浆砌毛石挡墙加固
李红良
摘?要：为了治理浆砌毛石挡墙开裂、松动的安全隐患，避免造成更大的安全隐患及经济损失，通过穿透毛石挡墙在岩层上钻孔植入锚杆，用槽钢作为格构梁将锚杆连接成为整体，在挡墙面层形成约束，达到加固效果。
关键词：毛石挡墙;外形系数;特征值;锚固长度
文章编号：2095-4085（2020）08-0104-02
1?概述
山西太钢鑫磊资源有限公司成品库北护坡挡墙建成于2012年底，高度14m，结构浆砌毛石挡墙。由于西侧9m远处石料开采产生振动及冬季养护原因，在2017年出现开裂松动，经过2018年观察，开裂松动继续发展。挡墙顶部东西两侧均为公司运输主干道，经常有大型车辆经过，如果不及时治理，开裂松散将更加严重，损毁面也继续扩大，治理难度加大，经济损失也成倍增加。
2?原因分析
（1）施工时间是冬季施工，夜间最低温度零下20℃多，多风，造成养护难度较大，强度没有达到设计要求，是隐患发生的根本原因。
（2）该护坡上方为道路，是公司的主要运输干道，大型车辆较多，对新建挡墙容易形成扰动，是导致挡墙开裂的直接原因。
（3）该挡墙道路西爆破清除石料作业，对挡墙有振动、冲击影响，且该段挡墙背后为岩层，没有缓冲层，震动影响更大。
3?资料收集及方案制定
查阅原施工资料：该段挡墙总高度14m，表面坡度为1 ∶0.3，上部宽度0.5m，底部宽4.2m，挡墙基础及背面为岩石。现场开裂位置在中上部，底部完好。
初步决定对中上部高8m、长度24m范围进行加固，通过钻机穿透挡墙在岩层钻孔100，2m间隔，纵向13排，横向5排;锚杆HRB335 25，在外端头焊接带丝螺栓，用槽钢14a进行连接，形成约束，通过缓慢高压注浆，使灰浆充分的渗透在开裂松散的缝隙内，使岩层、锚杆、格构梁、毛石粘结形成整体，从而达到加固的目的。
4?方案可靠性论证
经过现场勘察和经验及开裂松动深度，考虑到加固后灌浆形成整体后发挥的作用，以及成本考虑，锚杆承担的拉力按照1m厚挡墙完全损毁承担的拉力考虑。
单根锚杆承担拉力为F=1.35×2m×2m×1m×24kN/m3=129.6kN。
单根锚杆设计承载力为N=fyAs=300×12.5×12.5×3.14=147187.5N=147.2KN。
按照轴心受拉受力考虑，锚杆抗拉设计最大值取300N/mm2，
锚杆锚固设计长度：
la=afyftd 。
α为锚杆外形系数，取值0.14。
La=0.14×300/1.27×25=826.78mm，考虑到施工扰动及端头不适合做成弯钩及机械锚固：L=826.78mm×1.1/0.6=1515.76mm。
锚杆锚固段嵌入岩层中的有效锚固长度hr根据
ζ— —经验系数，对于永久性锚杆取0.8，
Rt— —锚杆抗拔承载力特征值，
f— —水泥砂浆和岩石的粘结强度特征值，按照软岩取值0.2MPa。
进行反算：hr=129.6kN/0.8/0.2/314=2.58m，
按照锚杆发生屈服时计算：hr=147.2kN/0.8/0.2/314=2.93m，
取较大值2.93m，乘以2倍的安全储备5.86m，最低10m处挡墙厚度10×0.3+0.8=3.8m，最后计算长度5.86+3.8=9.66m，考虑施工注浆饱满性及安全性本次施工锚杆长度为11m。
型钢选择：考虑到在型钢中心开孔连接螺栓及表面平整的美观性，选择槽钢为连接锚杆的格构梁。
直接选用槽钢14a，材质Q345 ，验算结果：
最大正弯矩（kN·m）：21.698强度计算最大应力（N/mm2）：256.706<f=310.000，
最大作用剪力（kN）：31.663抗剪计算应力（N/mm2）：44.469<fv=180.000，
整体稳定计算最大应力（N/mm2）：304.410<f=310.000。
最大挠度：5.50（mm）<容许挠度：11.11（mm）
验算满足。
5?施工过程中遇到的问题及处理方法
（1）在钻孔过程中，由于挡墙部分松散，有碎石塌落，导致钻孔作业不能正常进行，解决方案是在容易塌孔的挡墙段跟管，待钻孔完成插入锚杆及岩层注浆完后，拔出根管，再进行挡墙段注浆。
（2）在注浆的过程中连续注浆3吨水泥，没有灰浆溢出，分析钻孔有可能与岩石裂缝相通，解决办法是暂停注浆，待缝隙处灰浆初凝后再注，同时增大灰浆的粘稠度，边注边拔出注浆管，反复几次，灰浆外溢，即可。
6?应注意问题
（1）钻孔必须与水平面成向上的15-25度夹角，防止在注浆时灰浆倒流，同时在岩石脱落下拉时增大锚杆与钻孔口的摩擦力，更好的发挥锚杆的作用。
（2）锚杆端头的螺栓焊接及槽钢之间的焊接要做好防腐，避免外露部分生锈，失去约束能力。
（3）在没灰浆渗出的松散部分，必須人工进行修补，防止塌落伤人。
（4）在振动较大的地方，新施工的挡墙背后可以增加一定的碎石层，既可以形成过滤水层，又可以作为减震层。
（5）验收钻孔时，要求钻头平顺推进，不能产生冲击和抖动，钻具验送长度满足设计长度，退钻要求顺畅，且用要高压风吹扫干净后方可进行下一道工序。
（6）施工过程一定要做好两个记录：第一是钻孔记录，钻孔记录也是详细了解岩层性质的第一手勘探资料，是验证和调整时间方案的依据;第二是注浆记录，掌握每个钻孔的注浆记录，可以根据注浆量、注浆压力的变化，了解岩层是否暗洞、贯通缝隙等，及时作出方案调整，避免作出没有必要经济损失。
（7）格构梁间距要根据现场实际情况进行调整，尤其在拐弯处，根据弧度的大小适当的减少，让格构梁与挡墙紧密接触，形成整体，增强对挡墙的约束。
7?结?语
锚杆注浆加固施工，隐蔽性大，施工质量较难控制，且多在高空施工，不安全因素较多，为此，必须做好前期方案论证和施工安全措施;浆砌毛石挡墙为脆性结构，一旦发生开裂松散现象，尽早加固较为经济且质量更有保证。
参考文献：
[1]GB50010-2010，钢筋混凝土设计规范[S].
[2]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].
[3]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].
[4]GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].
