注漿加固邊坡的設(shè)計(jì)與施工

趙 靜 胡 波

（寧陵縣農(nóng)村公路管理所 河南 寧陵 476700）

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(lái)改變物體的物理性質(zhì)，滿足建筑的工程需要。 灌漿法是解決工程問(wèn)題的一個(gè)重要的手段，很多不能滿足要求的物體都可以通過(guò)灌漿法來(lái)解決。 在公路邊坡注漿加固中，主要是對(duì)巖層和土體進(jìn)行處理，通過(guò)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(wèn)題、漿液材料、注漿對(duì)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(lái)說(shuō)引起邊坡失穩(wěn)的原因有兩個(gè)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(dòng)，例如邊坡下部開(kāi)挖或者上部加荷等會(huì)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(guò)高。 這兩種原因都造成了邊坡的下滑力超過(guò)了邊坡的抗剪強(qiáng)度提供的阻力，以致對(duì)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(gè)方面的應(yīng)用：

一方面對(duì)于有崩滑堆積體、巖溶堆積體以及松動(dòng)巖體構(gòu)成的極易滑動(dòng)的邊坡、 由于開(kāi)挖形成的多卸荷裂縫邊坡，通過(guò)對(duì)坡體注入水泥砂漿來(lái)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(duì)于正處于滑動(dòng)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(guò)對(duì)滑帶壓力注漿以提高滑動(dòng)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(jià)。

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。 化學(xué)漿材在配成漿液后會(huì)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(guò)空隙的能力，這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(shí)，顆粒越小，流動(dòng)性就越好滲入能力也越強(qiáng)， 但同時(shí)導(dǎo)致漿液的粘度增加，漿液變稠反過(guò)來(lái)又會(huì)影響滲入能力，在實(shí)際配漿時(shí)要找到一個(gè)合適點(diǎn)，真確的確定材料的粒度。 還要注意，如果注漿時(shí)巖土層空較大，或者地下水位較高，好的流動(dòng)性、滲入性能的漿液就不會(huì)產(chǎn)生很好的加固效果，具體應(yīng)用時(shí)要結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)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(huì)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)定性較差的漿液施工后會(huì)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(shí)間、注漿壓力等。

漿液的耐久性，在巖土中注入漿液后，會(huì)由于特殊的自然環(huán)境、養(yǎng)護(hù)條件差、水壓力的長(zhǎng)期作用、化學(xué)腐蝕等使?jié){液灌注后力學(xué)特性降低， 嚴(yán)重時(shí)甚至使加固效果消失無(wú)效，耐久性的研究是一個(gè)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(shì)。

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(chǎng)調(diào)查，包括土質(zhì)、地下水、周?chē)h(huán)境、地下埋設(shè)物。 調(diào)查結(jié)束后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的原位注入試驗(yàn)，檢測(cè)漿液是否達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。 通過(guò)調(diào)查和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，選擇合適的配合比參數(shù)，策劃制定施工計(jì)劃，施工時(shí)要按照計(jì)劃順序施工。 施工計(jì)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(duì)注入量、注漿壓力和凝膠時(shí)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?chē)叵滤凸菜驊?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(shí)，水質(zhì)要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)； 要時(shí)刻主要注漿過(guò)程中漿液是否對(duì)地下水造成污染。如果采用純水泥漿液就可以避免上述問(wèn)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(gè)過(guò)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(shí)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(shí)，不能采用泥漿護(hù)壁。 干鉆土體比較合適，巖體時(shí)采用清水或者空氣進(jìn)行鉆進(jìn)。

鉆進(jìn)過(guò)程中要對(duì)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(shí)漿液從內(nèi)管壓入，外管返漿，通過(guò)返漿管檢查止?jié){效果、測(cè)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(shí)，每段適宜取4m，孔口至地面以下留空2m 左右。

5 注漿效果評(píng)價(jià)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(jì)要求和預(yù)期效果，要對(duì)整個(gè)注漿區(qū)域進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。 注漿效果的評(píng)價(jià)方法有很多。 可以采用靜態(tài)力學(xué)檢驗(yàn)法、動(dòng)力測(cè)試評(píng)價(jià)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(guò)對(duì)注漿后的巖體作靜力學(xué)試驗(yàn)，也可以通過(guò)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(dòng)力測(cè)試評(píng)價(jià)法是利用動(dòng)力學(xué)測(cè)試技術(shù)通過(guò)對(duì)邊坡注漿前后的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行相互比較來(lái)評(píng)價(jià)加固效果。 目前超聲波法應(yīng)用較多，在注漿時(shí)在加固區(qū)設(shè)置測(cè)試孔，然后用聲波對(duì)注漿前后的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，得到縱橫波速、動(dòng)彈性模量、動(dòng)剪切模量、動(dòng)泊松比等，對(duì)加固后的巖土進(jìn)行評(píng)價(jià)。 目前邊坡注漿工程中一般采用動(dòng)力學(xué)測(cè)試方法并結(jié)合鉆探取樣對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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