旋噴錨在填土邊坡支護中的應(yīng)用

康鳳秋 張紹波

（1.遼寧師范大學(xué)，遼寧 大連 116029；2.大連大勘巖土工程有限公司，遼寧 大連 116000）

1 引言

城市建設(shè)中存在很多邊坡，除歷史上地質(zhì)活動形成的天然邊坡，還有人類工程活動形成的人工填土邊坡，這些填土邊坡存在一定的安全隱患，容易造成滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。另外，在工程建設(shè)中，為了充分利用有限的土地資源，許多重要建筑物都緊鄰邊坡布置，這種情況對邊坡的穩(wěn)定和變形提出了更高的要求，需要對其進行支護設(shè)計。

2 填土層邊坡支護方法

2.1 支護方法

2.1.1 錨桿支護法

錨桿支護法一般指在天然地層中鉆孔至穩(wěn)定地層中，插入錨拉桿，在事先鉆好的孔中注入水泥砂漿。其一端與工程構(gòu)筑物相連接，另一端深入地層中，置于穩(wěn)定地層中的錨桿部分稱為錨固段，利用錨固段的抗拔能力，維持巖土邊坡的穩(wěn)定。

2.1.2 抗滑樁

抗滑樁是一種防止滑坡的工程結(jié)構(gòu)，置于滑坡的部位，一般深埋地下，較少出露地面，抗滑樁的下半段需要埋置于滑動面以下的穩(wěn)定地層中。抗滑樁有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。例如，它的截面形態(tài)一般為圓形、管形和矩形；結(jié)構(gòu)形式分為排式單樁、承臺式樁、排架樁等；材料有木樁、鋼樁和鋼筋混凝土樁等。

2.1.3 擋土結(jié)構(gòu)

擋土結(jié)構(gòu)的主要作用是擋住墻后的填土并承受填土的壓力。廣泛應(yīng)用于水利、橋梁、房屋建筑、港口等工程中，可分為重力式擋土墻、錨桿擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、加筋擋土墻、錨釘墻、錨定板擋墻、樁板式擋墻。

2.2 支護方法評價

以上支護方法對邊坡具有一定的支護作用。錨桿支護法不僅應(yīng)用于臨時性支護結(jié)構(gòu)，也廣泛應(yīng)用于永久性支護建筑工程；抗滑樁的抗滑能力強，樁位靈活；擋土結(jié)構(gòu)的類型多樣，支護能力強。但這些支護結(jié)構(gòu)也存在一定的缺陷：在錨桿支護中，需要先用鉆機鉆孔，然后打入桿柱，操作不便、工期長、造價高。且在打孔過程中，周圍環(huán)境對施工的影響較大，由于雜填土的松散性，可能會發(fā)生孔塌?？够瑯妒菍ｉT預(yù)防滑坡的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍小。擋土結(jié)構(gòu)中，如重力式擋土墻的工程量大，地面沉降大，一般只適用于小型工程。

3 旋噴錨支護法

3.1 旋噴錨概述

旋噴錨能夠在鉆機鉆進的同時，向填土層旋噴注漿。其鉆機帶有噴嘴的注漿管，并且能鉆至土層預(yù)定位置。這種設(shè)備能使?jié){液或水以20MPa左右的高壓噴射流強制性破壞土層結(jié)構(gòu)，沖擊土體，鉆桿勻速上升，將漿液與土顆粒攪拌混合，經(jīng)凝結(jié)固化后，使松散的土層加固成混凝土。

3.2 旋噴錨的優(yōu)點

旋噴錨是采用高壓旋噴注漿法，注漿的位置和范圍是可以控制的，漿液的參數(shù)、噴射流的壓力和速度可調(diào)節(jié)，能夠滿足邊坡支護設(shè)計要求的強度和抗?jié)B性等。與上述支護方法相比，旋噴錨索施工的錨固段一次成型，無需二次注漿，且設(shè)備輕便、空間占地面積小、振動小、噪音低、對周圍生活環(huán)境影響小、施工簡便，并且適用的土類廣泛，在沙土、黏性土、淤泥質(zhì)土以及人工填土層中都能有很好的處理效果，已廣泛應(yīng)用于邊坡支護等工程。

4 旋噴錨應(yīng)用可行性試驗

4.1 工程概況

本文選取了大連市某邊坡作為施工實例進行旋噴錨應(yīng)用試驗。本試驗邊坡地形比較陡峭，坡度為45°～55°，整個邊坡均為人工填土層，土層比較松散，且碎石含量達60%以上，最大粒徑為20cm。邊坡巖體穩(wěn)定性較差，采用普通支護工藝無法成孔，需要對其進行旋噴注漿支護。本次共進行6次旋噴錨試驗，拉力設(shè)計值為250kN，全束鋼絞線為3×7根，施工設(shè)計選用的旋噴樁直徑為400mm，擴大頭段旋噴樁直徑為450mm，錨固段長度均為8m。旋噴錨結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 旋噴錨結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 主要施工方案

4.2.1 旋噴錨施工基本流程

挖土至設(shè)計標(biāo)高→測量放線、錨索制作→鉆機就位開帷幕孔→自帶錨索旋噴鉆進的同時清水成孔→鉆至設(shè)計長度→旋噴提升→張拉鎖定。

4.2.2 旋噴錨施工方法

①測量孔高和孔間距，布置旋噴錨索孔數(shù)為6個；制作錨索，本次試驗3支鋼絞線均為全束，安裝錨索跟隨鉆管鉆進。

②制作水泥漿，確定水泥灰比例為1∶1，攪拌時間為5min，錨固體注漿強度為30MPa，選用的旋噴樁直徑為400mm。

③鉆頭頂住孔位帶錨索推進，先以極大的高壓邊鉆孔邊噴水，清理孔芯，速度為0.3m/min，第一個鉆孔的鉆進深度為20m，錨索長度為18.5m。

④旋噴錨鉆進錨固段終點后，開始注漿旋噴提升，速度為0.2m/min，確保注漿均勻充分。其余5次試驗流程同第一次試驗。

⑤錨索在漿體達到設(shè)計強度的75%或試塊抗壓強度達到15MPa后，使用拉拔機張拉施加預(yù)應(yīng)力。第一個孔在全束的情況下拉力值為1 000kN，遠遠大于設(shè)計值250kN，未發(fā)生邊坡塌陷情況（試驗數(shù)據(jù)詳見表1，水泥用量與拉力值關(guān)系見圖2，試驗拉力值結(jié)果見圖3）。

表1 試驗數(shù)據(jù)表

圖2 水泥用量與拉力值關(guān)系

圖3 試驗拉力值結(jié)果

5 結(jié)語

本次共進行6次現(xiàn)場試驗，受土質(zhì)的影響，全束情況下拉力值不同，但拉力值均大于設(shè)計拉力值，且未到達極限，表明旋噴錨在填土邊坡支護應(yīng)用中是可行的，值得推廣。

現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，拉力值受水泥用量的影響，每延米水泥用量越多，拉力值越大。由于此填土邊坡不同深度和不同部位的碎石含量不均，導(dǎo)致孔隙度不同，每延米的水泥填充量也不相同。因此，水泥用量需控制在一定范圍內(nèi)，以達到最優(yōu)拉力值。

旋噴錨設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比，旋噴樁直徑更大，打孔較淺，可以獲得同樣的拉力值，操作一次完成，無需先打孔后注漿。此次試驗場地碎石含量較大，且坡度較陡，傳統(tǒng)設(shè)備打孔困難，旋噴錨壓力較大，沖擊力更強，可以獲得更好的支護效果。

本文主要通過6次現(xiàn)場試驗，驗證旋噴錨在填土邊坡支護中的可行性和可靠性，沒有考慮氣候條件，如冬季邊坡土體可能會凍結(jié)膨脹、含水量會隨著季節(jié)變化等，都會影響試驗結(jié)果，還需進一步完善。