2.注漿時(shí)按照規(guī)范要求做好水泥漿試驗(yàn)塊。
3.注漿時(shí)應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)路基變化，定時(shí)檢查線路幾何狀態(tài)，確保行車安全。
4.注漿期間認(rèn)真做好注漿記錄，嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量。
5、注漿過(guò)程中出現(xiàn)冒漿、串漿、隆起現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停止注漿，認(rèn)真檢查，分析原因。及時(shí)調(diào)整封堵和注漿壓力，采用間歇式注漿等措施。
6.結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)對(duì)該翼墻進(jìn)行錨桿注漿加固，形成錨桿式擋墻，其基地應(yīng)力、基底合力偏心距、抗滑系數(shù)、抗傾系數(shù)均達(dá)到規(guī)范要求，從而保證建筑物安全。漿砌片石涵身和八字墻病害處理亦可參照此方法，若漿砌片石開(kāi)裂整體性較差，可采用錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土進(jìn)行加固。
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