小導(dǎo)管注漿與重力式抗滑墩加固漿砌片石擋墻技術(shù)

沈 鵬 曹升亮 唐 豹

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065； 2.深圳高速公路股份有限公司，廣東 深圳 518000)

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小導(dǎo)管注漿與重力式抗滑墩加固漿砌片石擋墻技術(shù)

沈 鵬1曹升亮1唐 豹2

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065； 2.深圳高速公路股份有限公司，廣東 深圳 518000)

以廣東深圳某高速公路為例，結(jié)合注漿技術(shù)加固土體的原理，分析了擋墻的變形原因，介紹了小導(dǎo)管注漿結(jié)合抗滑支墩的加固技術(shù)，闡述了施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)果表明：該技術(shù)在加固高漿砌片石擋墻中有很好的效果。

漿砌片石，小導(dǎo)管注漿，錨固，滑移

漿砌片石作為一種方便經(jīng)濟(jì)的建筑材料，大量應(yīng)用于擋土墻工程，由于材料本身比較松散，施工時(shí)質(zhì)量控制不嚴(yán)格，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)灰漿不飽滿、墻體開裂的現(xiàn)象，加之雨水下滲，漿砌片石墻內(nèi)材料粘結(jié)力減小，墻后填土抗剪強(qiáng)度折減，在行車荷載的反復(fù)作用下，極易出現(xiàn)擋墻頂部滑塌的危險(xiǎn)[1]。根據(jù)深圳某高速漿砌片石擋土墻災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，部分段落擋土墻存在墻體開裂、鼓包、滲水的病害，考慮到深圳雨季即將到來，為了防止擋墻出現(xiàn)突然垮塌，提高擋墻的整體穩(wěn)定性，經(jīng)方案比選，決定對(duì)存在重要災(zāi)害隱患的7處擋土墻采用小導(dǎo)管注漿與重力式抗滑墩支撐的綜合治理方法。

1 工程概況

工點(diǎn)設(shè)計(jì)行車時(shí)速為80 km/h，總里程達(dá)28.92 km，擋土墻加固工程7個(gè)工點(diǎn)位于樁號(hào)YK52+104～YK58+430之間，本文以擋墻YK52+104為例介紹小導(dǎo)管注漿與重力式抗滑墩綜合技術(shù)治理方法，該段擋墻長(zhǎng)76.5 m，高3.0 m～10.4 m，平均高度7 m，屬半路基半橋梁的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示；墻體出現(xiàn)了不同程度的開裂和鼓包(見圖2)，其中勾縫的砂漿粘結(jié)力嚴(yán)重不足，強(qiáng)度低，砌塊間咬合摩擦欠佳，加之7月份～9月份為該地區(qū)臺(tái)風(fēng)高峰期，伴隨臺(tái)風(fēng)有大量降雨，日最大降雨量可達(dá)385.55 mm，臺(tái)風(fēng)期降雨量可達(dá)689 mm，因此該擋墻目前處于較不穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降水等作用下，發(fā)生頂部滑塌的可能性大。

2 擋墻變形原因分析

2.1 地表水與地下水影響

本段擋墻墻腳及墻頂公路內(nèi)側(cè)均為自然山體邊坡，坡面水直接滲入填土體內(nèi)部，由于擋墻排水設(shè)施不暢，導(dǎo)致水分不能及時(shí)排出墻體，巖土體迅速處于充水狀態(tài)，在持續(xù)降雨歷程中，致使非飽和土體轉(zhuǎn)化為飽和土體，導(dǎo)致土體容重增大、抗剪強(qiáng)度降低。此外，地表水下滲和地下水形成滲流場(chǎng)，產(chǎn)生滲流荷載，兩者的共同作用對(duì)擋墻穩(wěn)定極為不利。

2.2 車輛荷載的影響

本擋墻所在路段在兩個(gè)車流量較大的出入口之間，深圳方向(擋墻所在側(cè))貨柜車數(shù)量近年來增長(zhǎng)迅速，重載車輛反復(fù)作用于行車道引起路基沉降，產(chǎn)生側(cè)向應(yīng)力導(dǎo)致超車道擋墻局部鼓包隆起，墻面出現(xiàn)裂縫。

2.3 擋墻排水設(shè)施失效

擋墻泄水孔應(yīng)沿著橫豎兩個(gè)方向設(shè)置，其間距宜取2.0 m～3.0 m，結(jié)構(gòu)背面應(yīng)設(shè)置反濾層。該段擋土墻體雖設(shè)置了泄水孔，設(shè)置距離及密度符合要求，但部分泄水孔呈反坡向設(shè)置，大多數(shù)已經(jīng)失效，不能正常向外排水。從外露面觀察，砌體砂漿填塞嚴(yán)重不飽滿或未進(jìn)行砂漿填塞，砌體施工質(zhì)量欠佳；墻體個(gè)別泄水孔有泥沙流出，表明反濾層設(shè)置不合理或根本未設(shè)置。

3 加固方案設(shè)計(jì)與施工

3.1 設(shè)計(jì)思路

通過對(duì)擋墻出現(xiàn)病害原因的分析，結(jié)合墻體破壞現(xiàn)狀，采用小導(dǎo)管注漿和重力式抗滑墩支撐的處理方案。漿砌片石擋墻在失穩(wěn)狀態(tài)下，極易因?yàn)橥饨鐢_動(dòng)而引起突然的垮塌，若在沒有外部支護(hù)的狀態(tài)下采用鉆機(jī)鉆孔可能會(huì)引起墻體局部失穩(wěn)，因此設(shè)計(jì)過程中首先要在墻體外設(shè)置抗滑墩確保墻體在鉆孔時(shí)不用產(chǎn)生大的位移[2]。小導(dǎo)管注漿加固土體有滲透壓密和劈裂作用。滲透壓密作用是指對(duì)擋墻后松軟土體，通過注漿從內(nèi)部滲透入土體中，使得漿液與土體顆粒相結(jié)合，將土體粘固成一個(gè)整體，改變土體的物理力學(xué)性質(zhì)，提高c,φ值。劈裂作用是指利用高壓將濃稠的漿液通過鉆孔強(qiáng)行擠向土體，將被加固土體擠實(shí)、壓密，當(dāng)注漿壓力達(dá)到一定值，在土體較薄弱的部分漿液克服巖土體的初始應(yīng)力和抗壓強(qiáng)度發(fā)生劈裂，漿液通過劈裂縫滲入土體，使土體產(chǎn)生擠密和膠結(jié)[3]。

圖3中，編號(hào)①～⑧代表抗滑支墩，抗滑墩之間采用30 cm×40 cm鋼筋混凝土框架梁連接，并在框架梁交叉點(diǎn)及兩側(cè)各1 m處設(shè)置注漿孔。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.2.1 重力式抗滑墩

現(xiàn)行規(guī)范中沒有對(duì)該類抗滑墩截面尺寸的計(jì)算方法，在設(shè)計(jì)中參照重力式擋土墻的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)不同漿砌片石擋墻高度確定抗滑墩的尺寸與承載力?？够蘸涂蚣芰簽殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，主筋采用Φ28 mm的HRB400螺紋鋼，箍筋采用Φ10 mm的HPB235光圓鋼筋，墩體采用C20混凝土澆筑。

3.2.2 小導(dǎo)管注漿加固

小導(dǎo)管選用φ42 mm，長(zhǎng)度為6 m的無縫鋼管，沿其軸向每15 cm開一對(duì)φ6 mm的出漿孔，孔呈梅花狀布置，上部1 m處不設(shè)注漿孔。注漿采用R42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶1的純水泥漿。

鉆孔注漿量Q是設(shè)計(jì)過程中重要的參數(shù)，它對(duì)注漿工程及造價(jià)具有重要的影響，如果計(jì)算Q值不符合實(shí)際情況，還將降低注漿效果甚至導(dǎo)致注漿失敗。Q值可按規(guī)范中理論公式進(jìn)行估算，但選用參數(shù)必須經(jīng)試驗(yàn)確定，本文計(jì)算結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)確定鉆孔注漿量。注漿量可參照式(1)計(jì)算[4]:

Q=πR2Lnαβ

(1)

其中，R為漿液擴(kuò)散半徑，m；L為注漿管長(zhǎng)，m；n為地層孔隙率砂礫回填土，取20%；α為地層填充系數(shù)，一般取0.8；β為漿液消耗系數(shù)，一般取1.1～1.2。

計(jì)算單根小導(dǎo)管設(shè)計(jì)注漿量Q=0.552 m3。

3.3 施工關(guān)鍵技術(shù)

1)施工前對(duì)擋墻墻身裂縫進(jìn)行勾縫抹漿，確保注漿時(shí)漿液不會(huì)滲出墻體。支墩基礎(chǔ)根據(jù)墻高向下開挖一定深度，基礎(chǔ)采用片石混凝土填筑，基礎(chǔ)以上墻身采用C20混凝土澆筑?？够蘸髩γ婢o貼原漿砌片石墻體施工，抗滑墩基礎(chǔ)開挖應(yīng)采取跳躍式開挖，并隨時(shí)觀察墻體的變形，確保在開挖過程中原擋墻的穩(wěn)定性。

2)在相鄰抗滑墩之間澆筑框架梁，并標(biāo)注小導(dǎo)管注漿位置，在基礎(chǔ)上臺(tái)身中預(yù)埋水泥預(yù)制排水管，確保擋墻排水順暢，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙規(guī)定施工，注意施工安全，雨天應(yīng)有專人觀察墻體是否有裂縫或鼓包。

3)在進(jìn)行小導(dǎo)管注漿之前，需選擇3個(gè)鉆孔進(jìn)行注漿壓力與注漿量試驗(yàn)，觀察墻體是否有冒漿，記錄注漿時(shí)間、注漿量、注漿壓力，確定合理的注漿參數(shù)。

4)導(dǎo)管安放完成后開始注漿，注漿前對(duì)所有孔眼安裝止?jié){塞，同時(shí)對(duì)管口與孔口側(cè)進(jìn)行密封處理。水泥漿液采用拌和機(jī)制漿，采用液壓注漿機(jī)將漿液注入導(dǎo)管鋼管內(nèi)，注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確定合理的注漿參數(shù)。

5)注漿分兩步完成，當(dāng)?shù)谝淮巫{的漿液初凝后，時(shí)間大約在40 min～60 min后進(jìn)行第二次注漿，以使導(dǎo)管填充密實(shí)?？紤]到擋土墻面裂縫較多，注漿壓力不宜過大，取1.0 MPa為注漿終壓。

6)在注漿過程中，如發(fā)生漿液從其他孔流出的現(xiàn)象，發(fā)生串漿時(shí)，在有多臺(tái)注漿機(jī)的條件下，應(yīng)同時(shí)注漿，無條件時(shí)應(yīng)將串漿孔及時(shí)堵塞。單液注水泥漿壓力突然升高，則可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。發(fā)現(xiàn)堵管時(shí)，要敲打或滾動(dòng)以疏通注漿管，無法疏通時(shí)要拆管。

4 加固效果評(píng)價(jià)

在施工過程中和施工后對(duì)擋墻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括擋墻的水平位置與豎向位移[5]。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在加固后擋墻位移趨于穩(wěn)定，加固效果顯著。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖如圖4所示，水平位置監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5所示。

擋墻位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)監(jiān)測(cè)14次，監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)水平位移變化值在-1.0 mm～3.7 mm之間，累計(jì)水平位移變化值在-3.0 mm～7.6 mm之間，日平均速率小于0.5 mm/d，最不利方向累計(jì)變化值在-0.1 mm～7.6 mm之間，累計(jì)值和速率均不大，且位移變化曲線已趨于平穩(wěn)，已處于穩(wěn)定期，其中在擋墻加固初期，特別是涵洞附近擋墻基礎(chǔ)開挖時(shí)，位移方向偏向臨空面明顯，而在加固穩(wěn)定后期，位移則變化緩慢直至穩(wěn)定，根據(jù)建筑變形測(cè)量規(guī)范要求，上述點(diǎn)位整體位移值均小于或接近2倍點(diǎn)位中誤差(6.0 mm)，該段擋墻監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)語

對(duì)于已經(jīng)失穩(wěn)的漿砌片石高擋墻采用抗滑墩加小導(dǎo)管注漿方法進(jìn)行加固，施工方案簡(jiǎn)單，可以有效節(jié)省施工工期，而且不影響現(xiàn)有道路的正常通車，同時(shí)原有擋墻的破壞小，加固效果明顯。

[1] 唐 佳.公路路堤擋土墻失穩(wěn)機(jī)理及其加固治理研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2007.

[2] 蔡業(yè)青,劉朝權(quán),舒 翔.鋼花管注漿加固山區(qū)高填土路基、臺(tái)背工藝探討[J].中外公路,2006(6)：136-138.

[3] 徐志永,施 斌.高壓注漿預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)加固失穩(wěn)擋土墻作用機(jī)理分析與應(yīng)用[J].礦產(chǎn)勘查,2005，8(9)：48-50.

[4] JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5] GB 50497—2009，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

Soil-nailing wall technologies of ductule grouting and gravity-style anti-sliding pier reinforcing mortar rubble

Shen Peng1Cao Shengliang1Tang Bao2

(1.China Communication 1st Highway Survey Design Academy Co., Ltd, Xi’an 710065, China;2.Shenzhen Highway Co., Ltd, Shenzhen 518000, China)

Taking Guangdong Shenzhen highway as an example, combining with soil reinforcing principles of grouting technology, the paper analyzes soil retaining wall deformation causes, introduces reinforcing technologies of ductule grouting integrating with anti-sliding bearing pier, and describes technologies points of construction process. Results show that: the above-mentioned technology has achieved great effect in reinforcing mortar rubble soil retaining wall.

mortar rubble, ductule grouting, anchoring, drift

1009-6825(2017)12-0123-02

2017-02-17

沈 鵬(1983- )，男，工程師`

TU476.4

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