摘要：锚杆是一种新型受力构件，具有施工简单、造价低廉、功效独特的特点，在工程界应用广泛。本文在论述锚杆结构设计原理的基础上，结合涵洞翼墙病害整治，提出利用普通中空注浆锚杆加固的新方法。同时，论述路基注浆和土层注浆锚杆的设计和施工的要点。
1引言
京九铁路部分涵洞因施工质量、设计和地质等多方面原因，造成部分涵身边墙外鼓开裂、翼墙开裂倾斜。多年来涵身病害采用套涵和顶进的方法处理，翼墙倾斜采取挖孔桩加固、拆除重做或增设悬臂式挡墙的方法加固。这些处理方法效果不错，但是投资大、直接影响行车安全，减少涵洞净空，降低排洪能力。同时线路架空时间长，影响铁路运营效益。采用普通中空注浆锚杆加固，对路基及边墙或翼墙片石缝隙进行压力注浆加固，增加路基稳定性和涵洞边墙或翼墙的整体性。同时也增大土体与锚杆之间的粘结力，增加锚杆抗拔力，从而起到加固涵洞边墙或翼墙的作用。
2工程概况：
京九线K1071+620涵洞为1-3.5×5.0m箱涵，涵洞轴线与线路正交，轨底至涵顶的填土高度为1.5米。涵洞处路基填土为砂粘土、硬塑，基底为砂粘土，δ0=180kp。上行线北侧翼墙开裂、倾斜。翼墙材质为C25砼，翼墙墙身最大高度5.3m，一字墙高度3.6m，翼墙宽度3.2m，基础宽度2.0m，深度1.25m。八字墙上部倾斜10cm，倾斜转角1.5%，超过规范允许转角值，需对该翼墙进行加固处理。拟定采用普通中空注浆锚杆加固。
3.翼墙倾斜原因分析：
3.1各项参数
翼墙平均高度5.7m，填土高度1.5m，路基坡率1：1.5，荷载按照“中-荷载”计算，路基填土重度17KN/m3，内摩擦角φ=35°，粘聚力c=50kp，墙背与填料之间外摩擦角δ=φ=23.33°，墙背与竖直面夹角θ=15°，翼墙与涵洞轴线水平夹角为9°，C25混凝土容重23KN/m3，基地摩擦系数f=0.3。
3.2土压力计算：依据《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005附录A“主动土压力计算”（库伦土压力理论）
E=rH2B+rh0HB0
3.2.1翼墙法向路基边坡坡率（填土表面与水平面倾角）：
α=°
3.2.2主动土压力系数为：
=
=
=0.397
3.2.3活载换算高度：由于涵洞位于货物线，且离路肩较远，故不计算活载影响。
3.2.4主动土压力为：
E=rH2B=×17×5.72×0.397×3.2=351KN
=275KN
=218KN
3.2.5土压力着力点至计算土层底面的距离：
C==1.9m
3.2.6地基持力层强度检算：
3.2.7作用于基底合力的法向分力为∑N，它对墙趾的力臂为Zn，则有：
=264/730=0.36m
合力偏心距e为：=1-0.36=0.64m>B/6
3.2.8倾覆和滑动稳定性检算：
倾覆稳定系数K0=
滑动稳定系数Kc=
结论：翼墙滑动稳定系数小于规范要求，基底应力超过地基的容许承载力。作用于挡土墙基底的合力偏心距超过规范的要求，致使发生显著的不均匀沉陷，造成涵洞翼墙倾斜。
4.锚杆结构设计：
4.1锚杆的结构布置：
选用φ25×5普通中空注浆锚杆，技术要求应符合《中空锚杆技术条件》（TB/T3029-2008），采用风钻钻孔，孔径45-50mm，根据土层注浆扩散半径要求，翼墙墙身锚杆布置间距1.5m，共布置锚杆11根 。锚杆安全系数为2.2，土体与锚固体极限摩阻力标准值qs为50kpa，锚杆水平偏角为15°。
锚杆设计合力为：
4.2锚杆的长度设计：
锚杆长度分为墙体内锚杆长度La，主动土压力破裂面内锚杆长度Lb，有效锚固长度Lc。
锚杆长度计算表：
锚杆编号 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
锚杆总长 7.9 9.4 10.9 12.1
4.3锚杆钢垫板计算：
式中：为混凝土局部受压时的强度提高系数，，其中：A为局部承压计算面积，为局部承压面积；为混凝土的轴心抗压强度；为荷载分布系数，取=1，K=1.65。
按照公式计算并结合工程实际情况，选用钢垫板的面积为150×150mm，厚度为6mm。
4.4锚杆的抗拔试验：
为了确定锚固体与土体间的粘结强度，在翼墙附近边坡上施工两根试验锚杆，作为工艺试验。锚杆长度为10米。翼墙加固完毕待水泥浆达到设计强度后，按照《锚杆喷射混凝土支护规范》（GB50086-2001）的要求，取三根锚杆做抗拔试验。
4.5锚杆施工要点：
1.钻孔时，锚杆眼的孔径、长度、间距、角度、方向必须符合设计和施工规范要求，若发现孔壁坍塌，应重新透孔、清孔，直至能顺利送入锚杆为止。如坍孔严重采用套管法，边注浆边拔出套管。
2.安装锚杆时应每隔1.5-2.0米安装一个居中器，保证锚杆保护层厚度。
3.因施工场地及锚杆长度的限制，锚杆接长采用锚杆连接套。
5.注浆设计：
粘性土注浆固结原理是在注浆压力的作用下，浆液克服路基土层的初始应力和抗拉强度，使土体沿垂直于小主应力的平面发生劈裂，浆液进入劈裂的土体形成脉状浆液固结体。脉状浆液固结体、由于浆液和土体的化学作用以及因浆液脉状渗透的注入压力而挤密的土体、未受浆液影响的原土一起组成一种复合路基，共同承受荷载。翼墙后部注浆增加土体粘聚力，减少主动土压力。
5.1注浆参数：
普通硅酸盐水泥强度等级42.5，注浆体设计抗压强度20Mp，水灰比0.5：1-1：1，浆液粘度15-140s，注浆压力0.2-1.0Mp。
5.2注浆要求：
1.注浆前应做好注浆工艺试验，确定适当水灰比和注浆压力以及稳压时间。
2.注浆时按照规范要求做好水泥浆试验块。
3.注浆时应随时观测路基变化，定时检查线路几何状态，确保行车安全。
4.注浆期间认真做好注浆记录，严格控制注浆压力和注浆量。
5、注浆过程中出现冒浆、串浆、隆起现象，应及时停止注浆，认真检查，分析原因。及时调整封堵和注浆压力，采用间歇式注浆等措施。
6.结束语：
通过对该翼墙进行锚杆注浆加固，形成锚杆式挡墙，其基地应力、基底合力偏心距、抗滑系数、抗倾系数均达到规范要求，从而保证建筑物安全。浆砌片石涵身和八字墙病害处理亦可参照此方法，若浆砌片石开裂整体性较差，可采用锚杆挂网喷射混凝土进行加固。
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