旋噴錨在填土邊坡支護中的應用

康鳳秋 張紹波

（1.遼寧師范大學，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

城市建設中存在很多邊坡，除歷史上地質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、泥石流等自然災害。另外，在工程建設中，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定和變形提出了更高的要求，需要對其進行支護設計。

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。其一端與工程構筑物相連接，另一端深入地層中，置于穩定地層中的錨桿部分稱為錨固段，利用錨固段的抗拔能力，維持巖土邊坡的穩定。

2.1.2 抗滑樁

抗滑樁是一種防止滑坡的工程結構，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定地層中。抗滑樁有不同的結構和構造。例如，它的截面形態一般為圓形、管形和矩形；結構形式分為排式單樁、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 擋土結構

擋土結構的主要作用是擋住墻后的填土并承受填土的壓力。廣泛應用于水利、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。錨桿支護法不僅應用于臨時性支護結構，也廣泛應用于永久性支護建筑工程；抗滑樁的抗滑能力強，樁位靈活；擋土結構的類型多樣，支護能力強。但這些支護結構也存在一定的缺陷：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，周圍環境對施工的影響較大，由于雜填土的松散性，可能會發生孔塌。抗滑樁是專門預防滑坡的工程結構，應用范圍小。擋土結構中，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，并且能鉆至土層預定位置。這種設備能使漿液或水以20MPa左右的高壓噴射流強制性破壞土層結構，沖擊土體，鉆桿勻速上升，將漿液與土顆粒攪拌混合，經凝結固化后，使松散的土層加固成混凝土。

3.2 旋噴錨的優點

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、噴射流的壓力和速度可調節，能夠滿足邊坡支護設計要求的強度和抗滲性等。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，且設備輕便、空間占地面積小、振動小、噪音低、對周圍生活環境影響小、施工簡便，并且適用的土類廣泛，在沙土、黏性土、淤泥質土以及人工填土層中都能有很好的處理效果，已廣泛應用于邊坡支護等工程。

4 旋噴錨應用可行性試驗

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，拉力設計值為250kN，全束鋼絞線為3×7根，施工設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。旋噴錨結構如圖1所示。

圖1 旋噴錨結構示意圖

4.2 主要施工方案

4.2.1 旋噴錨施工基本流程

挖土至設計標高→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應力。第一個孔在全束的情況下拉力值為1 000kN，遠遠大于設計值250kN，未發生邊坡塌陷情況（試驗數據詳見表1，水泥用量與拉力值關系見圖2，試驗拉力值結果見圖3）。

表1 試驗數據表

圖2 水泥用量與拉力值關系

圖3 試驗拉力值結果

5 結語

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

現場試驗結果表明，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，以達到最優拉力值。

旋噴錨設備與傳統設備相比，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，傳統設備打孔困難，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膨脹、含水量會隨著季節變化等，都會影響試驗結果，還需進一步完善。