边坡技术加固之注浆加固设计与施工

边坡技术加固——注浆加固边坡的设计与施工1.1概述1.1.1注浆加固技术的概念注浆加固技术：用液压或者气压将能凝固的液浆注入物体的裂缝或孔隙，以改变注浆对象的物理力学性质，以满足各类土木建筑工程的需要。1.1.2注浆技术的优点1.施工设备简单

注浆工程施工设备主要由钻孔机械、注浆泵、搅拌装置、喷枪、流量计、止浆塞等,这些设备除钻孔机械稍复杂外,其他都比较简单。2.规模小、耗资少

这种加固方法相对其他方法而言,工程实施规模小,人工、

材料、机械消耗小,相应减少加固施工耗资。3.占地面积小、施工灵活方便。

由于施工设备简单、施工场地小,在狭小的场地、矮小的空间均可施工,对施工周围交通影响小,在城市高层建筑、市政工程深基础施工中显示出得天独厚的优势。4.工期短、见效快

注浆工程施工必须连续进行,可以小时进行,施工效率高。由于通常属化学注浆,胶凝时间短,工程实施见效快。5.施工噪声和震动小

施工机械简单,且大部分时间都是靠注浆泵工作由液体压力完成,施工中产生的噪声和震动很小对施工周围环境影响小,在居民区施工其优点更显突出。6.加固深度可深可浅,易于控制

由于该工法是采用成孔压力把浆液注入地层达到加固的目的,其加固深度就好控制,只要地层允许可在成孔范围内任意实施。7.应用领域广泛

注浆的应用极广,而切其应用范围还在不断扩大。目前的主要应用领域有土建、市政工程、水利电力、交通能源、隧道、地下铁路、矿井、地下建筑等。1.1.3注浆技术的历史

注浆技术的发展已有百年历史，法国人开辟了注浆施工的先河英国于1860年在阿里因普瑞贝矿首次用水泥注浆对井筒进行注浆堵水,成功地解决了井筒漏水问题,发明了硅酸盐水泥,从此水泥开始成为注浆的主要材料；此后又有化学注浆、水玻璃注浆材料和双液单系统注浆法和水玻璃氯化钙注浆法的出现。

特别是到了20世纪40年代,注浆技术的研究和应用进入了一个鼎盛时期,各种水泥浆材、化学浆材相继问世,注浆技术的应用范围及规模也越来越大。1.1.4注浆法的分类按工程问题分为：1.坝基注浆2.隧道注浆3.基坑注浆4.边坡加固注浆5.混凝土结构补强注浆按材料分为：1.水泥注浆2.化学注浆（主要使用于微裂缝的注浆）3.混合注浆注浆法的分类按注浆对象分为：1.岩石注浆2.砂砾注浆3.粘土注浆按功能分为：1.防渗注浆2.加固注浆3.基础托换注浆注浆法的分类按浆液的分布状态分1.渗透注浆：指浆液以渗透渗入方式，渗入土体孔隙的注浆方式。2.挤密注浆：指用很稠的浆液灌入事先在地基土内钻进的孔中并挤向土体，在注浆处形成浆泡，浆液的扩散靠对周围土体的压缩。

3.劈裂注浆：劈裂注浆是目前应用最广泛的一种注浆方法，是在钻孔内施加液体压力于土体，当液体压力超过劈裂压力时土体产生水力劈裂，也就是土体突然出现裂缝，吃浆量突然增加，劈裂注浆在注浆孔附近形成网状浆脉，通过浆脉挤压土体和浆脉的骨架作用加固土体。1.1.5注浆加固在边坡中的应用

注浆在边坡中有两方面的应用：一方面是对于由崩滑堆积体、岩溶角砾岩堆积体，以及松动岩体构成的极易滑动的边坡或由于开挖形成的多卸荷载裂隙边坡，对坡体注入水泥砂浆，以固结坡体并提高坡体强度，避免不均匀沉降，防止出现滑裂面。另一方面对于正处于滑动的边坡、存在潜在滑面的边坡，或者处于不稳定的滑坡运用注浆技术对滑带压力注浆，从而提高滑面的抗剪强度，提高坡体稳定性。影响注浆效果技术的因素：工程问题，地质特征，注浆材料，压浆技术颜峰姜福兴《裂隙岩体注浆加固效果的影响因素分析》1.2注浆材料

1.2.1注浆材料的分类1.2.2注浆浆液的性质（1）浆液的渗入性浆液的渗入性是指浆液渗入岩土的能力。浆液的渗透性直接影响浆液的扩散距离，渗入性好，浆液的扩散距离大。浆液的渗透性与所用的灌浆原理和浆液的种类有关，不同的灌浆原理和不同的浆液品种，其控制因素是不同的。渗透灌浆在采用粒状浆液材料时，浆液的渗透能力与颗粒的大小有关;化学灌浆，浆液的渗透能力将受到流动性的影响;劈裂灌浆，尺寸效应和流变效应将产生较复杂的影响。颗粒细度和浆液浓度对浆液黏度的影响从尺寸效应出发，浆液的颗粒的细度越高，渗入能力越强，但同时导致浆液的黏度增加，浆液变稠，影响渗入能力。因此在实际的浆液配制时硬正确处理浆液的细度。编号123456水泥比表面积385038505550555071007100浆液的水灰比0.6:11:10.6:11:10.6:11:1浆液粘度（s）28.318.842.819.451.826.2（2）浆液的稳定性浆液的稳定性主要是指浆液的化学稳定性，即浆液是否会发生强烈的化学反应，以致影响浆液的基本力学性质。在边坡注浆加固中采用的粒状浆材的稳定性主要指水泥浆和水泥砂浆的分层性和析水性。（3）浆液的结石率结石率是指浆液的最初体积与凝结后的结石体积比，一般用百分数表示。结石率越高加固效果越好。影响结石率降低的因素主要由析水沉淀和浆液的自身收缩。改良方法：在浆液中掺入高塑性粘土和降低浆液的含水量。（4）浆液的强度特性浆材的强度越高加固效果越好。（5）浆液的耐久性加固岩体处于的特殊环境下，如养护条件差，水压力长期作用，化学侵蚀等，可能使浆液灌注后强度降低、灌注效果降低甚至无效。因此浆液的耐久性是注浆工程的一个重要课题。1.3注浆理论注浆理论研究浆液在岩土裂隙中的流动规律，揭示地质条件、浆液的性质和注浆工艺之间的相互关系，为注浆设计和现场施工提供科学依据。渗透注浆理论注浆理论水力劈裂注浆理论1.3.1渗入注浆理论1.砂土注浆体球形扩散公式假定砂土各向同性，浆液为牛顿流体，浆液从灌浆管底部进入地层后呈球形扩散：式中：k—砂土的渗透系数，cm/s；

β—浆液的黏度对水的粘度比;—浆液的扩散半径，cm；—浆液的压力水头高度，cm；—灌浆管的半径,cm；t—灌浆时间，s；n—砂土的孔隙率。2.砂驱土注浆趟的柱形猴扩散公淘式：3.砂砾碌石层的注朽浆扩散公栋式4.裂隙姐岩石的注扒浆扩散公逼式pc—注第浆压力；p0—裂楼隙内水压洗力；b—裂隙爸宽度，c痒m；η—浆咳液的粘削度；2.渗蔑入性注欣浆的尺零寸效应渗入性艳注浆的感尺寸效捧应是指脸由于渗且入性注狱浆是在挎压力较剧小、地脏层结构春不受破希坏的条闸件下使敲浆液渗庆入裂缝贤，因而存要完全朵实现渗本入性注杜浆，就患必须使斗浆材的泉颗粒尺薄寸小于陈裂缝尺胶寸。假绑设浆液隆的颗粒迹尺寸为仙d，地疤层裂缝敌的尺寸逝为尺寸效桐应可以杨表示为到R=住/d舍>1.井R通常宽称为净瓣空比。畜理论上谨只要R窗>1即论可实现鉴渗入性秃注浆，苏但在实鲁际过程乘中，当邻浆液浓冠度较大厦时，浆炼粒会群新集进入怒裂缝，扩从而使权裂缝堵趁塞。为础了避免陈这种现僵象，一敌般使R≥3，这时大浆材颗惑粒的群举集容易贪被注浆抚压力冲傲散。地层裂缝秒的尺寸东的确定1）砂拜砾石的滤空隙尺轨寸一般采用物数学方法痒估算：设尖D为砂砾肆石的颗粒身直径，可删定义有效狠空隙比崇有效空隙山比一般在荡0.19城5~0.乡丰215之步间变化，鱼如果取平史均值0.疾2，则砂茅砾石的空稠隙尺寸可闸近似表示痒为吃=0.2胡D2）岩石阳裂隙的尺拦寸由一种运竹用钻孔压最水实验的辛方法确定式中：η—水的守粘度；R—水胶的扩散微距离3.渗入垒性灌浆的中流变效应流变效应浙指浆液在亩裂缝中流凤动时，浆崭液内部，征浆液与孔调壁之间将窝产生摩擦台阻力，从邻而影响渗仁入性灌浆汪的可灌性芦。这种影惨响可以从罢浆液在空惑隙中流动炎时单位时伟间的流量特计算公式警中看出来曲：对于牛密顿流型证体（在茫圆管中态流动时竿剪切率构与剪应恒力成正毁比式中：r卫—毛细管病的半径;—有效附灌浆压纸力；η—牛顿型型流体的愉粘度；L—浆液连在管中流防动的距离游。对于非秤牛顿流确型体（匀当剪应傲力超过挂屈服应遗力的时徒候，流月体才能暮流动）式中：丹—狱浆液的塑谷性粘度；—屈服应磁力。4.渗入镰性灌浆的笋局限性由前述记可知，烈渗透性浅灌浆由因于存在敬尺寸效住应和流请变效应态的制约索，一般搏在大空木隙介质灿中容易泄实施。隔而在实薄际地层读中的裂纱隙有大牺有小，戚要在小日裂隙中桌提高浆狮液的注虹满度，址一方面道缩小浆尾材的颗埋粒尺寸昂，另一匹方面要币准确确秧定裂缝角尺寸。1.3.饲2劈裂猫注浆理论鉴于渗入势性注浆的瓶局限性，碰后来提出哄了劈裂注雷浆理论。耐该理论是冷通过增大凉注浆压力笑，使细小躁裂缝产生架水力劈裂幕，以提高音浆液的可傻注性。1）岩层附的劈裂公幼式假定地层背为各向同饺性、均匀抗的线弹性芹体，钻孔吹壁开始发塔生水力劈诊裂的条件刘是垂直劈裂辱：水平劈裂式中：飞—注披浆压力；γh—岩悟石的竖向象自重应力伴；υ—岩华石的泊传松比；—岩石的拳侧压力系尼数；—岩石傅的抗拉蜻强度；N—比祥例系数某，与地胶层的渗灿透系数异有关和展浆液的坡粘度有藏关，在成0~1系之间变吉化，对叉于不透地水岩石典取1，灭透水性精较大的斯岩石接购近0.2）砂和冠砂砾石的张劈裂公式在砂和零砂砾石缝地层中逗注浆，孙当注浆且压力达瓦到下述侧公式的爽标准时搜就会导罩致地层白破坏。式中：最—注浆压锄力；γ—砂龙砾石的拳容重；—水的表容重；h—注缘瑞浆段的深碗度；—地下手水位高割度；K—主应宽力比；3）粘跪性土劈源裂公式在粘性肃土中，抚水力劈拆裂将引炼起土体退固结和融挤出等蔽现象，泊当仅有咳固结时侨，注浆滩量体积软V及单建位体积捐所需的虑浆量Q颤可由以嫌下公式盯计算：式中：导—脆注浆压力页；p—蜓有效注波浆压力朝；a—浆液爸扩散半径挖；u—注永浆压力犬；—土的妇压缩系兆数。1.4.蛙1设计士内容与设仪计程序边坡工程浩地质的调泼查工程调查句的内容有织：地质构醒造和地层揉分布情况亩；土的颗初粒级配、兄含水量、旺孔隙率、市渗透系数迹、土体强饿度、有机潮质含量等廉物理力学喷指标；地技下水分布旨和特性；探注浆处理宋范围及其齐周边区域累的构筑物介情况。注浆方利案的选驱择注浆标铁准的确熄定边坡注浆祝位置的确中定浆液的坟配方设父计钻孔的布滨置与注浆名压力的确魔定注浆后校的边坡醋的稳定既性验算1.4谨注继浆加固尺设计注浆加扮固设计葬前而言墙，注浆竭法的设衰计和施梦工还存莲在很强贩的经验粗性。边坡注下浆加固堆可按下她方案选旁择：岩土类别适用的注浆原理注浆方法常用浆材岩层渗入性注浆劈裂注浆自上而下分段注浆水泥浆或硅粉水泥浆岩石堆积体、松散岩体渗入性注浆自上而下分段注浆水泥浆或水泥砂浆断层带、滑带渗入性注浆劈裂注浆自上而下分段注浆水泥浆或先灌水泥浆后灌改性环氧树脂卵石、砾石渗入性注浆自上而下分段注浆水泥浆或硅粉水泥浆砂土、粉细砂渗入性注浆劈裂注浆自上而下分段注浆硅粉水泥浆或酸性水玻璃粘性土渗入性注浆劈裂注浆自上而下分段注浆水泥浆或硅粉水泥浆注浆标词准注浆标准随是指注浆祸后应达到墨的质量标壤准，在边得坡工程中衣，由于边穷坡的地质茅条件千差磁万别，稳糖定性差异钱较大，因炒而很难规福定一个统炒一的标准控，基本原则利是要求边浙坡稳定安叠全系数达谁到公路规至范的规定与。一般而言眯，可以根克据边坡的杜地质情况亮和要求的殖稳定性反称求边坡岩扶土体的强梢度参数（湖c，φ值），以基该强度或参数作击为对边挡坡注浆描加固设呆计的标昼准。注浆材尘料及配毯方设计屯原则1）劈裂注浆鸽法的浆液引材料可选仁用以水泥枣为主剂的民悬浊液，嗽也可选用狸水泥和水烛玻璃的双楼液型混合颗液。2）用作防首渗堵漏炉的浆液锯可选用诸水玻璃乳、水玻轻璃与水蹲泥的混薄合液或膊化学浆嘱液。3）压密注浆起可选用低姜坍落度的辞水泥砂浆浊。4）动水情况绒下的堵漏磁注浆宜采任用双液注石浆或其它代初凝时间响短的速凝乔配方。5）在有地姿下动水渡流的情烘况下，纷不宜采惹用单液惧水泥浆膝等初凝僻时间长例的浆液宅。浆液使用能的原材料稠及制成的绩浆体应符幸合下列要断求：(1)制幻玉成的浆体秘应能在设斑计要求的允时间内凝麦固，其本牛身的强度姨、防渗性腔和耐久性尝应能满足历设计要求伸。(2)浆足体在凝固糟后其体积隐不应有较谨大的收缩须率，一般璃应小于腊3‰体积姨量。(3)所谋制成的浆手体在1年小时内佣不应发生讲析水现象系。为了改善埋浆液性能窃，根据工帝程需要可霜在浆液拌拐制时加入咸早强剂、欧减水剂、辽微膨胀剂哈、抗冻剂惜、缓凝剂睡等外加剂剧，掺加量良可参考产处品说明并嘉应作相关躁试验确定省。浆液的扩留散半径的迅确定及注求浆孔平面惊布置浆液扩沃散半径录与浆液厕的流动性和胶凝时妨间、注浆压预力、注浆量、注浆时间等因素有斤关，其确浪定方法包误括理论公考式计算、波经验判断园和现场注趣浆试验。由于地层起条件的复多杂性，理礼论公式计笛算时采用灰的参数很铅难符合实舱际情况，兔所以在没泊有足够施貌工经验的惹条件下，割推荐采用齿现场注浆洪试验方法寺确定浆液嫂扩散半径蒜。在进从行现场注梢浆试验时梁要选择不创同特点的漫地基，最杆好采用多损种注浆方牧法，以求叠得不同条包件下的浆挠液扩散半裕径。现素场注浆试践验常采用踏三角形布慌孔或矩形陷布孔的方的式，如图所示。注浆试币验结束股后可通域过以下忽方法评火价浆液胆扩散半日径：(1)患钻孔压叼水或注节水，求将出注浆茎体的渗编透性；(2)啄钻孔取川样，检辞查空隙泉充浆情晨况；(3)用酿大口径钻盏井或人工颜开挖竖井疮，肉眼观着察地层充皂浆情况，蚕并取样进蛙行室内试新验研究。考虑到地肚基土的不界均匀性，嚷在确定设则计浆液扩弦散半径时粘要注意选看取符合设吓计要求的否，在多数轨条件下可罗以达到的蓄扩散距离相。确定了王浆液扩悦散半径不后，即互可设计位注浆孔校布置。什注浆孔欺的布置怎应能使拌被加固巷土体在更平面和岗深度范歌围内连说成一个羞整体。在一般凉情况下子，用作践防渗的粥注浆应典设置不播少于岸3排的吸注浆孔豆，多排廊孔的布笑置以梅南花形布峡孔为宜，注浆孔间融距可按滚0.8～照1.2m色范围设计滩；用作提锁高土体强伤度的劈裂掀注浆孔间吨距可按掉1.0～汉2.0m潮范围设计聚；压密注探浆在选绢用落度吗较小的剩水泥砂脖浆时，樱注浆孔旅间距可圣按理论忘球状浆柴体直径驻的2缺～5苗倍设计偶。灌浆压鲜力的确略定渗透注桂浆的最摔大容许培注浆压训力推荐昂采用注婶浆试验撤曲线确财定，即济在注浆宏试验过弯程中，城逐步提索高注浆叶压力，添求得压膨力和流辰量关系尿曲线(敢如右图所示)脊，当压力贷升到某一猴数值(p纵f)时，似注浆流量酬突然增大羽，表明地芽层已产生酱劈裂，因谷而把这一床压力值作失为确定最刘大容许注招浆压力的松依据。飞在缺乏试静验资料或国在进行注恰浆试验前暮需预定一泼个试验压掩力值时，举也可根据纳以下砂砾欲地基注浆的经畅验公式确化定。[pe]=c(0.7雾5T+Kλh）或虏[pe]=βγT拐+cKλh式中：车[pe锹]—容补许注浆润压力，认100kPa；c—与注浆贵期次有关甩的系数，兽第一期孔魔c=1词，第二期票c=1.竹25，第三期灯孔c=1亭.5；T—地基督覆盖层厚吐度，m；K—与注瞧浆方式有吃关的系数储，自上而棉下注浆时苏K=0戏.8，自下而上顽时K=篇0.6；λ—与彼地层性识质有关愈的系数肉，可在葛0.补5～1邀.5晋之间选底择。结暂构疏松愤、渗透捆性强的完地层取榆低值，嘴结构紧伟密、渗菠透性弱容的地层还取高值封；h—注浆桨段至地面催深度，m碗；β—系暖数，在载1～穿3之拖间选择览；γ—地面菠以下，注象浆段以上押土层的重轿度；2）岩窗石注浆卧压力式中：逢—容刊许注浆顶压力；D—注续浆段深壶度；—表面粥段容许捏注浆压助力；m—注远浆段每宾加深1博m容许巨增加的桑应力，弊可见下复表：1.5桐边坡注浆叹加固技术情的施工1.5抽.1赛注浆凡施工前怠期工作施工前扯的原位口现场调耳查现场原位找注入试验制定施著工计划1.5.聪2注浆劣施工管理在暂行朝准则中袍对工法村的选择咐、设计豪、施工伤和水质揉监测等浮项目做搬了如下练规定1）注浆少法中使用咏的浆液，倘目前为水熔玻璃类浆忙液，不允考许使用有狡