邊坡整治的注漿鋼花管樁加固設計方法

王 俊 生

(黃石市房地產管理局，湖北 黃石　435000)

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邊坡整治的注漿鋼花管樁加固設計方法

王 俊 生

(黃石市房地產管理局，湖北 黃石435000)

針對云南省某土工格柵加筋邊坡出現的超限變形與失穩跡象，對鋼花管樁注漿參數進行了設計，給出了詳細的注漿工藝方法與參數，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用較為廣泛[1]。由于地質條件、填土材料、施工質量的問題，加筋擋土墻破壞的情況仍時有發生。近年來，注漿鋼花管技術在治理滑坡中應用的越來越廣泛。在廣東省梅州—河源高速公路的工程中路基出現縱向裂縫和圓弧沉降裂縫，個別表現為錯臺變形。鋼花管加固后效果良好，邊坡穩定性要求、路基沉降要求滿足設計規定[2]。四川省高速公路也有應用注漿鋼花管進行路堤失穩治理的工程實例，注漿鋼花管逐漸形成一套較為完整的方案[3，4]。但總的來說，注漿鋼花管的應用范圍還不明確，加固參數、加固設計以及施工工藝都還不夠規范。

云南某加筋擋土墻邊坡在施工過程中，場地沉降和邊坡變形局部過大，導致部分電纜溝、道路沉降和建(構)筑物基礎位移，邊坡出現了破壞特征。對變形超限的原因進行了分析，對注漿鋼花管加固處理參數進行了設計，針對地層特點采用穩定性分析確定了加固范圍。

1　工程概況

工程場址區上覆地層為第四系殘坡積粘性土(Qel+sl)，下部為三疊系(T3g3)的泥巖灰巖與砂巖。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。

根據地質勘察的調查研究，填方邊坡場區及其周圍沒有不良地質作用。勘察提供的加筋土擋墻填土參數統計表見表1。填方邊坡的設計斷面見圖1，部分斷面由于填土高度較高、地層軟弱，設計了抗滑樁+樁間擋板的方案。

表1　注漿參數計算土層性質統計表

圖1　原加筋擋土墻典型設計斷面圖(K0+171斷面，單位：mm)

2　問題分析

該工程邊坡部分坡段出現了沉降量與水平位移超限的情況，邊坡出現破壞跡象，有些坡體上出現多條張拉裂縫，嚴重威脅邊坡周圍的安全。分析其中存在的原因為：

1)連日降雨造成雨水入滲，導致滑坡體的工程性質減弱和滑坡體容重增大。云南普洱換流站填方邊坡出現滑動跡象與當地年降雨量較大和降雨時間較長有著密不可分的關系；

2)在填方邊坡施工中設置碎石帶可以保證回填土的抗剪強度，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生錯節、堵塞，產生了不利水壓力；

3)由填方與挖方邊坡構成，填方邊坡由挖方區域棄土回填而成，土體液限較高，因此較難壓實[6]。施工過程中也沒有對地基土、回填土按設計要求進行壓實度控制，導致填方邊坡實際的綜合內摩擦角小于設計選取的綜合內摩擦角，降低了邊坡的穩定性系數。

按照勘察獲取的填土參數重新進行穩定性分析，得到K0+171斷面：F靜力=1.163<1.3；F地震=0.924<1.1。不滿足穩定性要求，需要進行加固設計。

3　注漿鋼花管樁加固設計

3.1注漿參數設計

1)注漿壓力p。按照地層抗力計算最大注漿壓力，滲透注漿計算結果不大于0.2 MPa。采用間隔時間注漿方法，可以達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進行計算，見式(1)：

pmax=γh′+σt

(1)

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

按照式(1)計算得到的場區填土的注漿壓力值pmax=442.8 kPa～737.6 kPa。初步選擇場區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；場區東側的為0.6 MPa，初次注漿壓力為0 MPa～0.2 MPa。

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

(2)

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

查表得β=145；初步選定注漿累計時間為5 h；r0=8.9 cm；n根據勘察結果取1.187。采用迭代法計算得到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；1+η為損失系數，可查閱文獻[5]。對于該場區的土層，按照含碎石粘土來考慮，取α(1+β)=60%，則場區內邊坡滲透注漿量Q=25.4 m3～67.6 m3。

當采用二次注漿工藝，考慮漿液劈裂粘性土層。按文獻[5]的經驗系數得到劈裂注漿量為Q=17.6 m3～31.4 m3。

3.2注漿加固區域確定

按照假定的注漿土的強度參數對原設計的邊坡進行鋼花管注漿加固，確定注漿加固區范圍，待注漿結束后通過取樣試驗結果對其進行校核。當設置5排樁時，靜力條件和按8度地震條件得到的計算結果能夠滿足穩定性要求。

計算簡圖見圖2。

圖2　穩定性計算結果圖(單位：m)

4　結語

采用注漿鋼花管樁對某加筋土邊坡進行加固設計，采用注漿計算公式確定了鋼花管樁注漿參數，并結合調研與文獻總結給出了詳細的注漿工藝方法與參數。采用穩定性分析手段對加固區范圍進行了確定，加固設計對于類似工程治理具有參考價值。

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

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

[3]何永華,李治國.鋼花管劈裂注漿施工技術[J].施工技術,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用[J].湖南交通科技,2006,32(1):43-46.

[5]《巖土注漿理論與工程實例》協作組.巖土注漿理論與工程實例[M].北京：科學出版社，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

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