注漿加固邊坡的設(shè)計與施工

1、注漿加固邊坡的設(shè)計與施工作者：趙靜胡波來源：科技視界2012年第22期趙靜胡波（寧陵縣農(nóng)村公路管理所河南寧陵476700）【摘要】邊坡是自熱或人工形成的斜坡，是工程活動中的不可避免的地質(zhì)環(huán)境，在公路 工程中更是經(jīng)常遇到。邊坡泥石流作為全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一嚴(yán)重危害到了國家財產(chǎn)和人們 生命安全，合適的處理邊坡穩(wěn)定性是一項重大課題。本文對采用注漿加固技術(shù)處理邊坡穩(wěn)定性 做了詳細(xì)分析，對其基本概念、應(yīng)用、漿液性質(zhì)、施工工藝做了介紹?！娟P(guān)鍵詞】邊坡穩(wěn)定；邊坡注漿；施工工藝1注漿加固技術(shù)的概念和分類注漿加固技術(shù)是利用液壓或者氣壓將凝固的漿液注入物體裂縫或者空隙中，以此來改變物 體的物理性質(zhì)，滿足建筑的工

2、程需要。灌漿法是解決工程問題的一個重要的手段，很多不能滿 足要求的物體都可以通過灌漿法來解決。在公路邊坡注漿加固中，主要是對巖層和土體進(jìn)行處 理，通過注漿使得巖石和土體強(qiáng)度大大提高，改變巖石的力學(xué)性能，增強(qiáng)巖土的穩(wěn)定性。注漿法的分類方法有很多，可以按照解決的工程問題、漿液材料、注漿對象、漿液分布狀 態(tài)、注漿功能等進(jìn)行分類。但不管那一類，其性質(zhì)都是為了減小物體的滲透性和提高物體的力 學(xué)強(qiáng)度以及變形能力，所以都可以歸屬到防滲注漿和加固注漿兩大類的范疇。2注漿加固技術(shù)在邊坡處治中的應(yīng)用總體來說引起邊坡失穩(wěn)的原因有兩個方面，一種是由于邊坡的原有平衡狀態(tài)被外界因素破 壞而產(chǎn)生滑動，例如邊坡下部開挖或者上

3、部加荷等會造成這種破壞的產(chǎn)生。另一種是邊坡土體 抗剪強(qiáng)度參數(shù)因外界影響變小而失穩(wěn)，如地下水過高。這兩種原因都造成了邊坡的下滑力超過 了邊坡的抗剪強(qiáng)度提供的阻力，以致對邊坡造成危害。注漿加固邊坡就是要達(dá)到一方面使邊坡 坡體的抗剪強(qiáng)度提高、減小坡體的滲透性，從而提高地基承載力、減小水壓力等；另一方面提 高潛在滑面的抗剪強(qiáng)度，消除邊坡破壞的隱患。注漿加固技術(shù)在邊坡的加固中主要有兩個方面的應(yīng)用：一方面對于有崩滑堆積體、巖溶堆積體以及松動巖體構(gòu)成的極易滑動的邊坡、由于開挖形 成的多卸荷裂縫邊坡，通過對坡體注入水泥砂漿來固結(jié)坡體，提高強(qiáng)度，避免邊坡地基的不均 勻沉降，防止滑裂面的出現(xiàn)。另一方面是對于正處于

4、滑動的坡體、存在潛在危害的或者不穩(wěn)定的滑坡，注漿加固技術(shù)可 以通過對滑帶壓力注漿以提高滑動面的抗剪強(qiáng)度，提高邊坡的整體穩(wěn)定性，這是邊坡滑帶改良 的一種技術(shù)。3注漿材料以及漿液的性質(zhì)注漿工程中的漿液是由主劑、溶劑以及其他外加劑按照一定的比例而成的混合液體。漿材 是漿液的主劑，材料的好壞直接影響著工程的成敗以及造價。3.1注漿材料的性質(zhì)目前注漿材料應(yīng)用較多的是化學(xué)類漿材和粒狀漿材兩大類?；瘜W(xué)漿材在配成漿液后會發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，主要成分有水玻璃類的材料和有機(jī)高分子類材料；粒狀材料是指水泥、粘土、砂、 粉煤灰等，有屬于非化學(xué)類材料。3.2注漿漿液的性質(zhì)漿液的滲入性，漿液的滲入性是指漿液穿過空隙的能力，這

5、種性能直接影響漿液的擴(kuò)散能 力，滲入性和所用的灌漿原理和漿液的品種有關(guān)。采用粒狀材料注漿時，顆粒越小，流動性就 越好滲入能力也越強(qiáng)，但同時導(dǎo)致漿液的粘度增加，漿液變稠反過來又會影響滲入能力，在實(shí) 際配漿時要找到一個合適點(diǎn)，真確的確定材料的粒度。還要注意，如果注漿時巖土層空較大， 或者地下水位較高，好的流動性、滲入性能的漿液就不會產(chǎn)生很好的加固效果，具體應(yīng)用時要 結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計施工。漿液的穩(wěn)定性，主要是指漿液的化學(xué)穩(wěn)定性，要保證漿液不會發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，影響 漿液的基本性質(zhì)。粒狀材料的穩(wěn)定性是指水泥漿和砂漿的分層性和析水性。水泥漿和水泥砂漿 是一種不穩(wěn)定的懸浮體系，顆粒容易沉淀。穩(wěn)定性較

6、差的漿液施工后會導(dǎo)致上下層強(qiáng)度不均， 灌漿通道堵塞，影響灌漿效果。漿液的結(jié)石率，結(jié)石率是指漿液最初體積與凝固后體積之比。強(qiáng)度指標(biāo)滿足的情況下，結(jié) 石率越高加固效果就越好，影響結(jié)石率的因素有析水沉淀和漿液自身體積收縮兩種。在漿液中 摻入高塑性粘土和降低含水量可以有效的提高漿液的結(jié)石率。漿液的強(qiáng)度特性，漿液的強(qiáng)度越高，改善巖土的效果就越好。為了增加漿液的強(qiáng)度除了使 用強(qiáng)度較高的材料外，還要考慮灌漿后的結(jié)石網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、漿液的含水量、漿液的摻合料、水泥 漿的攪拌時間、注漿壓力等。漿液的耐久性，在巖土中注入漿液后，會由于特殊的自然環(huán)境、養(yǎng)護(hù)條件差、水壓力的長 期作用、化學(xué)腐蝕等使?jié){液灌注后力學(xué)特性降低，嚴(yán)

7、重時甚至使加固效果消失無效，耐久性的 研究是一個非常重要的方面。研究表明注漿體在干濕條件的變化下最容易遭到破壞，其強(qiáng)度呈 下降趨勢。4邊坡注漿的加固施工4.1注漿施工前期工作施工前要進(jìn)行原位現(xiàn)場調(diào)查，包括土質(zhì)、地下水、周圍環(huán)境、地下埋設(shè)物。調(diào)查結(jié)束后進(jìn) 行現(xiàn)場的原位注入試驗(yàn)，檢測漿液是否達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期效果。通過調(diào)查和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 設(shè)計，選擇合適的配合比參數(shù)，策劃制定施工計劃，施工時要按照計劃順序施工。施工計劃通 常包括施工工藝、施工材料、施工進(jìn)度、施工組織管理等。4.2注漿的施工管理為了使地層內(nèi)產(chǎn)生固結(jié)物，要對注入量、注漿壓力和凝膠時間等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制管理。注漿法中使用的漿液目前還只限

8、于水玻璃類漿液，其他有毒物或者氟化物不能使用；注漿 地點(diǎn)周圍地下水和公共水域應(yīng)維持在一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)掌握底層的性質(zhì)、水質(zhì)狀況；注漿 產(chǎn)生的廢棄水排向公共水域時，水質(zhì)要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；要時刻主要注漿過程中漿液是否對地 下水造成污染。如果采用純水泥漿液就可以避免上述問題的出現(xiàn)。4.3注漿施工的常用方法注漿方法按照注入方式可以分為鉆桿法、花管法、雙層管雙栓塞法、同步注漿法、壓實(shí)注 漿法、布袋注漿法、高壓噴射攪拌法等。4.4邊坡注漿施工的一般要求施工的整個過程大致可以分為施工組織、鉆孔漿液配制、注漿，具體實(shí)施時有以下要求：造孔采用的機(jī)械回轉(zhuǎn)或者潛孔錘鉆進(jìn)時，不能采用泥漿護(hù)壁。干鉆土體比較合適，巖體

9、時 采用清水或者空氣進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中要對地質(zhì)狀況進(jìn)行編錄，尤其是洞穴、塌孔、掉塊、漏水等進(jìn)行詳細(xì)記錄。雙管法時漿液從內(nèi)管壓入，外管返漿，通過返漿管檢查止?jié){效果、測壓以及注漿壓力。單管法注漿要利用鉆桿直接向試段輸漿，利用膠塞止?jié){。采用自上而下分段注漿時，每段適宜取4m，孔口至地面以下留空2m左右。5注漿效果評價與邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算注漿完成后為了檢驗(yàn)是否達(dá)到了設(shè)計要求和預(yù)期效果，要對整個注漿區(qū)域進(jìn)行性能評價。 注漿效果的評價方法有很多?？梢圆捎渺o態(tài)力學(xué)檢驗(yàn)法、動力測試評價法、電探法以及化學(xué)分 析等確定。靜態(tài)力學(xué)檢驗(yàn)法主要通過對注漿后的巖體作靜力學(xué)試驗(yàn)，也可以通過取樣在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行 巖土的參數(shù)確定，從而得到強(qiáng)度指標(biāo)，這種方法直接可信，但是要大面積檢驗(yàn)花費(fèi)較貴。動力測試評價法是利用動力學(xué)測試技術(shù)通過對邊坡注漿前后的動力參數(shù)進(jìn)行相互比較來評 價加固效果。目前超聲波法應(yīng)用較多，在注漿時在加固區(qū)設(shè)置測試孔，然后用聲波對注漿前后 的區(qū)域進(jìn)行檢測，得到縱橫波速、動彈性模量、動剪切模量、動泊松比等，對加固后的巖土進(jìn) 行評價。目前邊坡注漿工程中一般采用動力學(xué)測試方法并結(jié)合鉆探取樣對注漿效果進(jìn)行評價?！緟⒖嘉墨I(xiàn)