[发明专利]一种城墙内约束水平土压力的加固装置及其加固方法

说明书

本发明公开了一种城墙内约束水平土压力的加固装置及其加固方法，包括设置在城墙膨胀区域的预应力螺纹钢筋，城墙上开设有孔道，孔道的末端开设有锚固扩大腔，孔道的初端开设有张拉扩大腔；预应力螺纹钢筋的一端设置有锚固组件，预应力螺纹钢筋的另一端设置有张拉组件，本发明设有预应力螺纹钢筋、锚固钢垫板固定螺母、锚固钢垫板、固定锚具、锚固限位板固定螺母、锚固限位板、张拉钢垫板、加劲肋、钢垫圈和张拉锚具，能够约束城墙内部土体对城墙的水平土压力，解决城墙内水平土压力导致的城墙鼓胀甚至坍塌的安全问题，且对原城墙的扰动较小，对城墙结构造成的影响小，可广泛应用于城墙遗址结构的修缮加固工程，具有重要的工程价值。

技术领域

本发明属于城墙遗址加固保护技术领域，具体涉及一种城墙内约束水平土压力的加固装置及其加固方法。

背景技术

城墙在古代作为城市抵御外侵的防御性建筑，凝聚着无数古代劳动人民的智慧与血汗，也蕴含着城市或国家厚重的文化历史，由于上世纪城市建设的大规模开展，古代城墙遭到了严重破坏，现存的城墙能列入全部保护的实例已很少，因此我们更需要加强对现存城墙的保护和修缮加固，常见的城墙结构一般由内部的夯土和两侧的外包条石或砖砌体组成，由于建筑年代久远，城墙结构不可避免受到了不同程度的损伤，最显著的破坏是外包条石或砖砌体受到内部夯土水平土压力作用导致的鼓胀甚至坍塌。

目前，针对城墙的鼓胀和坍塌，常用的方法有内衬结构加固、压力注浆加固和锚杆加固，内衬结构加固是指利用强度较高的结构材料内衬在已损伤结构的内部，形成新老结构共同作用的复合结构，这种方法需把内部夯土挖开再浇筑内衬结构，对城墙内部破坏较大，施工量大，工期长，且内衬结构与原结构在力学性能上的差异导致不能确保新老结构的共同工作；压力注浆加固是指通过压力注浆，将水泥浆注入墙身附近夯土的各种裂缝中，水泥浆硬化使土体受挤压，增大了颗粒连接密度，提高了土体密实度、稳定性和强度，减少土体对城墙的作用，该方法虽不需要开挖土体，但是对原结构的补强效果不易把握，没有定量的数据提供，且该方法由于会对城墙内土体产生较大的膨胀力，导致城墙加剧鼓胀；锚杆加固是钻孔后将拉筋插入土体内再进行压力灌浆的方法，利用压力灌浆向土体中的扩散作用，使拉筋在全长范围内与土体粘结成一体，加强了内部夯土强度并限制其位移，此方法适用于小范围的墙体鼓胀情况，在处理大面积墙体鼓胀时会使用大量密集的锚杆，施工量较大，且对城墙造成较大的影响，违背了文物保护修缮加固中的最小干预原则，为此我们提出一种城墙内约束水平土压力的加固装置及其加固方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城墙内约束水平土压力的加固装置及其加固方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种城墙内约束水平土压力的加固装置，包括设置在城墙膨胀区域的预应力螺纹钢筋，所述城墙上对应膨胀区域开设有用于插入所述预应力螺纹钢筋的孔道，所述孔道的末端开设有锚固扩大腔，所述孔道的初端开设有张拉扩大腔；

所述预应力螺纹钢筋的一端设置有用于设置在所述锚固扩大腔内的锚固组件，所述预应力螺纹钢筋的另一端设置有用于设置在所述张拉扩大腔的张拉组件；

所述孔道内还设置有与所述锚固扩大腔和张拉扩大腔的注浆管，所述注浆管用于向所述锚固扩大腔和张拉扩大腔内注入浆液，将所述锚固扩大腔和张拉扩大腔内的锚固组件和张拉组件凝固固定。

优选的，所述锚固组件包括锚固钢垫板固定螺母、锚固钢垫板和固定锚具；

所述固定锚具设置在所述锚固扩大腔内的所述预应力螺纹钢筋末端，所述锚固钢垫板套设在所述预应力螺纹钢筋上，且所述锚固钢垫板设置在所述固定锚具的外侧，所述锚固钢垫板固定螺母螺纹设置在所述预应力螺纹钢筋上，且所述锚固钢垫板固定螺母用于将所述锚固钢垫板旋紧固定。

优选的，所述锚固组件还包括锚固限位板固定螺母和锚固限位板，所述锚固限位板固定螺母和所述锚固限位板设置在所述预应力螺纹钢筋上靠近所述锚固扩大腔的位置处，所述锚固限位板固定螺母用于将所述锚固限位板旋紧固定；

所述锚固限位板上开设有用于所述注浆管穿过的管孔。