[发明专利]竖向预应力锚杆重力式复合挡墙及挡墙的设计与施工方法

权利要求书

1.一种竖向预应力锚杆重力式复合挡墙，包括设置在基岩层（11）上的浆砌块石墙体（4），其特征在于，浆砌块石墙体（4）、基岩层（11）沿同一竖直方向开有锚孔（12），锚孔（12）内设有锚杆（6），锚杆（6）与锚孔（12）之间填充水泥砂浆（7），锚孔（12）的顶端设有混凝土锚梁（2），混凝土锚梁（2）置于浆砌块石墙体（4）的上端，混凝土锚梁（2）上设有混凝土锚头（1）。

2.根据权利要求1所述的竖向预应力锚杆重力式复合挡墙，其特征在于，锚孔（12）沿公路方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的竖向预应力锚杆重力式复合挡墙，其特征在于，锚杆采用高强度精轨螺纹钢，锚杆置于浆砌块石墙体（4）内的部分为自由段，自由段缠两层沥青玻纤布后外部套缠PVC管。

4.一种上述任一权利要求所述的挡墙的设计与施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（Ⅰ）边坡重力式复合挡墙基本参数的确定：根据重力式挡墙设计规范和待治理边坡坡形、坡高、坡体厚度及场地空间条件，确定预应力锚杆重力式复合挡墙底面宽度B、顶面宽度D及挡墙高度H；

（Ⅱ）测位放线及基槽开挖：根据边坡重力式复合挡墙基本参数，在边坡坡脚位置，保留施工面宽度，确定浆砌块石墙体的底面宽度，坡脚处沿平行公路方向石灰放线，标记出基槽开挖的宽度，并进行开挖；

（Ⅲ）单位长度复合挡墙的预应力锚杆位置与预应力大小的确定：

（1）当满足抗倾覆所需预应力大于满足抗滑所需预应力时，锚杆施加的预应力F及锚杆的位置Z_F为：

F=[B3(K0+1)YEEcosα+B2[σ]-(Esinα+G)],]]>

ZF=K0EcosαYE-EsinαB-GZGB3(K0+1)YEEcosα+B2[σ]-(Esinα+G);]]>

（2）当满足抗滑所需预应力大于满足抗倾覆所需预应力时，锚杆施加的预应力F及锚杆的位置Z_F为:

F=EKccosαμ-(Esinα+G),]]>

ZF=K0EcosαYE-EsinαB-GZGEKccosαμ-Esinα-G;]]>

其中，K₀为挡墙抗倾覆整体稳定系数，K_c为挡墙沿基底抗滑稳定系数，B为挡墙的底部宽度，Y_E为下滑推力作用点至挡墙底部的高度，E为滑坡的下滑推力，G为挡墙自重，Z_G为重力作用点至墙趾的距离，α为下滑推力与水平线的夹角，[σ]为基底容许承载力，μ为基底摩擦系数；

（3）复合挡墙锚杆预应力设计值F’与纵向间距的确定:

(a)对锚杆预应力值进行安全系数修正，修正办法是根据边坡工程的重要性和规模、边坡失稳的后果及整合难易程度综合因素，并依据行业规范确定边坡安全系数K’，其中K’=1.30～1.35，取待治理边坡安全系数K’作为锚杆预应力的安全修正系数，以此确定单位长度复合挡墙锚杆预应力设计值，即F’=K’*F;

(b)根据锚杆的抗拔力N’及单位长度复合挡墙锚杆预应力设计值F’,确定锚杆的纵向间距d：

d=N′F′;]]>

（Ⅳ）锚杆钻孔和浆砌墙体:在开挖好的基槽沿挡墙的内侧按上述预应力锚杆的位置进行钻孔,锚杆钻孔完成后，对就近采取的块石稍作打磨后，用水泥砂浆开始砌筑；

（Ⅴ）将锚杆插入钻孔，进行灌浆锚固；

（Ⅵ）锚杆预应力张拉与锁定：当墙体达到设计强度100%、锚固段强度达到80%、混凝土垫板达到100%设计强度后，进行预应力锚杆的张拉与锁定，在张拉过程中保证墙体受力均匀,采用变形缝为单位实施张拉作业，对每个变形缝段内的锚杆同时进行张拉，统一号令，每级的张拉与最终的锁定控制在同一时间完成，在预应力张拉至大于锚杆预应力设计值，稳定后，再卸载拉力至设计值，稳定后拧紧螺母进行锁定，锁定完成后用混凝土将锚头封闭。