邊坡整治的注漿鋼花管樁加固設(shè)計(jì)方法

王 俊 生

(黃石市房地產(chǎn)管理局，湖北 黃石　435000)

?

邊坡整治的注漿鋼花管樁加固設(shè)計(jì)方法

王 俊 生

(黃石市房地產(chǎn)管理局，湖北 黃石435000)

針對(duì)云南省某土工格柵加筋邊坡出現(xiàn)的超限變形與失穩(wěn)跡象，對(duì)鋼花管樁注漿參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，給出了詳細(xì)的注漿工藝方法與參數(shù)，并采用極限平衡圓弧滑面法，按照邊坡靜力條件與地震條件的穩(wěn)定性要求，確定了注漿加固范圍。

鋼花管，邊坡，加筋土，注漿加固

0　引言

加筋擋土墻在邊坡工程中應(yīng)用較為廣泛[1]。由于地質(zhì)條件、填土材料、施工質(zhì)量的問(wèn)題，加筋擋土墻破壞的情況仍時(shí)有發(fā)生。近年來(lái)，注漿鋼花管技術(shù)在治理滑坡中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。在廣東省梅州—河源高速公路的工程中路基出現(xiàn)縱向裂縫和圓弧沉降裂縫，個(gè)別表現(xiàn)為錯(cuò)臺(tái)變形。鋼花管加固后效果良好，邊坡穩(wěn)定性要求、路基沉降要求滿足設(shè)計(jì)規(guī)定[2]。四川省高速公路也有應(yīng)用注漿鋼花管進(jìn)行路堤失穩(wěn)治理的工程實(shí)例，注漿鋼花管逐漸形成一套較為完整的方案[3，4]。但總的來(lái)說(shuō)，注漿鋼花管的應(yīng)用范圍還不明確，加固參數(shù)、加固設(shè)計(jì)以及施工工藝都還不夠規(guī)范。

云南某加筋擋土墻邊坡在施工過(guò)程中，場(chǎng)地沉降和邊坡變形局部過(guò)大，導(dǎo)致部分電纜溝、道路沉降和建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)位移，邊坡出現(xiàn)了破壞特征。對(duì)變形超限的原因進(jìn)行了分析，對(duì)注漿鋼花管加固處理參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，針對(duì)地層特點(diǎn)采用穩(wěn)定性分析確定了加固范圍。

1　工程概況

工程場(chǎng)址區(qū)上覆地層為第四系殘坡積粘性土(Qel+sl)，下部為三疊系(T3g3)的泥巖灰?guī)r與砂巖。地下水埋深深度為0.5 m～11 m，類型主要是松散巖類孔隙潛水，水流量比較小。

根據(jù)地質(zhì)勘察的調(diào)查研究，填方邊坡場(chǎng)區(qū)及其周圍沒(méi)有不良地質(zhì)作用。勘察提供的加筋土擋墻填土參數(shù)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。填方邊坡的設(shè)計(jì)斷面見(jiàn)圖1，部分?jǐn)嗝嬗捎谔钔粮叨容^高、地層軟弱，設(shè)計(jì)了抗滑樁+樁間擋板的方案。

表1　注漿參數(shù)計(jì)算土層性質(zhì)統(tǒng)計(jì)表

圖1　原加筋擋土墻典型設(shè)計(jì)斷面圖(K0+171斷面，單位：mm)

2　問(wèn)題分析

該工程邊坡部分坡段出現(xiàn)了沉降量與水平位移超限的情況，邊坡出現(xiàn)破壞跡象，有些坡體上出現(xiàn)多條張拉裂縫，嚴(yán)重威脅邊坡周圍的安全。分析其中存在的原因?yàn)椋?/p>

1)連日降雨造成雨水入滲，導(dǎo)致滑坡體的工程性質(zhì)減弱和滑坡體容重增大。云南普洱換流站填方邊坡出現(xiàn)滑動(dòng)跡象與當(dāng)?shù)啬杲涤炅枯^大和降雨時(shí)間較長(zhǎng)有著密不可分的關(guān)系；

2)在填方邊坡施工中設(shè)置碎石帶可以保證回填土的抗剪強(qiáng)度，并使得加筋土擋墻具有比較好的排水性能。由于在施工中未按要求摻入碎石，而填方邊坡在較大沉降量條件下排水通道產(chǎn)生錯(cuò)節(jié)、堵塞，產(chǎn)生了不利水壓力；

3)由填方與挖方邊坡構(gòu)成，填方邊坡由挖方區(qū)域棄土回填而成，土體液限較高，因此較難壓實(shí)[6]。施工過(guò)程中也沒(méi)有對(duì)地基土、回填土按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓實(shí)度控制，導(dǎo)致填方邊坡實(shí)際的綜合內(nèi)摩擦角小于設(shè)計(jì)選取的綜合內(nèi)摩擦角，降低了邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。

按照勘察獲取的填土參數(shù)重新進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到K0+171斷面：F靜力=1.163<1.3；F地震=0.924<1.1。不滿足穩(wěn)定性要求，需要進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

3　注漿鋼花管樁加固設(shè)計(jì)

3.1注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

1)注漿壓力p。按照地層抗力計(jì)算最大注漿壓力，滲透注漿計(jì)算結(jié)果不大于0.2 MPa。采用間隔時(shí)間注漿方法，可以達(dá)到比較好的加固效果。具體的做法是先注入漿液，等待漿液初凝再逐級(jí)提高注漿壓力，如此直至粘土層被劈裂。因此，劈裂壓力需要按照粘性土的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)式(1)：

pmax=γh′+σt

(1)

其中，h′為注漿位置以上土厚度，m；σt為土的抗拉強(qiáng)度，kPa,對(duì)于粘性土取為其粘聚力c值；γ為天然重度，kN/m3。

按照式(1)計(jì)算得到的場(chǎng)區(qū)填土的注漿壓力值pmax=442.8 kPa～737.6 kPa。初步選擇場(chǎng)區(qū)西南角處的劈裂注漿壓力為0.8 MPa，初次注漿壓力為0 MPa～0.2 MPa；場(chǎng)區(qū)東側(cè)的為0.6 MPa，初次注漿壓力為0 MPa～0.2 MPa。

2)注漿擴(kuò)散半徑r。鋼花管注漿在地層中呈柱面分布，按照柱面擴(kuò)散公式計(jì)算出來(lái)的擴(kuò)散半徑按式(2)計(jì)算：

(2)

其中，r為漿液的擴(kuò)散半徑，cm；r0為注漿管半徑；β為漿水的粘度比；t為注漿時(shí)間，s；n為孔隙率；K為滲透系數(shù)，cm/s；h為注漿壓力，cm。

查表得β=145；初步選定注漿累計(jì)時(shí)間為5 h；r0=8.9 cm；n根據(jù)勘察結(jié)果取1.187。采用迭代法計(jì)算得到r=108.3 cm～137.6 cm。

3)注漿量Q。滲透注漿的注漿量可以按式(3)確定：

Q=πr2hnα(1+η)

(3)

其中，α為有效灌注系數(shù)；1+η為損失系數(shù)，可查閱文獻(xiàn)[5]。對(duì)于該場(chǎng)區(qū)的土層，按照含碎石粘土來(lái)考慮，取α(1+β)=60%，則場(chǎng)區(qū)內(nèi)邊坡滲透注漿量Q=25.4 m3～67.6 m3。

當(dāng)采用二次注漿工藝，考慮漿液劈裂粘性土層。按文獻(xiàn)[5]的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)得到劈裂注漿量為Q=17.6 m3～31.4 m3。

3.2注漿加固區(qū)域確定

按照假定的注漿土的強(qiáng)度參數(shù)對(duì)原設(shè)計(jì)的邊坡進(jìn)行鋼花管注漿加固，確定注漿加固區(qū)范圍，待注漿結(jié)束后通過(guò)取樣試驗(yàn)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行校核。當(dāng)設(shè)置5排樁時(shí)，靜力條件和按8度地震條件得到的計(jì)算結(jié)果能夠滿足穩(wěn)定性要求。

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2　穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果圖(單位：m)

4　結(jié)語(yǔ)

采用注漿鋼花管樁對(duì)某加筋土邊坡進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，采用注漿計(jì)算公式確定了鋼花管樁注漿參數(shù)，并結(jié)合調(diào)研與文獻(xiàn)總結(jié)給出了詳細(xì)的注漿工藝方法與參數(shù)。采用穩(wěn)定性分析手段對(duì)加固區(qū)范圍進(jìn)行了確定，加固設(shè)計(jì)對(duì)于類似工程治理具有參考價(jià)值。

[1]郝哲,王介強(qiáng),劉斌.巖體滲透注漿的理論研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001,20(4):492-496.

[2]馬風(fēng)亞.鋼花管地基加固施工技術(shù)[J].山西建筑,2005,31(10):63-64.

[3]何永華,李治國(guó).鋼花管劈裂注漿施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2008(S1):254-256.

[4]張昕,蔣炳元.注漿鋼花管在土體加固工程中的應(yīng)用[J].湖南交通科技,2006,32(1):43-46.

[5]《巖土注漿理論與工程實(shí)例》協(xié)作組.巖土注漿理論與工程實(shí)例[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

The reinforcement design method of grouting steel pipe of slope remediation

Wang Junsheng

(HuangshiRealEstateAdministration,Huangshi435000,China)

According to the overrun deformation and instability signs of a geotechnical reinforced slope in Yunnan, this paper designed the steel pipe grouting parameters, gave detailed grouting process methods and parameters, and using the limit equilibrium circular slip surface method, in accordance with the stability requirements of slope static and seismic conditions, determined the grouting reinforcement scope.

steel pipe, slope, reinforcement soil, grouting reinforcement

1009-6825(2016)21-0077-02

2016-05-18

王俊生(1974- )，男，工程師

TU473.1

A