摘要：錨桿是一種新型受力構(gòu)件，具有施工簡單、造價低廉、功效獨特的特點，在工程界應用廣泛。本文在論述錨桿結(jié)構(gòu)設計原理的基礎(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，論述路基注漿和土層注漿錨桿的設計和施工的要點。
1引言
京九鐵路部分涵洞因施工質(zhì)量、設計和地質(zhì)等多方面原因，造成部分涵身邊墻外鼓開裂、翼墻開裂傾斜。多年來涵身病害采用套涵和頂進的方法處理，翼墻傾斜采取挖孔樁加固、拆除重做或增設懸臂式擋墻的方法加固。這些處理方法效果不錯，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。同時線路架空時間長，影響鐵路運營效益。采用普通中空注漿錨桿加固，對路基及邊墻或翼墻片石縫隙進行壓力注漿加固，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。八字墻上部傾斜10cm，傾斜轉(zhuǎn)角1.5%，超過規(guī)范允許轉(zhuǎn)角值，需對該翼墻進行加固處理。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土壓力計算：依據(jù)《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》TB10002.1-2005附錄A“主動土壓力計算”（庫倫土壓力理論）
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，故不計算活載影響。
3.2.4主動土壓力為：
E=rH2B=×17×5.72×0.397×3.2=351KN
=275KN
=218KN
3.2.5土壓力著力點至計算土層底面的距離：
C==1.9m
3.2.6地基持力層強度檢算：
3.2.7作用于基底合力的法向分力為∑N，它對墻趾的力臂為Zn，則有：
=264/730=0.36m
合力偏心距e為：=1-0.36=0.64m>B/6
3.2.8傾覆和滑動穩(wěn)定性檢算：
傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0=
滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc=
結(jié)論：翼墻滑動穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范要求，基底應力超過地基的容許承載力。作用于擋土墻基底的合力偏心距超過規(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)設計：
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)要求應符合《中空錨桿技術(shù)條件》（TB/T3029-2008），采用風鉆鉆孔，孔徑45-50mm，根據(jù)土層注漿擴散半徑要求，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準值qs為50kpa，錨桿水平偏角為15°。
錨桿設計合力為：
4.2錨桿的長度設計：
錨桿長度分為墻體內(nèi)錨桿長度La，主動土壓力破裂面內(nèi)錨桿長度Lb，有效錨固長度Lc。
錨桿長度計算表：
錨桿編號 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 7.9 9.4 10.9 12.1
4.3錨桿鋼墊板計算：
式中：為混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)，，其中：A為局部承壓計算面積，為局部承壓面積；為混凝土的軸心抗壓強度；為荷載分布系數(shù)，取=1，K=1.65。
按照公式計算并結(jié)合工程實際情況，選用鋼墊板的面積為150×150mm，厚度為6mm。
4.4錨桿的抗拔試驗：
為了確定錨固體與土體間的粘結(jié)強度，在翼墻附近邊坡上施工兩根試驗錨桿，作為工藝試驗。錨桿長度為10米。翼墻加固完畢待水泥漿達到設計強度后，按照《錨桿噴射混凝土支護規(guī)范》（GB50086-2001）的要求，取三根錨桿做抗拔試驗。
4.5錨桿施工要點：
1.鉆孔時，錨桿眼的孔徑、長度、間距、角度、方向必須符合設計和施工規(guī)范要求，若發(fā)現(xiàn)孔壁坍塌，應重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。如坍孔嚴重采用套管法，邊注漿邊拔出套管。
2.安裝錨桿時應每隔1.5-2.0米安裝一個居中器，保證錨桿保護層厚度。
3.因施工場地及錨桿長度的限制，錨桿接長采用錨桿連接套。
5.注漿設計：
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力和抗拉強度，使土體沿垂直于小主應力的平面發(fā)生劈裂，漿液進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，減少主動土壓力。
5.1注漿參數(shù)：
普通硅酸鹽水泥強度等級42.5，注漿體設計抗壓強度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.注漿前應做好注漿工藝試驗，確定適當水灰比和注漿壓力以及穩(wěn)壓時間。
2.注漿時按照規(guī)范要求做好水泥漿試驗塊。
3.注漿時應隨時觀測路基變化，定時檢查線路幾何狀態(tài)，確保行車安全。
4.注漿期間認真做好注漿記錄，嚴格控制注漿壓力和注漿量。
5、注漿過程中出現(xiàn)冒漿、串漿、隆起現(xiàn)象，應及時停止注漿，認真檢查，分析原因。及時調(diào)整封堵和注漿壓力，采用間歇式注漿等措施。
6.結(jié)束語：
通過對該翼墻進行錨桿注漿加固，形成錨桿式擋墻，其基地應力、基底合力偏心距、抗滑系數(shù)、抗傾系數(shù)均達到規(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，若漿砌片石開裂整體性較差，可采用錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土進行加固。
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