一种挡土墙侧向位移修复施工方法

摘要

本发明涉及一种挡土墙侧向位移修复施工方法，其特征在于在挡土墙墙背外侧土体内沿竖向钻设竖向取土孔，并插入双层压力平衡软管；在挡土墙墙面布设横向反力钢板和竖向反力钢板，在横向反力钢板和竖向反力钢板上分别设置横向拉结筋穿过孔和挡土墙顶压限位槽；在挡土墙外侧设置临时反力柱，反力柱与反力钢板之间设置顶压装置，向挡土墙施加斜向下的顶压力；在挡土墙与墙背外侧土体间设置横向拉结筋；在竖向取土的同时，对挡土墙施加斜向下的顶压力和横向拉接力；最后在挡土墙基础底部引斜向压浆孔，压浆形成固化补强体。本发明不但可以快速修复挡土墙的侧向位移，而且可以增强修复后挡土墙与墙背外侧土体的整体性，还可以提升挡土墙基础的承载能力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种挡土墙侧向位移修复施工方法，特别涉及一种可有效防控挡土墙位移修复过程中质量事故，并可恢复挡土墙侧向位移、增强挡土墙稳定性的挡土墙侧向位移修复施工方法。属于岩土工程领域，适用于挡土墙侧向位移修复工程。

背景技术

挡土墙是各类工程建设中常见的支挡结构形式，目前已广泛应用于公路、铁路、港口工程、建筑工程等领域。挡土墙在建成后主要承受自重、墙身外侧土体的土压力等荷载的作用，其中土压力存在水平向分力，当挡土墙自身稳定性不足时，会导致挡土墙发生侧向位移，进而引起挡土墙失稳，类似的工程事故已累见不鲜。

在现行设计中，针对侧移挡土墙的加固方法主要有预应力锚固、重力式翼墙、后跺式扶壁墙、喷射混凝土和预应力锚杆联合加固以及加紧喷射混凝土和预应力锚杆联合加固等。这些加固方法虽在适宜的工况下取得了良好的工程效果，但是加固方法的针对点主要是增强挡土墙的稳定性，难以同时满足恢复挡土墙的侧向位移、增强挡土墙整体性的目的，导致挡土墙补强加固后美观性差、难以满足环境要求高地区的要求。

已有一种锚锭板挡土墙侧向倾斜的加固处理结构，其特征在于包括以下施工步骤：开挖墙后土体，重新埋设地锚，张拉扶正挡土墙，分层填筑碾压墙后土体。该结构虽考虑了挡土墙侧向倾斜的恢复问题，但需开挖墙后土体，施工作业面较大；需重新布设加筋体，易造成加筋体浪费；开挖过程中挡土墙墙背土体易发生稳定性问题，施工作业难度大。

鉴于此，为有效避免挡土墙发生侧向位移、增强挡土墙与墙背外侧土体整体性、提升挡土墙基础的承载能力，目前亟待发明一种可恢复挡土墙已发生的侧向位移、增强挡土墙与墙背外侧土体整体性、提升挡土墙基础的承载能力的挡土墙侧向位移修复结构和施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可恢复挡土墙已发生的侧向位移、增强挡土墙与墙背外侧土体的整体性、提升挡土墙基础承载能力的挡土墙侧向位移修复施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案。

一种挡土墙侧向位移修复施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

（1）施工准备：计算挡土墙土压力，测试挡土墙的侧向、竖向位移量，准备好挡土墙侧向位移修复所需构件及施工设备；

（2）临时反力柱设置：在挡土墙外侧设置临时反立柱，临时反立柱柱脚通过地脚螺栓与地面连接；在临时反力柱面向挡土墙侧沿竖向设置1～2排斜向拉筋、背离挡土墙侧设斜向支撑钢柱；

（3）横向、竖向反力钢板铺设：在挡土墙墙面布设呈“十”字形相交的竖向反力钢板与横向反力钢板；竖向反力钢板在下，横向反力钢板在上；在竖向反力钢板与横向反力钢板相交部位的横向反力钢板上焊接四块条形钢板形成挡土墙顶压限位槽；在竖向反力钢板上预设横向拉结筋穿过孔，穿过孔孔径不小于横向拉结筋锚固体直径；

（4）横向拉结筋施工：在挡土墙墙面沿横向拉结筋穿过孔向墙背填料方向斜向引孔取土，插入横向拉结筋，随后向锚固段注浆；

（5）钻设竖向取土孔并平衡土压力：在挡土墙墙背外侧土体内钻设2~5排竖向取土孔，并同步插入双层压力平衡软管；双层压力平衡软管的内层管管腔侧壁不渗水，底部与封闭管尖密闭连接；双层压力平衡软管的外层管管腔侧壁设渗水孔，底部与封闭管尖密闭连接；在内层管管腔内设置一次注水管，内层管管腔与外层管管腔间隙内设置二次注水管；通过一次注水管同步向内层管管腔内压水平衡外侧土压力；

（6）顶压装置安装：在临时反力柱与挡土墙顶压限位槽之间设置顶压装置，顶压装置的两端分别为前部压力支座和后部压力支座，中间为压力千斤顶，在前部压力支座与压力千斤顶之间设球形接头；前部压力支座和后部压力支座分别与挡土墙墙面和临时反力柱紧密接触；顶压装置施加力的方向是斜向下方；

（7）挡土墙位移修复：待横向拉结筋锚固段浆液形成强度后，先通过二次注水管注水软化墙背外侧土体，再通过横向拉结筋施加张拉力，在施加张拉力的同时通过顶压装置对挡土墙施加顶压力，并逐步减小双层压力平衡软管内层管管腔的水压力；

（8）固化补强体施工：上述工序施工完成后，自挡土墙基础顶面沿挡土墙纵向布设斜向下的斜向压浆孔，斜向压浆孔的深度不小于挡土墙基础主要持力层的深度；引孔完成后同步通过斜向压浆孔向地基土内压浆，形成固化补强体，浆液压注范围涵盖挡土墙基础以下的主要持力土层；

（9）墙背管腔注浆：固化补强体形成强度后，先通过二次注水管向外层管管腔外侧的土体渗透注浆，形成浆液固化区；再通过一次注水管进行水下混凝土浇筑，填充内层管管腔，形成混凝土填充体；

（10）顶压力卸除：墙背内层管管腔内混凝土形成强度后，卸除顶压力，拆除临时反力柱和横向反力钢板，横向拉结筋及竖向反力钢板留置。

所述双层压力平衡软管的外层管采用外径与取土孔内径相同的橡胶管或PVC管或钢管，内层管采用橡胶管；在内层管的顶部设置密封盖头，封闭盖头中间设置一次注水管穿过孔；在外层管的侧壁沿纵向设置多排渗水孔，渗水孔沿环向每排设置2～3个；双层压力平衡软管在取土完成后立即插入孔内并施加不小于外侧土压力的水压力。

所述固化补强体浆液采用速凝水泥混凝土材料或高聚物材料；渗透注浆浆液采用低膨胀性的水泥浆或高聚物浆液。

所述横向拉结筋采用预应力锚索或预应力锚杆，其锚固段设于墙背稳定土体内，自由段范围涵盖墙背取土孔的横向宽度。

所述取土孔在挡土墙墙背外侧土体内沿平行于挡土墙方向设置2~5排，取土孔深度随取土孔与挡土墙间距离的增大逐渐减小。

本发明具有以下的特点和有益效果：

（1）在挡土墙墙背外侧土内进行引孔取土，通过改变取土孔深度和分布、控制引土孔内水压力、软化取土孔周边土体，既可在顶压前平衡墙后土压力，又可有效减小顶压时的墙后土压力值，还可降低施工对墙背土体的扰动。

（2）在挡土墙与墙背外侧土体间设置横向拉结筋，不但可以在挡土墙位移修复时对挡土墙施加横向拉力，而且可以在挡土墙位移修复完成后留在挡土墙内增强挡土墙的稳定性。

（3）在挡土墙基础底部进行注浆，可以有效提高挡土墙基础的承载能力，降低挡土墙后期发生侧向位移的可能性。

（4）在挡土墙墙面上设置横向和竖向反力钢板，可作为挡土墙顶压反力体，将局部顶压力分布到挡土墙墙墙面上，防止顶压力施加时挡土墙出现局部应力集中问题。

附图说明

图1是本发明一种挡土墙侧向位移修复施工结构示意图；

图2是图1顶压装置示意图；

图3是图1双层压力平衡软管横断面示意图；

图4是本发明一种挡土墙侧向位移修复施工流程示意图。

图中：1-临时反力柱，2-地脚螺栓，3-斜向拉筋，4-斜向支撑钢柱，5-竖向反力钢板，6-横向反力钢板，7-挡土墙顶压限位槽，8-横向拉结筋穿过孔，9-前部压力支座，10-后部压力支座，11-压力千斤顶，12-球形接头，13-横向拉结筋，14-锚固段，15-自由段，16-竖向取土孔，17-双层压力平衡软管，18-斜向压浆孔，19-固化补强体，20-封闭管尖，21-密封盖头，22-一次注水管穿过孔，23-内层管，24-外层管，25-渗水孔，26-一次注水管，27-二次注水管，28-浆液固化区，29-混凝土填充体，30-顶压装置，31-墙背外侧土体，32-挡土墙。

具体实施方式

本实施方式中反力钢板的切割和固定施工技术要求、横向拉结筋的施工技术要求、反立柱制作及安装施工技术要求等本实施例中不再赘述，重点阐述本发明涉及施工方法的实施方式。

图1是本发明一种挡土墙侧向位移修复施工结构示意图，图2是图1顶压装置示意图，图3是本发明一种挡土墙侧向位移修复施工流程图。参照图1～图3所示，本发明挡土墙侧向位移修复施工结构在挡土墙32墙背外侧土体22内钻设竖向取土孔16，并插入双层压力平衡软管17；在挡土墙32墙面沿横向和竖向分别设置横向反力钢板6和竖向反力钢板5；在横向反力钢板6和竖向反力钢板5上分别设置挡土墙顶压限位槽7和横向拉结筋穿过孔8；在挡土墙外侧设置临时反力柱1，反力柱1与反力钢板之间设置顶压装置30；在挡土墙32与墙背外侧土体22间设置横向拉结筋13；在挡土墙基础底部引斜向压浆孔18，压浆形成固化补强体19。

临时反力柱1采用梯形钢柱，由工字钢焊接而成，顶宽20cm，底宽100cm，与地面采用地脚螺栓2连接，地脚螺栓2采用直径42mm的高强螺栓；在临时反力柱1面向挡土墙32侧沿竖向设置1排斜向拉筋3；在临时反力柱1背向挡土墙32侧设斜向支撑钢柱4，斜向支撑钢柱4采用直径为300mm的圆形钢管。

在挡土墙32的墙面布设呈“十”字形相交的竖向反力钢板5与横向反力钢板6；竖向反力钢板5在下，横向反力钢板6在上；在竖向反力钢板5与横向反力钢板6相交部位的横向反力钢板6上焊接四块条形钢板形成挡土墙顶压限位槽7；在竖向反力钢板5上预设横向拉结筋13穿过孔，穿过孔孔径为130mm。竖向反力钢板5与横向反力钢板6均采用Q345B条形钢板，钢板厚20mm、宽300mm，相邻竖向反力钢板5间距为2m，相邻横向反力钢板6间距为4m。

顶压装置30沿挡土墙纵向等间距布设，相邻顶压装置30的间距为3m；顶压装置30的两端分别为前部压力支座9和后部压力支座10，中间为压力千斤顶11，在前部压力支座9与压力千斤顶11之间设球形接头12，顶压装置施加力的方向是斜向下方；压力千斤顶11采用液压千斤顶。

在挡土墙32墙面布设横向拉结筋穿过孔8，并斜向引孔取土，插入横向拉结筋13，随后向锚固段14注浆；横向拉结筋13采用直径32mm的Q345B螺纹钢筋，预应力锚杆长20m，其中锚固段14长8m，自由段15长12m。

在挡土墙32墙背外侧土体内设置两排竖向取土孔16，深度分别为6m、4m，相邻取土孔间距为2m；每设置一处取土孔后立刻将双层压力平衡软管17插入竖向取土孔16内，双层压力平衡软管17顶部露出地面100mm；双层压力平衡软管17的外层管24采用外径与取土孔内径相同的PVC管，内层管23采用橡胶管；在内层管23的顶部设置密封盖头21；封闭盖头21采用橡胶塞，其中间设置一次注水管穿过孔22；在外层管24的侧壁沿纵向设置多排渗水孔25，渗水孔25沿环向每排设置2个，竖向间隔0.5m；双层压力平衡软管17在取土完成后立即插入孔16内并施加不小于外侧土压力的水压力；一次注水管26和二次注水管27均采用直径10mm的PVC管。

待横向拉结筋13锚固段14浆液形成强度后施加张拉力，同步通过顶压装置30施加顶压力，同时逐步减小双层压力平衡软管17的内层管23内水压力。

自挡土墙基础顶面沿挡土墙纵向间隔1m均匀布设斜向压浆孔18，斜向压浆孔18的孔径为130mm，倾斜角度为30°~60°，长3m~5m；通过斜向压浆孔18向地基土内压浆，形成固化补强体19；注浆材料采用高聚物材料。

固化补强体19形成强度后，通过二次注水管27向外层管24外侧土体内注浆形成浆液固化区28，浆液采用高聚物材料；采用C25细石混凝土进行水下混凝土浇筑，填充墙背部位的内层管23管腔；形成混凝土填充体29。

墙背双层压力平衡软管17管腔内混凝土填充体29形成强度后，卸除顶压力，拆除临时反力柱1和横向反力钢板6，横向拉结筋13及竖向反力钢板5留置。

一种挡土墙侧向位移修复施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

（1）施工准备：计算挡土墙32土压力，测试挡土墙32的侧向、竖向位移量，准备好挡土墙侧向位移修复所需构件及施工设备；

（2）临时反力柱1设置：在挡土墙外侧设置临时反立柱1，临时反立柱1柱脚通过地脚螺栓2与地面连接；在临时反力柱1面向挡土墙32侧沿竖向设置2排斜向拉筋3、背离挡土墙32侧设斜向支撑钢柱4；

（3）横向反力钢板6、竖向反力钢板7铺设：在挡土墙32墙面布设呈“十”字形相交的竖向反力钢板7与横向反力钢板6；竖向反力钢板7在下，横向反力钢板6在上；在竖向反力钢板7与横向反力钢板6相交部位的横向反力钢板6上焊接四块条形钢板形成挡土墙顶压限位槽7；在竖向反力钢板7上预设横向拉结筋穿过孔8，穿过孔孔径不小于横向拉结筋13锚固体直径；

（4）横向拉结筋13施工：在挡土墙32墙面沿横向拉结筋穿过孔8向墙背填料方向斜向引孔取土，插入横向拉结筋13，随后向锚固段注浆；

（5）钻设竖向取土孔16并平衡土压力：在挡土墙墙背外侧土体内钻设2排竖向取土孔16，并同步插入双层压力平衡软管17；双层压力平衡软管17的内层管23管腔侧壁不渗水，底部与封闭管尖20密闭连接；双层压力平衡软管17的外层管24管腔侧壁设渗水孔25，底部与封闭管尖20密闭连接；在内层管23管腔内设置一次注水管26，内层管23管腔与外层管24管腔间隙内设置二次注水管27；通过一次注水管26同步向内层管23管腔内压水平衡外侧土压力；

（6）顶压装置30安装：在临时反力柱1与挡土墙顶压限位槽7之间设置顶压装置30，顶压装置30的两端分别为前部压力支座9和后部压力支座10，中间为压力千斤顶11，在前部压力支座9与压力千斤顶11之间设球形接头12；前部压力支座9和后部压力支座10分别与挡土墙32墙面和临时反力柱1紧密接触；顶压装置30施加力的方向是斜向下方；

（7）挡土墙32位移修复：待横向拉结筋13锚固段14浆液形成强度后，先通过二次注水管27注水软化墙背外侧土体，再通过横向拉结筋13施加张拉力，在施加张拉力的同时通过顶压装置30对挡土墙32施加顶压力，并逐步减小双层压力平衡软管17内层管23管腔的水压力；

（8）固化补强体19施工：上述工序施工完成后，自挡土墙32基础顶面沿挡土墙32纵向布设斜向下的斜向压浆孔18，斜向压浆孔18的深度不小于挡土墙32基础主要持力层的深度；引孔完成后同步通过斜向压浆孔18向地基土内压浆，形成固化补强体19，浆液压注范围涵盖挡土墙基础以下的主要持力土层；

（9）墙背管腔注浆：固化补强体19形成强度后，先通过二次注水管27向外层管24管腔外侧的土体渗透注浆，形成浆液固化区28；再通过一次注水管26进行水下混凝土浇筑，填充内层管23管腔，形成混凝土填充体29；

（10）顶压力卸除：墙背内层管23管腔内混凝土形成强度后，卸除顶压力，拆除临时反力柱1和横向反力钢板6，横向拉结筋13及竖向反力钢板5留置。