边坡注浆（共3篇）
边坡注浆 篇1
0引言
加筋挡土墙在边坡工程中应用较为广泛[1]。由于地质条件、填土材料、施工质量的问题,加筋挡土墙破坏的情况仍时有发生。近年来,注浆钢花管技术在治理滑坡中应用的越来越广泛。在广东省梅州—河源高速公路的工程中路基出现纵向裂缝和圆弧沉降裂缝,个别表现为错台变形。钢花管加固后效果良好,边坡稳定性要求、路基沉降要求满足设计规定[2]。四川省高速公路也有应用注浆钢花管进行路堤失稳治理的工程实例,注浆钢花管逐渐形成一套较为完整的方案[3,4]。但总的来说,注浆钢花管的应用范围还不明确,加固参数、加固设计以及施工工艺都还不够规范。
云南某加筋挡土墙边坡在施工过程中,场地沉降和边坡变形局部过大,导致部分电缆沟、道路沉降和建(构)筑物基础位移,边坡出现了破坏特征。对变形超限的原因进行了分析,对注浆钢花管加固处理参数进行了设计,针对地层特点采用稳定性分析确定了加固范围。
1工程概况
工程场址区上覆地层为第四系残坡积粘性土(Qel+sl),下部为三叠系(T3g3)的泥岩灰岩与砂岩。地下水埋深深度为0.5 m~11 m,类型主要是松散岩类孔隙潜水,水流量比较小。
根据地质勘察的调查研究,填方边坡场区及其周围没有不良地质作用。勘察提供的加筋土挡墙填土参数统计表见表1。填方边坡的设计断面见图1,部分断面由于填土高度较高、地层软弱,设计了抗滑桩+桩间挡板的方案。
2问题分析
该工程边坡部分坡段出现了沉降量与水平位移超限的情况,边坡出现破坏迹象,有些坡体上出现多条张拉裂缝,严重威胁边坡周围的安全。分析其中存在的原因为:
1)连日降雨造成雨水入渗,导致滑坡体的工程性质减弱和滑坡体容重增大。云南普洱换流站填方边坡出现滑动迹象与当地年降雨量较大和降雨时间较长有着密不可分的关系;
2)在填方边坡施工中设置碎石带可以保证回填土的抗剪强度,并使得加筋土挡墙具有比较好的排水性能。由于在施工中未按要求掺入碎石,而填方边坡在较大沉降量条件下排水通道产生错节、堵塞,产生了不利水压力;
3)由填方与挖方边坡构成,填方边坡由挖方区域弃土回填而成,土体液限较高,因此较难压实[6]。施工过程中也没有对地基土、回填土按设计要求进行压实度控制,导致填方边坡实际的综合内摩擦角小于设计选取的综合内摩擦角,降低了边坡的稳定性系数。
按照勘察获取的填土参数重新进行稳定性分析,得到K0+171断面:F静力=1.163<1.3;F地震=0.924<1.1。不满足稳定性要求,需要进行加固设计。
3注浆钢花管桩加固设计
3.1注浆参数设计
1)注浆压力p。按照地层抗力计算最大注浆压力,渗透注浆计算结果不大于0.2 MPa。采用间隔时间注浆方法,可以达到比较好的加固效果。具体的做法是先注入浆液,等待浆液初凝再逐级提高注浆压力,如此直至粘土层被劈裂。因此,劈裂压力需要按照粘性土的参数进行计算,见式(1):
其中,h'为注浆位置以上土厚度,m;σt为土的抗拉强度,k Pa,对于粘性土取为其粘聚力c值;γ为天然重度,k N/m3。
按照式(1)计算得到的场区填土的注浆压力值pmax=442.8 k Pa~737.6 k Pa。初步选择场区西南角处的劈裂注浆压力为0.8 MPa,初次注浆压力为0 MPa~0.2 MPa;场区东侧的为0.6 MPa,初次注浆压力为0 MPa~0.2 MPa。
2)注浆扩散半径r。钢花管注浆在地层中呈柱面分布,按照柱面扩散公式计算出来的扩散半径按式(2)计算:
其中,r为浆液的扩散半径,cm;r0为注浆管半径;β为浆水的粘度比;t为注浆时间,s;n为孔隙率;K为渗透系数,cm/s;h为注浆压力,cm。
查表得β=145;初步选定注浆累计时间为5 h;r0=8.9 cm;n根据勘察结果取1.187。采用迭代法计算得到r=108.3 cm~137.6 cm。
3)注浆量Q。渗透注浆的注浆量可以按式(3)确定:
其中,α为有效灌注系数;1+η为损失系数,可查阅文献[5]。对于该场区的土层,按照含碎石粘土来考虑,取α(1+β)=60%,则场区内边坡渗透注浆量Q=25.4 m3~67.6 m3。
当采用二次注浆工艺,考虑浆液劈裂粘性土层。按文献[5]的经验系数得到劈裂注浆量为Q=17.6 m3~31.4 m3。
3.2注浆加固区域确定
按照假定的注浆土的强度参数对原设计的边坡进行钢花管注浆加固,确定注浆加固区范围,待注浆结束后通过取样试验结果对其进行校核。当设置5排桩时,静力条件和按8度地震条件得到的计算结果能够满足稳定性要求。
计算简图见图2。
4结语
采用注浆钢花管桩对某加筋土边坡进行加固设计,采用注浆计算公式确定了钢花管桩注浆参数,并结合调研与文献总结给出了详细的注浆工艺方法与参数。采用稳定性分析手段对加固区范围进行了确定,加固设计对于类似工程治理具有参考价值。
摘要：针对云南省某土工格栅加筋边坡出现的超限变形与失稳迹象,对钢花管桩注浆参数进行了设计,给出了详细的注浆工艺方法与参数,并采用极限平衡圆弧滑面法,按照边坡静力条件与地震条件的稳定性要求,确定了注浆加固范围。
关键词：钢花管,边坡,加筋土,注浆加固
参考文献
[1]郝哲,王介强,刘斌.岩体渗透注浆的理论研究[J].岩石力学与工程学报,2001,20(4):492-496.
[2]马风亚.钢花管地基加固施工技术[J].山西建筑,2005,31(10):63-64.
[3]何永华,李治国.钢花管劈裂注浆施工技术[J].施工技术,2008(S1):254-256.
[4]张昕,蒋炳元.注浆钢花管在土体加固工程中的应用[J].湖南交通科技,2006,32(1):43-46.
[5]《岩土注浆理论与工程实例》协作组.岩土注浆理论与工程实例[M].北京:科学出版社,2001.
煤系边坡钢花管注浆加固施工技术 篇2
工点范围内主要发育与区域性的芙蓉山一龙归断裂走向相近的F1、F2、F3、F4四条断层，断层走向与芙蓉山-龙归向斜轴向一致。由于受断层挤压，岩层破碎，尤其是煤系地层揉皱，褶曲严重，炭质灰岩及白云岩裂隙十分发育，其中尤以F2、F3之间地层挤压破碎最为严重。
1 设计概况
一、二、三级设置钢花管注浆，钢花管间距2.5m×3.0m, 共两排钢花管，钻孔孔深12m，孔径130mm，花管用φ90钢管制作。
钢花（锚）管注浆注浆采用纯水泥浆，用P.O42.5R普通硅酸盐水泥，二次劈裂注浆，压力1～3Mpa，水灰比0.7～0.8。框架梁肋间距为5.4×4.0m，截面均为0.3×0.3m，用C25砼灌注。
框架顶横梁以上，底横梁以下，采用厚30cm M7.5浆砌片石嵌边。框架内采用三维网植草。
2工艺流程
3 钢花（锚）管注浆施工控制
3.1 钻孔
钻孔方法：采用YQ100B潜孔钻机、干钻法施工, 钢花管成孔孔径φ130mm，孔深12m；钢锚管成孔孔径φ90mm，孔深12m。
钻孔过程中，要做到“一听、二看、三记录”原则。一听：根据潜孔锤在地层下冲击时发生的声音，分析地质情况；二看：根据吹出来的岩尘样，分析岩层变化情况，决定操作进度快慢、进给压力的大小；三记：及时做好孔位编号、钻孔时间、回次、进尺的深度，地质、水文情况。
钻孔施工中遇到的特殊情况及处理方法：钻孔过程中，如遇到严重的地下水，应先采取仰孔排水后钻孔。
若遇到破碎带，破碎块石卡钻，浅层时可用钢筋钩子将破碎块石慢慢钩出来，继续钻进成孔。
若遇到裂隙出现跑风现象时应对该孔进行注浆处理，待浆体凝固并达到70%强度后，重新开孔。
若遇高液限粘土层，换“三叶”钻头。
3.2 钢花（锚）管、注浆管材质规格及加工
钢花（锚）管规格：钢花管及钢锚杆分别选用Φ90mm×5mm（壁厚）和Φ60mm×4mm（壁厚）无缝钢管。
钢花管及钢锚管按相同要求加工：a.钢花管孔眼具体布设为：从管口以下0.5m范围内不打眼，管底以上0.3m不打眼，其余部分螺旋式钻眼。考虑到尽量减少对钢管强度的影响，用台钻螺旋式钻孔，钻孔直径6mm，孔步距200mm，孔步高94mm，每一截面布一孔。钢管钻眼后，用塑料胶带封住，保证在第一次常压注浆时不漏浆，胶带需位于眼位正中处，两侧尽量少，以便水泥浆与钢管尽量多的粘接，同时又要保证下管时胶带不破损。封好胶带后，在运至孔位时，应抬起，不得在地上拖拉擦伤钢锚管胶带。b.钢管每节长3～4m，采用丝扣连接，下管时用管箍接管。c.为保证钢花管安放在钻孔中间，确保钢花管有足够保护层，自下而上每隔3～4m焊一组对中架，对中架用φ18～φ20钢筋箍焊于钢花管外壁。d.最下一节钢花管末端焊接一厚5mm，直径与钢管外径相等的封端钢板，钢板中心留一Φ20mm～Φ22mm的圆形孔，再在钢板底焊Φ20mm钢筋制作的U型托架，避免钢花管的端头直接插入孔底锈蚀，尖端刷防锈漆进行防锈处理。
注浆管。第一次注浆管采用φ20PVC管，一次性使用；第二次劈裂注浆管采用6分镀锌管，壁厚2～2.5mm，长2m一节，两端加工丝扣以便上下提升，注浆管时用管箍接管及拆卸。
3.3 钢花管及注浆管的下管安装、注浆
注浆工艺。压浆是保证钢花管加固效果的关键工序之一。高质量的注浆，取决于正确选用水灰比及注浆压力，浆液配合比的合理性直接影响着浆体的强度、渗透能力及灌浆的难易程度（可灌性）。由于本区段土层孔隙比较小，进行二次劈裂注浆是十分必要的。采用高压灌浆，可使浆液受阻后向土体扩散，增加浆体扩散半径，改变土的工程性能，提高土体强度，从而提高土的摩阻力，提高土体的抗滑性。根据设计要求和现场试验，采用自孔底反向二次劈裂注浆技术，较为合理浆液配比为0.7:1，注浆工艺控制按注浆压力为1～3Mpa或水泥用量250～300kg/m双控。水泥采用P.o42.5R普通硅酸盐水泥。
钢花管的下管安装。钻孔成孔后，在最下一节钢花（锚）管内套装第一次注浆管 (φ20PVC管) ，然后下管安装，操作程序如下：将注浆管的上端从钢锚管管底圆孔中穿入，从钢锚管上口穿出。注浆管下端从钢锚管外留10cm长，用胶带封好出口并用铁丝将注浆管末端固定在U型托架上。用人工吊装最下端一节钢花管入孔，上端留出0.3～0.5m管头，用管箍箍紧钢管顶，接着下入第二、三节钢管，两节之间外加丝扣钢管连接。下管过程中注意不要碰坏钢管外的胶带。钢锚管注浆采用第一次静压浆和第二次分段劈裂注浆法。
A、钢锚管入孔后进行第一次注浆。第一次注浆是浆液通过PVC管进行常压注浆，注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎碴压出孔外，当孔口流出浆液约10～15秒后，可停止注浆。第一次注浆完成后，立即进行封处理。
B、第二次分段劈裂注浆
当第一次注浆后浆强度达到5Mpa或第一次注浆后约12小时水泥浆初凝即进行第二次注浆，第二次注浆是将注浆管下到钢花管管底按分段要求自下而上进行劈裂注浆。采用水灰比0.7～0.8, 劈裂压力2MPa左右。
4 注浆施工体会
把好钢花管加工制作质量关，钢管钻孔一定用台钻钻眼孔，严格按设计的孔步距和孔步高螺旋式钻眼，保证每一截面只有一个孔，不削弱钢管的强度。钢花管管壁焊对中架，保证钢管能安放在钻孔正中，同是也确保第一次注浆能使钢花管管壁形成足够保护层。
钢花管的最末端焊接厚度5mm的钢板，并焊上U型托架钢筋。其作用是： (1) 方便下管安装； (2) 避免第一次注浆管堵塞； (3) 避免钢管插入孔底锈蚀。
调整各孔钢花管接头，使同一截面钢花管接头不超过50%。严格控制配合比，水和水泥必须秤量，水泥浆要搅拌均匀，保证搅拌时间。不得随意变更浆液浓度、胶凝时间。注浆时一定保证注浆的压力和孔口的压力，确保劈裂注浆效果。尽量缩短泵送的长度，减少压力损耗。试验选定的双液配比和深度进行封孔，保证封孔的质量。控制好第二次劈裂注浆的时间，以保证劈裂注浆效果。
注浆时注意观察注浆泵及孔口压力值的变化及注浆量的变化，可能出现几种情况及处理办法：A、当注浆压力发生骤降，吸浆量迅速减少和不吸浆，此时应检查吸浆笼头或吸浆口球阀是否被堵。B、当泵压突增，而孔口压力升压很慢或不升压，吸浆能力降低或停止，检查输浆管是否堵塞。C、当压力突然减少，注浆量突增，注浆孔无法注满时，可能有土洞或遇有大裂隙，此时注意观察周围边坡附近有无跑浆、漏浆，防止浆液向地表渗出。遇此情况可采取如下措施进行处理： (1) 在浆液中加入速凝剂，如在浆液中加入水泥重量2%的氯化钙。 (2) 调整注浆压力，调整水灰比，增加浆液稠度。 (3) 采取间隙注浆法。
每注完一次浆，一定要注意清洗注浆管，保持注浆管畅通。
5 结束语
灌浆技术加固高边坡，在技术上是可行的，在施工质量和处理效果上是有效的，对其稳定性将得到较大的提高。灌浆技术的关键是灌浆压力的选择和控制、二次劈裂时间、浆材配比和灌浆工艺。灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能切实地确定。
摘要：京珠国道主干线粤境甘塘至翁城段A标K108+205～K108+466工点, 原设计为七级边坡, 主体采用两排锚固桩防护, 因施工进程中出现滑动变形, 经重新勘察设计边坡改为九级, 主体深部滑坡主要设计为排架抗滑桩及预应力锚索治理措施, 但对中-部滑塌主要设计采用钢花管注浆进行防治和加固治理, 较好的保证了边坡的稳定性。
关键词：注浆,钢花管
参考文献
边坡注浆 篇3
柳州市某工程建于以填方为主的填、挖整平区, 建设内容包括标准厂房和办公楼等。
场地原始地形为低丘缓坡, 跨越两个山脊及一条冲沟, 冲沟走向近南北向, 沟宽约117m, 深约25m。场地整平后, 在北侧、东北角及水塘周围形成11m~18m高不等人工边坡。长度共为341m+285m+476m=1102m。填方边坡安全等级为一级。
根据地质资料, 场地内 (岩) 土层组成和特性为:①素填土:松散、湿;为黏性土夹石, 可塑黏性土;厚0.6m~2.7m。②粉质黏土:软, 可塑, 饱和, 中、高压缩性;为冲沟水塘沉积物;厚1.1m~3.1m。③黏土、粉土、次生红黏土、红黏土:硬塑、中密;饱和~稍湿, 中压缩性;厚1.4m~9.6m。④全风化泥质砂岩:散体状结构、薄层状构造、岩石极破碎、岩芯呈硬~坚硬黏土状;厚1.9m~5m。⑤强风化泥灰岩:散体状结构、中厚层状构造, 岩石破碎, 岩芯呈碎石状, 为软岩;厚4.8m~8.1m。
各土 (岩) 层主要物理力学指标见表1。
2 扩孔锚索方案论证
2.1 锚杆比选
锚杆种类很多, 锚筋有螺纹钢筋、钢绞线、高强钢丝等, 锚索一般是指锚筋 (受拉件) 为钢绞线的锚杆。钢索结构一般由内锚头、自由段和外锚头三部分组成。内锚头又称锚固段, 是锚索锚固在稳定岩土体内提供拉拔力的根基;外锚头是锚索借以提供张拉力和锁定的部分;自由段是连结内、外锚头的构件, 也是张拉力的承受者。一般而言, 锚索是由钻孔穿过软弱岩层或滑动 (潜在滑动) 面, 把内锚头锚固在稳定的岩体中, 然后通过外锚头进行张拉锁定获得锚固力, 从而解决不稳定地质体的稳定性问题。
扩孔锚索的锚固段直径大于常规锚索, 能缩短锚固段长度, 提高锚索承载力, 有效地解决软岩或土层中锚索锚固段较长且承载力不高、可靠性差的问题。故通过锚杆比选初步决定采用扩孔锚索。
2.2 扩孔锚索的分类
按照锚固段形态大致可分为:①扩大头锚索, 仅对锚索端部有限范围内的孔径进行扩大;②分段扩孔锚索, 将锚固段分成若干段, 按一定间隔分段扩孔;③整段扩孔锚索, 对整个锚固段进行扩孔;④等径扩孔锚索, 锚固段扩孔直径基本同径;⑤异径扩孔锚索, 分段按不同直径扩孔。
按成孔原理大致可分为:①爆炸扩孔, 在钻孔底端装上炸药, 引爆后把孔端炸扩成扩大头;②机械扩孔, 采用扩孔钻头切削土体或软岩使孔径扩大;③水力扩孔, 采用高压旋喷技术扩大孔径形成扩大头或扩大径;④压浆扩孔, 在软弱土层中采用二次注浆或双层管双栓塞注浆法来扩大孔径。
2.3 机械扩孔锚索方案技术论证
该工程边坡治理措施为采用锚索抗滑桩板墙, 其中关键工序之一为锚索。锚索的设计与成功施工是边坡治理必不可少的重要环节。锚索设计所需锚固力较大, 而稳定基岩埋藏深, 且为极软岩。
若采用普通锚索时, 锚固段会较长, 且需做成荷载分散型锚索, 造价较高。故选择状态较好的黏性土作为锚固地层, 可大大节约工作量, 并在有限锚固段长度范围内获得较大锚固力, 满足锚索设计所需锚固力较大的要求, 从而大大节约工作量和造价。
实际锚索设计与施工在全锚固段长度范围内为全锚固段等径扩孔锚索。施工工艺因地制宜, 采用机械扩孔二次注浆锚索技术。
3 扩孔锚索的力学机理
扩孔锚索主要运用于土层和有条件的软岩。扩孔锚索的承载力由两部分组成:一部分为锚固段浆柱体与孔壁岩土体间的摩阻力, 另一部分为位移方向锚固体端部岩土体提供的端阻力。其实质是依靠锚固体周围岩土介质的抗剪强度发挥作用来提供锚索的抗力, 也就是说, 在其他条件一定的情况下, 扩孔锚索的承载力由介质的抗剪强度决定。
3.1 土体的抗剪强度
土是一种弹塑性变形材料, 其应力、变形、屈服与破坏关系较复杂。按照库仑定律, 抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比, 其物理本质是土颗粒间相互滑动摩擦及镶嵌作用产生的阻力, 大小由土颗粒的大小、表面粗糙度和密实度等决定。黏性土的抗剪强度由两部分组成:一部分是摩擦力, 与法向应力成正比;另一部分为黏聚力, 由黏土矿物颗粒间通过水膜接触, 相互吸引和胶结形成。
库仑定律对土体的抗剪强度描述为:土体发生剪切破坏时, 将沿着其内部某一曲面 (滑动面) 产生相对滑动, 而该滑动面上的切应力就等于土的抗剪强度。
无黏性土的抗剪强度为τf=σ·tgφ, 黏性土的抗前强度为τf=σ·tgφ+c, 式中, τf为抗剪强度;σ为剪切滑动面上的法向应力;c为黏聚力;φ为内摩擦角。
摩尔-库伦强度理论, 即在应力的作用下, 土的破坏属于剪切破坏, 并沿一定的剪切面产生剪切。当沿该剪切面上的剪应力增大到极限值时, 该单元土体就沿该剪切面发生剪切破坏。在摩尔极限平衡应力圆中, 土单元体剪切破坏的发生, 取决于作用于剪切破坏面上法向应力与土作用所产生的剪阻力, 而不决定于施加的剪应力。
根据剪应力是否达到抗剪强度τ=τf作为破坏标准的理论称为摩尔-库仑破坏理论。研究摩尔-库仑破坏理论如何直接用主应力表示, 这就是摩尔-库仑破坏准则, 也称土的极限平衡条件。
3.2 扩孔锚杆的力学机理
锚杆的拉力最终表现为对锚固体周围介质产生的剪应力, 由介质的剪阻力抵抗剪应力。扩孔锚杆的承载力是指锚杆锚固体所能够承受的极限拉拔力, 它由锚固段锚固体与土体摩擦力及扩大头端部阻力两部分组成, 也就是说锚杆承载力的大小取决于土体的抗剪强度。当受力超过极限平衡状态, 土体发生剪切破坏时, 锚杆承载力也就随之丧失。
由强度理论分析可知, 一般已知σ1=γh及实测内摩擦角φ、黏聚力c, 依据摩尔-库仑理论, 我们就可以求得锚杆所在土体剪切滑动面上的法向应力φ及抗剪强度τ。土体作为锚固体的介质, 对其强度水平的认识是至关重要的。
3.3 扩孔锚杆受力分析
一般认为, 其受力过程可分为3个阶段。
第一阶段:弹性受力阶段。锚杆受力较小时, 锚固段侧壁受摩阻力, 扩大端不受力或受力较小, 扩大头端阻力为弹性土压力。此时锚杆力学性能由锚固段摩阻力决定。相当于静止土压力阶段。
第二阶段:过渡阶段。当锚杆受力超过摩阻力峰值, 侧阻力达到极限时, 锚固体开始位移, 扩大端部阻力逐渐增大, 扩大端前土体受压, 形成局部塑性区。此时锚杆力学性能由扩大端前土体的压缩性能决定。其特征是位移曲线有一个拐点, 扩大端处位移处于弹性阶段, 压缩区土体强度由摩尔圆控制。
第三阶段:塑性区阶段。当锚杆受力继续增大时, 锚杆向前发生较大位移, 塑性区的土体不断被压密, 扩大端部阻力随之增加, 锚杆位移趋于稳定。锚固力得到提高的同时, 土体塑性范围扩大并连通, 结束弹性阶段开始进入塑性阶段。
当锚杆受力继续加大, 在土体中产生的剪应力达到抗剪强度 (τ=τf) 时, 土的极限平衡形成, 土体可能产生剪切破坏, 锚固力随之衰减乃至丧失。
3.4 扩孔锚索抗拔力计算
在理论研究与工程时间的基础上, 现行多种计算方法如下:
基于摩尔强度理论推导的抗拔力计算公式 (1) 钜联扩大头锚杆抗拔力T计算公式为:T=T1+T2+T3…①, [T1=πdldxf, T2=πDlDxfD, T3=πD2secα (σtanφcosα+σsinα+ccosα) ], 另一表达式为:Tuk=πdldfmgl+πDlDfmg2+π (D2-d2) …②, (2) 基于抗剪强度理论的陈良奎教授推荐计算公式:Pu=πDlaCu+π (D2-d2) NcCub/4+πdlτa…③
基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式:Na=r Qπ (DlD+dld) frb+πra (D2-d2) Pcr/4…④
基于抗拔桩理论的锚杆抗拔力计算公式Tuk=∑λiqsikuili+λZπ (D2-d2) qpzk/4…⑤
该工程根据具体情况, 采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式④进行锚固力计算, 设计锚固力为600k N。
4 扩孔二次注浆施工工艺
该工程锚索实施, 整个全锚固段长度范围, 锚索设计与施工为全锚固段等径扩孔锚索, 锚固段孔径400mm, 二次注浆, 设计锚固力为600k N。锚固力计算采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式进行。代表性支护结构如图1、图2所示。
成孔设备采用江苏金帆钻凿设备股份有限公司生产的扩孔锚索钻机, 先以常规孔径成孔至将近设计孔深, 之后采用扩孔钻头扩大锚固段直径。然后下锚、注浆, 注浆工艺为二次注浆。
整个施工工艺和步骤如下:
①锚杆孔位测量:平整场地后, 对锚杆桩中心位置进行准确放样, 将所要钻孔的桩位用红油漆画圆涂匀, 使钻孔时标志醒目, 又不易损毁。②钻机就位:锚杆桩施工的第一道工序就是将钻机安置在测设的桩位上, 使钻头对准桩位。③钻孔:为了确保从开钻起到灌浆完成全过程保持成孔形状, 不发生塌孔事故, 应根据地质条件、设计要求、现场情况等, 选择合适的成孔方法和相应的钻孔机具。该工程采用成孔机械为旋转式钻机。靠钻具旋转切削钻进成孔, 遇到有地下水时, 用加套管成孔;无地下水用螺旋钻杆直接排土成孔。④扩孔:成孔的锚固段进行局部扩孔, 采用机械扩孔。提出钻杆, 将钻头换成扩孔器, 在扩孔器不扩张状态下, 将其置于锚杆孔底部, 并在钻杆或机架上标记锚杆孔深度线;启动钻机带动扩孔器旋转, 同时给钻机逐渐向下加压, 使扩孔器旋转并向外扩张切削岩土, 锚杆孔底部扩大为设计孔径;锚杆钻机钻进时应避免钻机的剧烈振动, 跳动及钻杆摆动, 确保匀速钻进。注意成孔深度是否满足设计要求, 可适当增加孔深, 但不宜超过设计深度的1%。⑤水洗:在扩孔同时, 钻机供水系统给水, 冲洗切削物和清洗孔壁, 观察水中切削物含量, 当孔中溢流出的水中切削物含量较少时, 完成水洗。⑥锚杆钢筋加工:锚杆是受拉力的关键部件, 采用强度高、延伸率大、疲劳强度高、稳定性好的材料。⑦安放锚杆:安放锚杆用铁丝将注浆管与钢绞线束绑扎牢固, 绑扎点每2m一个。非锚固端预留20cm~40cm以方便注浆。为防止土壤对锚杆的腐蚀, 锚杆应进行防腐处理, 或用抗腐蚀的特殊钢制作锚杆。锚杆成孔后, 应立即将加工好的钢绞线束放到钻孔内。安放钢绞线时, 应保持钢绞线束平直不弯曲。⑧制备浆液及注浆:水泥浆的配比是工艺中重要的一环, 该工程为一次灌注采用鱼峰牌42.5的普通硅酸盐水泥, 灰砂比为1∶0.5~1∶1的水泥砂浆, 内掺0.7%的FDN-2外加剂。首先提出扩孔器, 将锚杆筋体和注浆管插入锚杆孔底部, 用注浆泵及与其连通的注浆管一次灌注, 达到设计长度, 并在浆液终凝前拔出注浆管;浆液的配制强度要求不低于30MPa。一次灌注压力不小于0.8MPa。该工程二次注浆的方法中采用高压注浆管进行注浆, 浆液采用水灰比为0.5的纯水泥浆, 内掺入0.7%的FDN-2外加剂, 二次注浆的灌注瞬间压力不小于2.5MPa。时间间隔与一次注浆时间为6h。高压注浆, 高压泵输送浆液, 浆液从环状出浆口的小孔喷出, 向岩土层挤压渗透, 形成更大直径的锚杆扩大体。连续提升注浆管至环状出浆口处, 重复上述过程, 直至完成不同深度的二次注浆, 其后拔出注浆管。
5 效果检验
锚索效果检验分为两次, 首先在全面施工前用2根锚索进行施工效果检验, 结果作为进一步全面施工锚索基本参数的依据。锚索基本试验的检查和验收, 经过各方的研究, 最后要求为两个方面:①锚索锚固段即扩孔段浆柱体的实体外形检查。经开挖检验, 扩孔段浆柱体实体外形检查为浆脉状的锯齿形接触, 明显提高了锚固段的抗剪强度, 也提高了锚固能力, 直径数据最小为430mm、435mm, 均在400mm以上, 满足设计要求。②实际锚固力的试验检查。检验的实际锚固力, 试验数据为900k N、920k N后不再加荷载, 均满足设计锚固力600k N以上的要求。
全部施工完成后的锚索效果检查验收, 按照规范要求进行, 抽取总量的5%进行验收试验。试验加荷载按照设计锚固力600k N的25%、50%、75%、100%、120%、150%依次进行。正式加荷载前按照设计锚固力600k N的10%即60k N施加一次荷载, 使之各部分紧固伏贴、筋体完全平直, 保证张拉数据准确。
扩孔段浆柱体直径数据和锚索基本试验及验收工程锚张拉表明, 实际锚固力均大于设计锚固力600k N以上, 均满足设计的要求。
该工程已建成使用5年, 边坡运行效果良好。机械扩孔二次注浆锚索, 具有缩短锚固段长度、提高锚索承载力、降低造价等优点, 在该项目上是成功的。
6 结语
通过该项目实践, 得出以下几点结论:
(1) 机械扩孔二次注浆锚索工艺治理边坡, 采用基于边坡规范的锚杆抗拔力计算公式, 抗拔力有保障。
(2) 基于强度理论提出的扩孔锚索设计锚固力的几种计算方法, 具体采用需视实际情况考虑理论值与实际更接近。
(3) 土体的抗剪强度参数十分重要, 需实测与实践经验相结合。
(4) 扩孔锚索的破坏机理在理论上是清晰的, 但极限平衡状态下, 随着拉力增加, 孔壁和扩大端部土体谁先破坏尚需进一步实践来证明。
(5) 永久性工程特别是锚固段位于土层或其软岩层的边坡工程中需慎用, 考虑到岩土介质特性及锚索的使用年限问题, 安全系数宜取大一些。扩孔锚索在土体及软岩锚固中作为锚杆的新技术新工艺, 能有效缩短锚固段长度和提高锚索承载力, 降低造价。
参考文献
[1]JgJ 94—2008, 建筑桩基技术规范[s].