摘要：目前砌石擋墻在水利工程中已廣泛利用，尤其是在城市河道護(hù)岸中較為普遍。隨著時(shí)間的飛逝及歷史原因，很多擋墻已出現(xiàn)不少問題，急需進(jìn)行除險(xiǎn)加固。而部分工程城市河道擋墻兩岸往往存在大片建筑物和交通道路，且距離擋墻很近，若直接采用拆除重建的方式，必將截?cái)鄩斝^(qū)居民進(jìn)出唯一的交通道路，甚至還會(huì)危及附近居民建筑物安全。為解決此問題，本文選用某工程設(shè)計(jì)實(shí)例，探討采用錨桿及微型樁加固技術(shù)解決該問題。
某擋墻位于深圳市某小區(qū)內(nèi)，該段擋墻長160m，高7.8m～8.8m，岸邊為小區(qū)交通道路及居民樓，小區(qū)道路以下約1m處沿路布設(shè)有DN300雨水管道，小區(qū)內(nèi)車輛眾多，人員活動(dòng)頻繁，現(xiàn)狀擋墻向河道位移明顯，之前道路路面裂縫嚴(yán)重，小區(qū)已對(duì)路面進(jìn)行了鑿除重建，現(xiàn)狀路面又已出現(xiàn)裂縫，一旦該擋墻坍塌，后果十分嚴(yán)重。本工程針對(duì)這該病險(xiǎn)擋墻進(jìn)行加固處理。
1加固方案選擇
本工程擋墻加固方式一般有灌注樁加固、拆除重建加固、錨桿加固、微型樁加固?，F(xiàn)就以上4種加固方案進(jìn)行綜合必選以確定最優(yōu)方案。
方案一：灌注樁加固方案
為減少墻背土壓力對(duì)原砌石擋墻的作用力，本方案確定在原擋墻頂側(cè)小區(qū)路面位置直接采用沖孔灌注樁施工，灌注樁樁徑1.0m，間距1.2m，灌注樁樁底深入強(qiáng)風(fēng)化巖石中不小于1m。
方案二：開挖重建方案
為提高擋墻自身的抗滑穩(wěn)定性，本方案確定將原有病險(xiǎn)擋墻拆除，以加大斷面方式新建一座符合現(xiàn)行規(guī)范要求的擋墻，擋墻頂寬0.8m，背水坡1：0.5，臨水坡1：0.1基礎(chǔ)底寬6.4m，基礎(chǔ)底按照1：15開挖成倒坡，前身設(shè)置UPVC75排水管，間排距1.5m，梅花型布置。應(yīng)距離附近建筑很近，需要采用雙排拉森鋼板樁作為臨時(shí)開挖支護(hù)，樁長12～16m，型號(hào)為拉森Ⅳ型。因現(xiàn)狀該河道沿岸均為漿砌石擋墻，為河道護(hù)岸材料的一致性及節(jié)省資金方面考慮，本方案擋墻材料仍采用漿砌石。
方案三：錨桿加固方案
錨桿式擋墻由錨桿、擋土板及立柱等組成。錨桿采用斜拉錨桿，其與水平面夾角為15°。錨桿自上而下共設(shè)3排，其中第一排錨桿錨桿錨固段為5m，第二排及第三排錨桿錨固段長均為7m。每道錨桿由兩根直徑為28mm的螺紋鋼組成，水平間距2.0m，豎向間距2.2m，錨桿孔徑150mm。
方案四：微型樁加固方案
微型樁加固由微型樁、立柱、橫梁、坡頂?shù)亓杭案駱?gòu)梁組成。微型樁采用地質(zhì)鉆機(jī)干鉆成孔，鉆孔孔徑300mm，微型樁分別布置在擋墻兩側(cè)，靠小區(qū)道路側(cè)樁長18.0m，靠內(nèi)河側(cè)樁長6m，樁底錨入全風(fēng)化花崗巖不少于1.0m，兩側(cè)微型樁內(nèi)均安置18號(hào)工字鋼。
現(xiàn)就錨桿加固方案與其它三種加固方案進(jìn)行綜合比較。
方案
項(xiàng)目 方案一
灌注樁加固 方案二
拆除重建加固 方案三
錨桿加固 方案四
微型樁加固
對(duì)附近小區(qū)影響方面 施工中噪音大，場地大、需破環(huán)現(xiàn)狀小區(qū)路面，對(duì)小區(qū)居民生活及環(huán)境影響較大。 需要拆除原有擋墻，需要拆除現(xiàn)狀小區(qū)道路，切斷唯一小區(qū)居民進(jìn)出道路，且需遷移部分地下埋線，對(duì)居民日常生活影響很大，方案難以實(shí)施。 不需要拆除現(xiàn)狀砌石擋墻，亦不需要拆除小區(qū)道路，錨桿在路面3m以下施工，對(duì)路下埋管或埋線無影響，居民生活不受施工影響。 施工噪音較小，場地小，僅需要拆除少部分路面，尤其對(duì)附近有樓房基礎(chǔ)時(shí)，采用該方案不會(huì)對(duì)附近小區(qū)居民樓房基礎(chǔ)造成影響，對(duì)居民生活影響也較小。
對(duì)現(xiàn)狀擋墻影響方面 沖孔會(huì)加大土壓力對(duì)現(xiàn)狀擋墻的作用，對(duì)其穩(wěn)定有較大影響，施工存在較大安全隱患 需要全部拆除現(xiàn)狀擋墻，影響面大 僅需要在砌石擋墻面局部鉆孔，工藝成熟，對(duì)擋墻影響很小 僅需要對(duì)擋墻頂面刻槽，對(duì)現(xiàn)狀擋墻基本無影響。
建安造價(jià) 2.65萬元/m 2.35萬元/m 1.95萬元/m 2.13萬元/m
施工簡便性 直接在小區(qū)路面施工，施工方便，但施工進(jìn)度一般 開挖高度大，需采用大量鋼板樁臨時(shí)支護(hù)，施工進(jìn)度較慢，危險(xiǎn)性高 施工較方便，施工速度較快。 施工快捷，省工省時(shí)。
從上述綜合比較可知：方案三（錨桿加固方案）既可以避免拆除現(xiàn)有擋墻，又對(duì)附近小區(qū)房屋基礎(chǔ)及居民生活影響小，施工實(shí)施性強(qiáng)，造價(jià)也較低，故本次確定對(duì)大部分距離小區(qū)樓房基礎(chǔ)較遠(yuǎn)處采用錨桿加固方式，而對(duì)現(xiàn)狀少部分距離小區(qū)樓房基礎(chǔ)較近的擋墻段，為避免錨桿施工對(duì)小區(qū)樓房基礎(chǔ)的影響，本次確定對(duì)其采用施工方便性與錨桿擋墻相當(dāng)，僅造價(jià)稍貴于錨桿的微型樁加固方案。
2擋墻加固設(shè)計(jì)
?。?）錨桿加固方式
現(xiàn)狀所需要加固的160m擋墻中，有118m擋墻遠(yuǎn)離小區(qū)樓房基礎(chǔ)，錨桿施工不受小區(qū)樓房基礎(chǔ)制約，有足夠的空間條件，故對(duì)該情況的擋墻本次采用錨桿加固方式。
錨桿式擋墻由錨桿、擋土板及立柱等組成。錨桿采用斜拉錨桿，其與水平面夾角為15°。每道錨桿由兩根直徑為28mm的螺紋鋼組成，水平間距2.5m，豎向間距2.0m，每道錨桿長為15m，孔徑150mm，二次注漿，一次注漿壓力為0.5～1.0MPa，二次注漿注漿壓力為2～5MPa。錨桿自上而下共設(shè)3排，其中第一排錨桿錨桿錨固段為5m，第二排及第三排錨桿錨固段長均為7m。錨桿要求進(jìn)行除銹處理，并在表面涂環(huán)氧樹脂防銹漆2層。注漿材料采用純水泥漿，水灰比0.4～0.6，漿體強(qiáng)度不低于M20。水泥采用普通硅酸鹽水泥，要求標(biāo)號(hào)不低于32.5R。
為防止砌石擋墻進(jìn)一步風(fēng)化及增加擋墻整體受力條件，本次確定在現(xiàn)狀擋墻外加設(shè)擋土板，擋土板采用噴射C25混凝土方式施工，板厚150mm，擋土板砼水泥采用普通硅酸鹽水泥，要求標(biāo)號(hào)不低于32.5R。面板內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼筋大小依結(jié)構(gòu)計(jì)算確定，鋼筋網(wǎng)由掛網(wǎng)錨筋固定。
立柱設(shè)置于擋土板外側(cè)，采用現(xiàn)澆C25砼，間距2.5m，截面尺寸為0.30m×0.30m（寬×高），立柱砼水泥采用普通硅酸鹽水泥，要求標(biāo)號(hào)不低于32.5R立柱底部與護(hù)腳處的微型樁相接，上部與原老擋墻頂平齊。
?。?）微型樁加固方式
現(xiàn)狀所需要加固的160m擋墻中，有42m擋墻離小區(qū)樓房基礎(chǔ)較近（約11m），故不宜再采用錨桿加固方式，以免影響小區(qū)樓房基礎(chǔ)，故對(duì)該情況的擋墻本次采用微型樁加固方式。
微型樁加固由微型樁、立柱、橫梁、坡頂?shù)亓杭案駱?gòu)梁組成。微型樁采用地質(zhì)鉆機(jī)干鉆成孔，鉆孔孔徑300mm，微型樁分別布置在擋墻兩側(cè)，靠小區(qū)道路側(cè)樁長18.0m，靠內(nèi)河側(cè)樁長6m，樁底錨入全風(fēng)化花崗巖不少于1.0m，兩側(cè)微型樁內(nèi)均安置18號(hào)工字鋼。微型樁工字鋼與擋墻頂部的格構(gòu)梁及擋墻底部的立柱主筋采用焊接連接牢靠，交接部位根據(jù)情況進(jìn)行微調(diào)；微型樁孔內(nèi)注漿同錨桿注漿要求。
擋墻立柱布置及要求同錨桿擋墻加固同。擋墻頂部橫梁及格構(gòu)梁均采用現(xiàn)澆C25砼，間距2.0m，截面尺寸為0.30m×0.30m（寬×高）。
3墻身排水
擋墻坡頂附近為小區(qū)居民建筑，進(jìn)行擋墻加固處理的同時(shí)，要做好截排水措施，特別是坡頂居民區(qū)生活用水的合理排放，水的作用將降低土體的抗剪強(qiáng)度，危及邊坡穩(wěn)定性。加固期間，疏通整治原有老砌石擋墻排水孔并適當(dāng)增設(shè)泄水孔，保證墻后水的排出。
4設(shè)計(jì)計(jì)算
錨固段計(jì)算采用《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）公式，并取下述公式中的最大值。
（4.2-1）（4.2-2）
式中——最小錨固長度（m）；
K——錨桿的抗拔安全系數(shù)，依規(guī)范取2.2；
——錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值（kN）。
D——錨孔直徑（mm）；
——錨固段注漿體與地層間粘結(jié)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；
——錨固長度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)，按規(guī)范表7.5.2取值；
——錨固段注漿體與鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；
d——鋼筋直徑（mm）。
——采用2根或2根以上的鋼筋時(shí)，界面的粘結(jié)強(qiáng)度降低系數(shù)，取0.7；
另外依規(guī)范規(guī)定：為了安全和穩(wěn)定性的要求，錨桿的有效錨固長度除應(yīng)滿足公式計(jì)算的要求外，在土質(zhì)地層中，一般不應(yīng)小于5m。
按照以上設(shè)計(jì)加固方式、計(jì)算公式及依據(jù)地勘資料巖土參數(shù)進(jìn)行電算，計(jì)算結(jié)果見下表。
梅花馨園段擋墻錨桿計(jì)算結(jié)果表
錨桿序號(hào)（自上而下） 錨桿所受拉力（KN） 錨固段長度（m） 自由段長度（m）Φ28鋼筋根數(shù) 錨桿抗拔安全系數(shù)K
1 23 5 10 2 3.53
2 34 7 8 2 3.23
3 59 7 8 2 2.23
原擋墻經(jīng)錨桿加固后，錨桿能提供原擋墻水平拉力為112.0KN。在常水位條件下，加上擋墻自身提供的抗滑力355.02KN，合計(jì)抗滑力為467.02KN，而滑移力為347.07KN，則抗滑安全系數(shù)可以提高到1.35>[1.2]，滿足規(guī)范要求；在設(shè)計(jì)水位驟降條件下，加上擋墻自身提供的抗滑力275.38KN，合計(jì)抗滑力為387.38KN，而滑移力為303.97KN，則抗滑安全系數(shù)可以提高到1.27>[1.2]，亦可滿足規(guī)范要求。
5結(jié)論
錨桿及微型樁加固技術(shù)在水利水電工程的應(yīng)用越來越廣，尤其在施工場地狹小，不允許放坡開挖條件下，更能發(fā)揮其施工干擾性小的優(yōu)越性。使用該加固技術(shù)，既可減少臨時(shí)工程費(fèi)用，提高工程的施工安全和工程經(jīng)濟(jì)效益，亦能保證工期按時(shí)完成。
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