预应力锚杆网格梁联合加固既有挡墙的设计与施工

预应力锚杆网格梁联合加固既有挡墙的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与施工 赵志刚1 ,曾 � 智2 ( 1� 中铁七局集团有限公司, 河南 郑州 � 450016; 2� 上海宏成实业发展有限公司,上海 � 200232) [摘要] 预应力锚杆与混凝土网格梁的联合加固能够充分发挥锚杆和网格梁的支护作用, 广泛应用于加固 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 中。 依据锚杆和网格梁各自的特点,说明了预应力锚杆网格梁联合支护结构的挡墙加固机制, 介绍了框架梁的内力计 算方法和锚索的主要参数设计。通过加固实践详细介绍了预应力锚杆网格梁在既有挡土墙加固中设计施工工艺 及其施工 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ,并取得了良好的工程效果。 [关键词] 既有挡土墙;加固; 网格梁;预应力锚杆; 设计;施工 [中图分类号] TU746�3 [文献标识码] A � � � � [文章编号] 1002�8498( 2007) 08�0022�03 Design and Construction of Strengthening Existent Retaining Wall with Frame Beam and Prestressed Anchor ZHAO Zhi�gang1 , ZENG Zhi2 ( 1. China Railway Seventh Engineering Group Co . , Ltd. , Zhengzhou , He�nan � 450016, China; 2. Shanghai Hongcheng Industrial Development Co . , Ltd. , Shanghai � 200232, China) Abstract: In view of the strengthening effect of prestressed anchor and frame beam method, it is widely applied in the reinforement engineering. According to the characteristics of anchor and frame beam, the reinforcing mechanism is discussed elaborately, and the calculation method of frame beam internal force and main design parameters of anchor are introduced roundly. The design and construction technique of prestressed anchor and frame beam, as well as the pract ical example and application of the reinforcement in existent retaining wall with satisfactory effect are introduced detailedly in this paper. Key words: existent retaining wall; reinforcement; frame beam; prestressed anchor; design; construction [收稿日期] 2006�12�25 [作者简介] 赵志刚( 1971 ) ,男,湖南益阳人,中铁七局集团有 限公司高级工程师,硕士, 河南省郑州市航海东路 1225 号 � 450016,电话: 13871638017 � � 锚杆(索) 网格梁联合支护是近年发展起来,日趋 成熟的一种主要用于边坡控制的轻型岩土支护结构, 组合结构中锚杆(索)可以分为施加预应力和不加预应 力 2种。组合支护结构是岩土体中的锚杆 (索)与 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面 混凝土网格梁组合成的一种支护形式,锚杆( 索)布置 在混凝土网格梁节点上组合成框架结构,起到整体加 固效果。这种结构设计灵活, 施工简便, 外形美观, 造 价较低,在边坡工程中已得到了广泛应用[ 1�8]。但鲜有 采用锚杆网格梁联合支护加固既有重力式挡土墙的报 道[ 9] ,本文介绍了长沙市某既有挡土墙锚杆网格梁联 合加固的设计和施工,加固效果良好, 可在类似加固工 程中推广应用。 1 � 工程概况 既有挡墙原所处地位于长沙市湘江四级阶地上, 阶地呈丘岗状, 地面标高 63~ 82m。后因场地建设需 要,开挖斜坡坡脚,在南北向 105m长度范围内以陡坡 形式挖掉土方,形成坡角超过 70!的人工边坡,坡高 9~ 13m。据长沙市工程经验,这种边坡一般是稳定的。但 为保证边坡稳定, 其后修筑重力式挡土墙, 墙高 9~ 13m。挡墙上部修筑绿化带和机车道,并在距墙顶水平 距离 10~ 15m处建有 5~ 7层居民楼,挡墙下部设人行 便道,距挡墙底水平距离 10~ 15m处亦建有 5~ 7层建 筑物。随着年代的增加,挡墙上部绿化带受大气降水 及地表水补给对墙后填土的浸润,以及挡墙顶部机车 道通行负荷的增长, 近年来, 发现挡墙墙面、挡墙顶部 地面及建筑物出现裂纹,发育为带状裂缝,延伸不大, 一般长约 3~ 6m,基本无相互连通。这种现象说明: 长 期运营的挡墙近期处于蠕动变形阶段, 但蠕滑未完全 贯通形成连续滑面,地面蠕动边界也未闭合,蠕动变形 的大小变化为:挡墙最高的中部向两端逐渐变弱。 22��� 施 � 工 � 技 � 术CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2007年 8 月 第 36 卷 � 第 8期 2 � 工程地质水文条件 加固前勘探表明,挡墙后边坡覆盖层为第四系冲 积层、残积层,顶部原有覆盖的杂填土、素填土及耕土 已基本清除;墙后为人工填土。冲、残积层由冲积粘 土、中砂含卵石、砾石组成, 属二元结构, 密度 �= 19�0 ~ 21�1kN�m3 ,粘聚力 c= 13�1~ 27�6kPa,内摩擦角 �= 17�2~ 34�5!,锚固体的土层剪切强度 根据本地区经 验取值为 45~ 75kPa。上部粘土具明显网纹状结构, 褐 红色夹黄白和灰白蠕虫状条纹, 坚硬,厚度 2~ 8m。下 部中砂含卵石,呈褐红和褐黄色、棕褐等, 成分为石英 质,卵石磨圆度较好, 风化程度较弱,充填于其中的粘 性土为硬塑~ 可塑状态, 中砂含卵石为稍湿~ 湿, 密 实,厚度 6~ 12m。依据长沙市的工程经验, 此类土层 在没有任何支护条件下,成坡初期本身可保持 10m以 上稳定的陡立边坡。 另据勘察表明,场地内人工填土层结构松散,属中 ~ 强透水性地层,其余地层均为中~ 弱透水地层。地 下水主要赋存于人工填土中,接受大气降水及地表水 补给,且拟建场地地下水对混凝土结构不具腐蚀性。 3 � 设计方法介绍 锚杆布置在混凝土网格梁节点上组成框架结构, 起到整体加固效果。锚杆网格梁护坡设计一般采用工 程类比法,即根据工程地质条件、边坡形式、变形破坏 特征确定锚杆深度与间距。锚杆长度一般根据岩土体 的结构、性质以及可能失稳深度经过计算确定,锚杆角 度可根据边坡坡度和施工方法进行选择[ 4�5] 。 图 1 � 锚杆网格梁联 合支护平面结构示意 3�1 � 锚杆网格梁的受力机制 如图 1 所示的预应力锚杆 与网格梁的复合结构中,网格梁 除限制既有挡墙外移外,还有传 力作用。单独使用预应力锚杆 进行边坡加固,锚杆拉力过大会 导致应力集中,引起既有挡墙表 层的变形、甚至破坏, 而既有挡 墙表层过大的变形又会导致锚杆预应力损失。将预应 力锚杆与网格梁结合,网格梁起到锚墩的作用,由于网 格梁与既有挡墙的有效接触面积大,既有挡墙在锚杆 作用下的变形得到限制。因此,预应力锚杆网格梁的 内力计算时应考虑锚杆对网格梁的影响[ 2�3] 。 3�2 � 网格梁内力计算及断面设计 预应力锚杆网格梁上的锚杆在支护过程中可划分 为两种工作状态:张拉状态和工作状态。张拉阶段和 工作阶段均满足以下的基本假定: ∀ 网格梁为弹性梁; #预应力锚杆的拉力视为集中荷载作用在网格梁节点 上。由于预应力锚杆的强大张力要靠网格梁和预应力 锚杆的锚固段承担, 其施加荷载的大小及不同工况必 将对网格梁的内力产生较大影响。将网格梁拆分为横 梁和纵梁,采用文克尔( Winkler)地基模型,根据静力平 衡条件和变形协调条件建立联立方程组,得到纵横梁 上的节点分配荷载[ 3, 6]。 在锚杆的张拉阶段,锚杆拉力 P 已知,为锚杆的 初始预应力。根据Winkler假定,土体表面任一点的压 力强度 p ( x )与该点的沉降 y 成正比,即: p ( x ) = ky。 式中: k 为基床系数。网格梁的计算简图如图 2所示, 根据弹性地基梁法,可计算网格梁的内力。 图 2 � 网格梁受力模式 在锚杆的工作阶段, 网格梁阻止既有挡土墙发生 变形,锚杆处于被动受力状态,锚杆上的拉力和网格梁 上的内力也随之发生变化。可根据既有挡土墙失稳向 外位移时作用在网格梁上的压力 q( x ) ,采用倒梁法反 推锚杆拉力 F,参照图 2进行网格梁的内力计算[ 7]。 3�3 � 预应力锚杆设计 预应力锚杆网格梁加固既有挡墙时, 预应力锚杆 在加固深层岩土体、防止挡土墙失稳中起关键作用。 如何最大限度地利用岩土体本身的强度去加固既有挡 土墙是预应力锚杆设计的重点[ 3, 8]。 预应力锚杆对岩土体提供的抗失稳力受预应力锚 杆的锚固角影响很大。为充分发挥锚杆的锚固作用, 提供最大的抗滑力,降低成本,最经济锚固角的确定至 关重要。根据最大抗失稳力锚固角和最经济锚固角确 定预应力锚杆的最优化锚固角 != 45!+ ��2- ∀,其中 �为失稳体的内摩擦角, ∀为失稳面的倾角。 预应力锚杆加固深层岩土体时, 锚杆应深入基层 岩体足够的深度, 以确保锚固效果。锚杆的锚固长度 受锚杆直径、锚杆设计锚固力、锚杆间距、水泥砂浆与 锚杆粘结强度的设计值、水泥砂浆与孔壁岩石粘结强 度的设计值等因素影响,确定锚固长度时应综合考虑 上述因素。本工程锚杆网格梁布置在既有挡墙中部, 共计 102 根预应力锚杆, 13 榀网格梁, 平均锚杆孔深 23m。锚杆采用 #28∃级钢筋制作箍环、扩张环, 锚索 前端设导向帽,捆扎灌浆管,锚固段 12~ 13m,自由段 8 ~ 12m,预留 1�0m 张拉段, 按设计拉力张拉后剪断封 锚。锚杆孔间距 3�0m,锚杆成孔角度 15!(见图 3)。网 2007 No. 8 赵志刚等:预应力锚杆网格梁联合加固既有挡墙的设计与施工 23��� 格梁单向长 6m, 横截面尺寸为 30cm % 30cm, 尺寸及配 筋如图 4所示,网格梁混凝土强度等级为 C30。 图 3 � 既有挡土墙锚杆网格梁加固横断面 图 4 � 网格梁尺寸及配筋 4 � 锚杆网格梁加固施工技术 锚杆框架施工分片进行, 施工主要工序包括清理 墙面,放孔位, 搭脚手架,钻锚孔,下锚杆注浆, 浇筑网 格梁,张拉,封闭锁定锚头。 1)清理墙面 � 清理杂草,修复破损墙体,从宏观上 使整个墙面平整、美观。 2)放孔位 � 按里程坐标及锚孔标高, 用经纬仪及 水准仪分别将锚孔定位,并复核。 3)搭脚手架 � 搭脚手架按承重 10kN 设计,自下而 上逐排进行。 4)钻锚孔 � 根据设计的锚杆方向及倾角, 逐孔施 钻。施钻过程中, 记录钻进速度快慢,岩土屑特性, 地 下水情况、软弱面、空洞、裂隙带等。与原勘测资料相 比较,验证设计是否合理,特别是锚固段的位置是否恰 当,以便及时地调整锚杆长度,从而达到更有效地加固 既有挡墙体的目的。 5)下锚杆 � 成孔后,用高压风吹洗孔壁,使内壁不 留岩土屑, 然后将预制的锚杆及时往下设置,孔底留 0�5m的空孔。 6)注浆 � 锚杆下完后进行注浆, 一般应在成孔后 6h前完成注浆工作。注浆材料为 52�5 级普通硅酸盐 水泥,水泥浆体单轴抗压强度&25MPa,水灰比 1∋0�45。 采用一次自孔底向上注浆技术, 注浆压力&2�5MPa, 遇 裂隙带调整注浆压力,漏失严重采用二次注浆技术注 浆至孔口返浆止。 7)浇筑网格梁 � 浇筑前制模,网格梁浇筑一般紧 接下锚杆注浆后完成,纵横梁同时浇筑,不得在梁节点 处停止。一般选择在梁节点与节点之间有施工缝处暂 停浇筑,并及时捣固, 注意梁边角处的均匀性, 始终保 证网格梁的质量。梁钢筋混凝土强度等级为 C30, 网 格梁龄期满 28d,达设计强度后进行张拉。 8)施加预应力 � 待锚杆孔内水泥砂浆强度达到设 计强度的 75%~ 85% 以后,分 5级施加设计张拉预应 力,预应力超张拉 10% ,每张拉 1级停 10min 后进行下 1级张拉, 并分别记录每级钢筋的伸长量。张拉时用 油压控制张拉力,用伸长量进行张拉力校核,出现异常 情况须停机查明原因再继续。张拉过程中密切注意网 格梁变形、开裂或向墙体内移动的情况,以控制预应力 损失。 9)封闭锁定锚头 � 各锚杆的预应力施加完毕后, 切割掉张拉部分的钢筋,安装封锚模具,用设计的 C15 混凝土一次性浇筑完成。 5 � 结语 预应力锚杆网格梁的设计包括锚固角、锚固段长 度、锚杆间距和网格梁尺寸的确定。既要为既有挡墙 提供最大的抗失稳力,着重考虑锚杆网格梁的作用机 理,合理确定加固深度和锚杆密度,充分利用锚杆�砂 浆�岩土体�网格梁形成的复合体对既有挡墙进行加 固,又要尽可能地降低联合支护的 工程造价 工程造价外文文献工程造价三级复核钢结构工程造价指标建设工程造价管理讲义黄色壁纸中文 ,在加固作 用和经济效益之间寻求最佳的平衡点。 在施工中特别要把好质量关,在每一道施工工序 都要进行随机抽检,从而有力地保证加固质量。从加 固后期效果来看,原有挡墙墙面、挡墙顶部地面及建筑 物出现裂纹没有继续延伸扩大,也未出现新的拉裂、剪 断的情况,说明该既有挡土墙变形得到了控制,显示出 了该加固方法的适用性。 参考文献: [1] � 程良奎.岩土锚固工程技术[M] .北京:人民交通出版社, 1996. 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