边坡整治的注浆钢花管桩加固设计方法

王 俊 生

(黄石市房地产管理局，湖北 黄石　435000)



边坡整治的注浆钢花管桩加固设计方法

王 俊 生

(黄石市房地产管理局，湖北 黄石435000)

针对云南省某土工格栅加筋边坡出现的超限变形与失稳迹象，对钢花管桩注浆参数进行了设计，给出了详细的注浆工艺方法与参数，并采用极限平衡圆弧滑面法，按照边坡静力条件与地震条件的稳定性要求，确定了注浆加固范围。

钢花管，边坡，加筋土，注浆加固

0　引言

加筋挡土墙在边坡工程中应用较为广泛[1]。由于地质条件、填土材料、施工质量的问题，加筋挡土墙破坏的情况仍时有发生。近年来，注浆钢花管技术在治理滑坡中应用的越来越广泛。在广东省梅州—河源高速公路的工程中路基出现纵向裂缝和圆弧沉降裂缝，个别表现为错台变形。钢花管加固后效果良好，边坡稳定性要求、路基沉降要求满足设计规定[2]。四川省高速公路也有应用注浆钢花管进行路堤失稳治理的工程实例，注浆钢花管逐渐形成一套较为完整的方案[3，4]。但总的来说，注浆钢花管的应用范围还不明确，加固参数、加固设计以及施工工艺都还不够规范。

云南某加筋挡土墙边坡在施工过程中，场地沉降和边坡变形局部过大，导致部分电缆沟、道路沉降和建(构)筑物基础位移，边坡出现了破坏特征。对变形超限的原因进行了分析，对注浆钢花管加固处理参数进行了设计，针对地层特点采用稳定性分析确定了加固范围。

1　工程概况

工程场址区上覆地层为第四系残坡积粘性土(Qel+sl)，下部为三叠系(T3g3)的泥岩灰岩与砂岩。地下水埋深深度为0.5 m～11 m，类型主要是松散岩类孔隙潜水，水流量比较小。

根据地质勘察的调查研究，填方边坡场区及其周围没有不良地质作用。勘察提供的加筋土挡墙填土参数统计表见表1。填方边坡的设计断面见图1，部分断面由于填土高度较高、地层软弱，设计了抗滑桩+桩间挡板的方案。

表1　注浆参数计算土层性质统计表

图1　原加筋挡土墙典型设计断面图(K0+171断面，单位：mm)

2　问题分析

该工程边坡部分坡段出现了沉降量与水平位移超限的情况，边坡出现破坏迹象，有些坡体上出现多条张拉裂缝，严重威胁边坡周围的安全。分析其中存在的原因为：

1)连日降雨造成雨水入渗，导致滑坡体的工程性质减弱和滑坡体容重增大。云南普洱换流站填方边坡出现滑动迹象与当地年降雨量较大和降雨时间较长有着密不可分的关系；

2)在填方边坡施工中设置碎石带可以保证回填土的抗剪强度，并使得加筋土挡墙具有比较好的排水性能。由于在施工中未按要求掺入碎石，而填方边坡在较大沉降量条件下排水通道产生错节、堵塞，产生了不利水压力；

3)由填方与挖方边坡构成，填方边坡由挖方区域弃土回填而成，土体液限较高，因此较难压实[6]。施工过程中也没有对地基土、回填土按设计要求进行压实度控制，导致填方边坡实际的综合内摩擦角小于设计选取的综合内摩擦角，降低了边坡的稳定性系数。

按照勘察获取的填土参数重新进行稳定性分析，得到K0+171断面：F静力=1.163<1.3；F地震=0.924<1.1。不满足稳定性要求，需要进行加固设计。

3　注浆钢花管桩加固设计

3.1注浆参数设计

1)注浆压力p。按照地层抗力计算最大注浆压力，渗透注浆计算结果不大于0.2 MPa。采用间隔时间注浆方法，可以达到比较好的加固效果。具体的做法是先注入浆液，等待浆液初凝再逐级提高注浆压力，如此直至粘土层被劈裂。因此，劈裂压力需要按照粘性土的参数进行计算，见式(1)：

pmax=γh′+σt

(1)

其中，h′为注浆位置以上土厚度，m；σt为土的抗拉强度，kPa,对于粘性土取为其粘聚力c值；γ为天然重度，kN/m3。

按照式(1)计算得到的场区填土的注浆压力值pmax=442.8 kPa～737.6 kPa。初步选择场区西南角处的劈裂注浆压力为0.8 MPa，初次注浆压力为0 MPa～0.2 MPa；场区东侧的为0.6 MPa，初次注浆压力为0 MPa～0.2 MPa。

2)注浆扩散半径r。钢花管注浆在地层中呈柱面分布，按照柱面扩散公式计算出来的扩散半径按式(2)计算：

(2)

其中，r为浆液的扩散半径，cm；r0为注浆管半径；β为浆水的粘度比；t为注浆时间，s；n为孔隙率；K为渗透系数，cm/s；h为注浆压力，cm。

查表得β=145；初步选定注浆累计时间为5 h；r0=8.9 cm；n根据勘察结果取1.187。采用迭代法计算得到r=108.3 cm～137.6 cm。

3)注浆量Q。渗透注浆的注浆量可以按式(3)确定：

Q=πr2hnα(1+η)

(3)

其中，α为有效灌注系数；1+η为损失系数，可查阅文献[5]。对于该场区的土层，按照含碎石粘土来考虑，取α(1+β)=60%，则场区内边坡渗透注浆量Q=25.4 m3～67.6 m3。

当采用二次注浆工艺，考虑浆液劈裂粘性土层。按文献[5]的经验系数得到劈裂注浆量为Q=17.6 m3～31.4 m3。

3.2注浆加固区域确定

按照假定的注浆土的强度参数对原设计的边坡进行钢花管注浆加固，确定注浆加固区范围，待注浆结束后通过取样试验结果对其进行校核。当设置5排桩时，静力条件和按8度地震条件得到的计算结果能够满足稳定性要求。

计算简图见图2。

图2　稳定性计算结果图(单位：m)

4　结语

采用注浆钢花管桩对某加筋土边坡进行加固设计，采用注浆计算公式确定了钢花管桩注浆参数，并结合调研与文献总结给出了详细的注浆工艺方法与参数。采用稳定性分析手段对加固区范围进行了确定，加固设计对于类似工程治理具有参考价值。

[1]郝哲,王介强,刘斌.岩体渗透注浆的理论研究[J].岩石力学与工程学报,2001,20(4):492-496.

[2]马风亚.钢花管地基加固施工技术[J].山西建筑,2005,31(10):63-64.

[3]何永华,李治国.钢花管劈裂注浆施工技术[J].施工技术,2008(S1):254-256.

[4]张昕,蒋炳元.注浆钢花管在土体加固工程中的应用[J].湖南交通科技,2006,32(1):43-46.

[5]《岩土注浆理论与工程实例》协作组.岩土注浆理论与工程实例[M].北京：科学出版社，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，工程师

TU473.1

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