注漿加固邊坡的設計與施工

趙 靜 胡 波

（寧陵縣農村公路管理所 河南 寧陵 476700）

1 注漿加固技術的概念和分類

注漿加固技術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，以此來改變物體的物理性質，滿足建筑的工程需要。 灌漿法是解決工程問題的一個重要的手段，很多不能滿足要求的物體都可以通過灌漿法來解決。 在公路邊坡注漿加固中，主要是對巖層和土體進行處理，通過注漿使得巖石和土體強度大大提高，改變巖石的力學性能，增強巖土的穩定性。

注漿法的分類方法有很多， 可以按照解決的工程問題、漿液材料、注漿對象、漿液分布狀態、注漿功能等進行分類。但不管那一類，其性質都是為了減小物體的滲透性和提高物體的力學強度以及變形能力，所以都可以歸屬到防滲注漿和加固注漿兩大類的范疇。

2 注漿加固技術在邊坡處治中的應用

總體來說引起邊坡失穩的原因有兩個方面，一種是由于邊坡的原有平衡狀態被外界因素破壞而產生滑動，例如邊坡下部開挖或者上部加荷等會造成這種破壞的產生。 另一種是邊坡土體抗剪強度參數因外界影響變小而失穩，如地下水過高。 這兩種原因都造成了邊坡的下滑力超過了邊坡的抗剪強度提供的阻力，以致對邊坡造成危害。 注漿加固邊坡就是要達到一方面使邊坡坡體的抗剪強度提高、 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度，消除邊坡破壞的隱患。

注漿加固技術在邊坡的加固中主要有兩個方面的應用：

一方面對于有崩滑堆積體、巖溶堆積體以及松動巖體構成的極易滑動的邊坡、 由于開挖形成的多卸荷裂縫邊坡，通過對坡體注入水泥砂漿來固結坡體，提高強度，避免邊坡地基的不均勻沉降，防止滑裂面的出現。

另一方面是對于正處于滑動的坡體、存在潛在危害的或者不穩定的滑坡，注漿加固技術可以通過對滑帶壓力注漿以提高滑動面的抗剪強度，提高邊坡的整體穩定性，這是邊坡滑帶改良的一種技術。

3 注漿材料以及漿液的性質

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。

3.1 注漿材料的性質

目前注漿材料應用較多的是化學類漿材和粒狀漿材兩大類。 化學漿材在配成漿液后會發生化學反應，主要成分有水玻璃類的材料和有機高分子類材料； 粒狀材料是指水泥、粘土、砂、粉煤灰等，有屬于非化學類材料。

3.2 注漿漿液的性質

漿液的滲入性， 漿液的滲入性是指漿液穿過空隙的能力，這種性能直接影響漿液的擴散能力，滲入性和所用的灌漿原理和漿液的品種有關。 采用粒狀材料注漿時，顆粒越小，流動性就越好滲入能力也越強， 但同時導致漿液的粘度增加，漿液變稠反過來又會影響滲入能力，在實際配漿時要找到一個合適點，真確的確定材料的粒度。 還要注意，如果注漿時巖土層空較大，或者地下水位較高，好的流動性、滲入性能的漿液就不會產生很好的加固效果，具體應用時要結合工程實際進行設計施工。

漿液的穩定性，主要是指漿液的化學穩定性，要保證漿液不會發生強烈的化學反應，影響漿液的基本性質。 粒狀材料的穩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定的懸浮體系，顆粒容易沉淀。 穩定性較差的漿液施工后會導致上下層強度不均， 灌漿通道堵塞，影響灌漿效果。

漿液的結石率，結石率是指漿液最初體積與凝固后體積之比。 強度指標滿足的情況下，結石率越高加固效果就越好，影響結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石率。

漿液的強度特性，漿液的強度越高，改善巖土的效果就越好。 為了增加漿液的強度除了使用強度較高的材料外，還要考慮灌漿后的結石網格結構、漿液的含水量、漿液的摻合料、水泥漿的攪拌時間、注漿壓力等。

漿液的耐久性，在巖土中注入漿液后，會由于特殊的自然環境、養護條件差、水壓力的長期作用、化學腐蝕等使漿液灌注后力學特性降低， 嚴重時甚至使加固效果消失無效，耐久性的研究是一個非常重要的方面。 研究表明注漿體在干濕條件的變化下最容易遭到破壞，其強度呈下降趨勢。

4 邊坡注漿的加固施工

4.1 注漿施工前期工作

施工前要進行原位現場調查，包括土質、地下水、周圍環境、地下埋設物。 調查結束后進行現場的原位注入試驗，檢測漿液是否達到了設計的預期效果。 通過調查和試驗數據進行分析設計，選擇合適的配合比參數，策劃制定施工計劃，施工時要按照計劃順序施工。 施工計劃通常包括施工工藝、施工材料、施工進度、施工組織管理等。

4.2 注漿的施工管理

為了使地層內產生固結物，要對注入量、注漿壓力和凝膠時間等相關參數進行控制管理。

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；注漿地點周圍地下水和公共水域應維持在一定的水質標準，切實掌握底層的性質、水質狀況；注漿產生的廢棄水排向公共水域時，水質要達到相應的標準； 要時刻主要注漿過程中漿液是否對地下水造成污染。如果采用純水泥漿液就可以避免上述問題的出現。

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

施工的整個過程大致可以分為施工組織、 鉆孔漿液配制、注漿，具體實施時有以下要求：

造孔采用的機械回轉或者潛孔錘鉆進時，不能采用泥漿護壁。 干鉆土體比較合適，巖體時采用清水或者空氣進行鉆進。

鉆進過程中要對地質狀況進行編錄，尤其是洞穴、塌孔、掉塊、漏水等進行詳細記錄。

雙管法時漿液從內管壓入，外管返漿，通過返漿管檢查止漿效果、測壓以及注漿壓力。

單管法注漿要利用鉆桿直接向試段輸漿， 利用膠塞止漿。

采用自上而下分段注漿時，每段適宜取4m，孔口至地面以下留空2m 左右。

5 注漿效果評價與邊坡穩定性驗算

注漿完成后為了檢驗是否達到了設計要求和預期效果，要對整個注漿區域進行性能評價。 注漿效果的評價方法有很多。 可以采用靜態力學檢驗法、動力測試評價法、電探法以及化學分析等確定。

靜態力學檢驗法主要通過對注漿后的巖體作靜力學試驗，也可以通過取樣在實驗室中進行巖土的參數確定，從而得到強度指標，這種方法直接可信，但是要大面積檢驗花費較貴。

動力測試評價法是利用動力學測試技術通過對邊坡注漿前后的動力參數進行相互比較來評價加固效果。 目前超聲波法應用較多，在注漿時在加固區設置測試孔，然后用聲波對注漿前后的區域進行檢測，得到縱橫波速、動彈性模量、動剪切模量、動泊松比等，對加固后的巖土進行評價。 目前邊坡注漿工程中一般采用動力學測試方法并結合鉆探取樣對注漿效果進行評價。

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