小導管注漿與重力式抗滑墩加固漿砌片石擋墻技術

沈 鵬 曹升亮 唐 豹

(1.中交第一公路勘察設計研究院有限公司，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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小導管注漿與重力式抗滑墩加固漿砌片石擋墻技術

沈 鵬1曹升亮1唐 豹2

(1.中交第一公路勘察設計研究院有限公司，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，結合注漿技術加固土體的原理，分析了擋墻的變形原因，介紹了小導管注漿結合抗滑支墩的加固技術，闡述了施工過程中的技術要點，結果表明：該技術在加固高漿砌片石擋墻中有很好的效果。

漿砌片石，小導管注漿，錨固，滑移

漿砌片石作為一種方便經濟的建筑材料，大量應用于擋土墻工程，由于材料本身比較松散，施工時質量控制不嚴格，經常會出現灰漿不飽滿、墻體開裂的現象，加之雨水下滲，漿砌片石墻內材料粘結力減小，墻后填土抗剪強度折減，在行車荷載的反復作用下，極易出現擋墻頂部滑塌的危險[1]。根據深圳某高速漿砌片石擋土墻災害風險評估結果，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，為了防止擋墻出現突然垮塌，提高擋墻的整體穩定性，經方案比選，決定對存在重要災害隱患的7處擋土墻采用小導管注漿與重力式抗滑墩支撐的綜合治理方法。

1 工程概況

工點設計行車時速為80 km/h，總里程達28.92 km，擋土墻加固工程7個工點位于樁號YK52+104～YK58+430之間，本文以擋墻YK52+104為例介紹小導管注漿與重力式抗滑墩綜合技術治理方法，該段擋墻長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構形式，如圖1所示；墻體出現了不同程度的開裂和鼓包(見圖2)，其中勾縫的砂漿粘結力嚴重不足，強度低，砌塊間咬合摩擦欠佳，加之7月份～9月份為該地區臺風高峰期，伴隨臺風有大量降雨，日最大降雨量可達385.55 mm，臺風期降雨量可達689 mm，因此該擋墻目前處于較不穩定狀態，在強降水等作用下，發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側均為自然山體邊坡，坡面水直接滲入填土體內部，由于擋墻排水設施不暢，導致水分不能及時排出墻體，巖土體迅速處于充水狀態，在持續降雨歷程中，致使非飽和土體轉化為飽和土體，導致土體容重增大、抗剪強度降低。此外，地表水下滲和地下水形成滲流場，產生滲流荷載，兩者的共同作用對擋墻穩定極為不利。

2.2 車輛荷載的影響

本擋墻所在路段在兩個車流量較大的出入口之間，深圳方向(擋墻所在側)貨柜車數量近年來增長迅速，重載車輛反復作用于行車道引起路基沉降，產生側向應力導致超車道擋墻局部鼓包隆起，墻面出現裂縫。

2.3 擋墻排水設施失效

擋墻泄水孔應沿著橫豎兩個方向設置，其間距宜取2.0 m～3.0 m，結構背面應設置反濾層。該段擋土墻體雖設置了泄水孔，設置距離及密度符合要求，但部分泄水孔呈反坡向設置，大多數已經失效，不能正常向外排水。從外露面觀察，砌體砂漿填塞嚴重不飽滿或未進行砂漿填塞，砌體施工質量欠佳；墻體個別泄水孔有泥沙流出，表明反濾層設置不合理或根本未設置。

3 加固方案設計與施工

3.1 設計思路

通過對擋墻出現病害原因的分析，結合墻體破壞現狀，采用小導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狀態下，極易因為外界擾動而引起突然的垮塌，若在沒有外部支護的狀態下采用鉆機鉆孔可能會引起墻體局部失穩，因此設計過程中首先要在墻體外設置抗滑墩確保墻體在鉆孔時不用產生大的位移[2]。小導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擋墻后松軟土體，通過注漿從內部滲透入土體中，使得漿液與土體顆粒相結合，將土體粘固成一個整體，改變土體的物理力學性質，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行擠向土體，將被加固土體擠實、壓密，當注漿壓力達到一定值，在土體較薄弱的部分漿液克服巖土體的初始應力和抗壓強度發生劈裂，漿液通過劈裂縫滲入土體，使土體產生擠密和膠結[3]。

圖3中，編號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，并在框架梁交叉點及兩側各1 m處設置注漿孔。

3.2 設計要點

3.2.1 重力式抗滑墩

現行規范中沒有對該類抗滑墩截面尺寸的計算方法，在設計中參照重力式擋土墻的設計思路，根據不同漿砌片石擋墻高度確定抗滑墩的尺寸與承載力。抗滑墩和框架梁為鋼筋混凝土結構，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 小導管注漿加固

小導管選用φ42 mm，長度為6 m的無縫鋼管，沿其軸向每15 cm開一對φ6 mm的出漿孔，孔呈梅花狀布置，上部1 m處不設注漿孔。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是設計過程中重要的參數，它對注漿工程及造價具有重要的影響，如果計算Q值不符合實際情況，還將降低注漿效果甚至導致注漿失敗。Q值可按規范中理論公式進行估算，但選用參數必須經試驗確定，本文計算結合現場注漿試驗確定鉆孔注漿量。注漿量可參照式(1)計算[4]:

Q=πR2Lnαβ

(1)

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

計算單根小導管設計注漿量Q=0.552 m3。

3.3 施工關鍵技術

1)施工前對擋墻墻身裂縫進行勾縫抹漿，確保注漿時漿液不會滲出墻體。支墩基礎根據墻高向下開挖一定深度，基礎采用片石混凝土填筑，基礎以上墻身采用C20混凝土澆筑。抗滑墩后墻面緊貼原漿砌片石墻體施工，抗滑墩基礎開挖應采取跳躍式開挖，并隨時觀察墻體的變形，確保在開挖過程中原擋墻的穩定性。

2)在相鄰抗滑墩之間澆筑框架梁，并標注小導管注漿位置，在基礎上臺身中預埋水泥預制排水管，確保擋墻排水順暢，施工過程中應嚴格按照圖紙規定施工，注意施工安全，雨天應有專人觀察墻體是否有裂縫或鼓包。

3)在進行小導管注漿之前，需選擇3個鉆孔進行注漿壓力與注漿量試驗，觀察墻體是否有冒漿，記錄注漿時間、注漿量、注漿壓力，確定合理的注漿參數。

4)導管安放完成后開始注漿，注漿前對所有孔眼安裝止漿塞，同時對管口與孔口側進行密封處理。水泥漿液采用拌和機制漿，采用液壓注漿機將漿液注入導管鋼管內，注漿前先檢查管路和機械狀況，確定合理的注漿參數。

5)注漿分兩步完成，當第一次注漿的漿液初凝后，時間大約在40 min～60 min后進行第二次注漿，以使導管填充密實。考慮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，如發生漿液從其他孔流出的現象，發生串漿時，在有多臺注漿機的條件下，應同時注漿，無條件時應將串漿孔及時堵塞。單液注水泥漿壓力突然升高，則可能發生堵管，應停機檢查。發現堵管時，要敲打或滾動以疏通注漿管，無法疏通時要拆管。

4 加固效果評價

在施工過程中和施工后對擋墻進行監測，監測內容包括擋墻的水平位置與豎向位移[5]。監測結果表明，在加固后擋墻位移趨于穩定，加固效果顯著。監測點布置圖如圖4所示，水平位置監測結果如圖5所示。

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

5 結語

對于已經失穩的漿砌片石高擋墻采用抗滑墩加小導管注漿方法進行加固，施工方案簡單，可以有效節省施工工期，而且不影響現有道路的正常通車，同時原有擋墻的破壞小，加固效果明顯。

[1] 唐 佳.公路路堤擋土墻失穩機理及其加固治理研究[D].長沙:中南大學,2007.

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

[3] 徐志永,施 斌.高壓注漿預應力錨固技術加固失穩擋土墻作用機理分析與應用[J].礦產勘查,2005，8(9)：48-50.

[4] JTG F60—2009，公路隧道施工技術規范[S].

[5] GB 50497—2009，建筑基坑工程監測技術規范[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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