試論注漿錨管在破碎巖石邊坡中的加固應(yīng)用

蔣兵輝

（華北有色工程勘察院有限公司，石家莊 050000）

1 引言

當(dāng)邊坡受到風(fēng)化作用或者是擠壓作用時(shí)，就有可能會(huì)使得巖土體出現(xiàn)碎塊狀的現(xiàn)象，這就是破碎巖石邊坡。堆積體和破碎體是破碎巖石邊坡的主要物質(zhì)來源，節(jié)理裂隙密集和破碎的狀況，會(huì)因?yàn)楦鞣N內(nèi)外應(yīng)力作用而產(chǎn)生，比如風(fēng)化作用、斷裂、地下水的作用、構(gòu)造擠壓等等。巖塊與巖塊之間的咬合力和鑲嵌情況，會(huì)決定整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)破碎巖石邊坡時(shí)，就可能導(dǎo)致咬合度下降、平整度下降、巖塊尺寸減小等問題，嚴(yán)重影響了邊坡的穩(wěn)定性，造成一定的安全威脅。在臨空面出現(xiàn)變化時(shí)，就會(huì)造成邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞力。在施工過程中，處理此類問題是工程建設(shè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)工作。在強(qiáng)風(fēng)化碎裂巖體、堆積體和小型滑坡等的處理中，注漿錨管能夠發(fā)揮巨大作用。錨管和注漿技術(shù)的結(jié)合，能夠在巖土體中注入漿液，成為破碎巖體的一部分，實(shí)現(xiàn)抗剪強(qiáng)度的增強(qiáng)。

2 注漿錨管加固原理

在注漿錨管加固工作中，其注漿技術(shù)能夠發(fā)揮巨大作用，將邊坡巖土體和錨固體系進(jìn)行有效結(jié)合，能夠有效阻止邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)的同時(shí)，加強(qiáng)整個(gè)邊坡的穩(wěn)定性。

首先，針對(duì)邊坡巖土體的變形問題，錨管能夠起到很好的改善作用。因?yàn)槎S應(yīng)力的巖土體強(qiáng)度不高，穩(wěn)定性差，對(duì)于整個(gè)工程來說都是較大的風(fēng)險(xiǎn)存在點(diǎn)。錨管可以在地層外表面巖土體處于二維應(yīng)力狀態(tài)中時(shí)，能夠通過增加壓力的方式，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槿S應(yīng)力狀態(tài)。從二維應(yīng)力到三維應(yīng)力的轉(zhuǎn)變，就會(huì)使得巖土體的強(qiáng)度大大增加。

其次，錨固體的使用可以由錨管充當(dāng)，在注漿技術(shù)的作用下，錨管用作全長或者部分錨固體。通過錨固體的使用，能夠形成擴(kuò)散狀復(fù)合體，在此過程中主要是通過黏性穩(wěn)定巖土體和潛在破壞坡體而成。在此過程中，坡體與錨管錨固體形成一個(gè)整體，這樣就使得坡體的自承載力作用得到有效體現(xiàn)，大大增強(qiáng)整個(gè)坡體的承載能力，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。此外，坡體的破碎狀態(tài)也得到有效改善，提升巖土體性質(zhì)，摩擦力的增加能夠很好地實(shí)現(xiàn)防滑作用。

再次，滲透注漿體的形成，可以在注漿壓力的作用下將漿液滲入節(jié)理裂隙來完成。在原有裂隙中，通常會(huì)有水和氣體的存在，這就會(huì)導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性的下降。通過注漿的方式，水和氣體被漿液排出，裂隙也被漿液所填充，在漿液與巖土體形成整體之后，就會(huì)降低滲透性，減少裂隙，增強(qiáng)巖土體的密度和強(qiáng)度。對(duì)于圍巖的吸水膨脹和風(fēng)化問題，通過注漿的方式能夠得到有效解決[1]。

最后，為了增加錨固段漿體的直徑，劈裂注漿的方式能夠有效實(shí)現(xiàn)，這是通過使注漿在錨管四周擴(kuò)散形成的。此外，還能夠增強(qiáng)巖土體與錨管錨固段之間的摩擦力，避免產(chǎn)生滑動(dòng)的現(xiàn)象，錨管的加固范圍也不僅僅限于其長度范圍。主動(dòng)側(cè)壓力向土層深處的傳輸，有助于降低坡體荷載，增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，抗剪強(qiáng)度在錨固段也得到加強(qiáng)，這是通過改變漿體與孔壁巖土體之間的平整接觸面來實(shí)現(xiàn)的，漿脈狀鋸齒形接觸面的實(shí)現(xiàn)，是提升坡體穩(wěn)定性的關(guān)鍵點(diǎn)。

3 注漿錨管在破碎巖石邊坡中的加固應(yīng)用

3.1 工程概況

在某二級(jí)公路工程中，0.75+3.5*2+0.75m是其路基寬度，40km/h是其設(shè)計(jì)時(shí)速。此公路路線處于山坡比較陡峭的地段，巖基地層和覆蓋層是該邊坡的主要地層結(jié)構(gòu)，在第四系崩塌堆積和坡積作用下，形成結(jié)構(gòu)松散的碎石、大塊孤石、塊石和土等。邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎，在地質(zhì)構(gòu)造的影響下呈現(xiàn)碎塊狀。35-50°是該坡體的自然坡度，最高甚至高于60°，松樹林是其主要的地表植被，具有較大的匯水面積。

在該工程中，1：0.5是其設(shè)計(jì)的開挖坡率，16m是其開挖的高度。2013年某路段邊坡在降雨作用下產(chǎn)生了坍塌的現(xiàn)象，給交通狀況造成了嚴(yán)重的影響。在路塹邊坡開挖施工中，臨空面過大，是導(dǎo)致出現(xiàn)坡體坍塌的主要原因。在后續(xù)的施工過程中，也未進(jìn)行有效的邊坡防護(hù)，降雨使得在坡面水分增加，破碎巖土體的抗剪強(qiáng)度減弱、容重增加，最終使得坡體的穩(wěn)定性遭到破壞，給交通狀況造成不良影響。

3.2 注漿錨管在破碎巖石邊坡中的加固方案

在該工程中，主要采用了注漿錨管+掛網(wǎng)噴射混凝土和削坡減載的方案。

①在進(jìn)行注漿錨管加固之前，應(yīng)該對(duì)于危石和坍塌坡面進(jìn)行及時(shí)清理。邊坡的原有坡率為1：0.50，為了便于開展加固工作，需要將坡率調(diào)整為1：0.75，3m是邊坡平臺(tái)的寬度。為了實(shí)現(xiàn)地表水截排的有效性，需要進(jìn)行截水溝的設(shè)置，其位置應(yīng)該在開挖線的10m外。②為了保障注漿錨管在破碎巖石邊坡中加固作用的有效性，需要進(jìn)行漿砌片石護(hù)交擋墻的設(shè)置，其規(guī)格一般為H=3mM7.5號(hào)。③錨管注漿+掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)方案應(yīng)用于全坡面，在進(jìn)行開挖施工的過程中，應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逆序由上至下逐級(jí)開挖，3-5m是錨管的工作面高度合理范圍[2]。L=16m是第三級(jí)邊坡注漿錨管第6-14排的長度范圍，L=12m是第三級(jí)邊坡注漿錨管第1-5排的長度范圍；L=8m是第二級(jí)邊坡注漿錨管的長度；L=6m是第一級(jí)邊坡注漿錨管的長度。其中錨管的傾角應(yīng)該控制在20°左右，3m是其合理的橫向間距，2m是其合理的排間距。同時(shí)，應(yīng)該設(shè)置兩排錨管進(jìn)行鎖口，其規(guī)格為排間距1.5m。長度12m，Φ50×5mm，位置設(shè)置在開挖坡口線2m之外。直徑為22mm的HRB400鋼筋在錨管孔的設(shè)置，可以大大增強(qiáng)錨管的抗剪能力，在設(shè)置時(shí)應(yīng)該采用隔排設(shè)置的方法。④混凝土強(qiáng)度選用C25，鋼筋網(wǎng)的規(guī)格為20×20cmΦ6.5，10cm是混凝土的噴射厚度，將坡面縱向伸縮縫的縫寬控制在2cm左右，間距控制在20m左右。為了增強(qiáng)其穩(wěn)定性，需要經(jīng)瀝青模板在縫內(nèi)進(jìn)行填塞。⑤排水孔在坡面的設(shè)置，能夠有效對(duì)于淺表層的地下水進(jìn)行排除，3m、4m、6m分別是其孔深、排距和橫向間距，應(yīng)該將過濾網(wǎng)和孔聚氯乙烯管設(shè)置在排水孔內(nèi)。⑥熱軋無縫鋼管是錨管的主要材料選擇，一般采用Φ50×5mm的鋼管。需要將12cm左右的短鋼筋焊接于鋼管后端，在前端設(shè)計(jì)成錐形[3]。交錯(cuò)布眼的設(shè)置距離是15cm，15cm是孔心間距的合理距離，孔眼的直徑控制在10mm左右。M30水泥砂漿是漿液的主要材料選擇，0.50-2.0MPa是注漿壓力的合理范圍，0.40-0.50是其水灰比的合理配置范圍。

3.3 邊坡加固效果分析

在完成加固后，其穩(wěn)定系數(shù)由1.032上升到1.165，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求；巖土體干密度也有所提升，大約提高了1.3kg/m3；內(nèi)摩擦角提升了2.0°左右；黏聚力提升了大約4.8kPa；壓縮模量大約提升了24.2MPa左右。通過注漿錨管的應(yīng)用，空隙比明顯下降、干密度和壓縮模量得到提升，骨架結(jié)構(gòu)的形成也增強(qiáng)了坡體的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

在工程建設(shè)中，破碎巖石邊坡是工作的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，會(huì)對(duì)交通安全造成嚴(yán)重威脅，在進(jìn)行破碎巖石邊坡加固的過程中，采用注漿錨管加固是一種比較常見的方式。本文通過詳細(xì)分析注漿錨管對(duì)邊坡進(jìn)行加固的原理，以某具體工程為例探索注漿錨管在破碎巖石邊坡中的加固方案，通過實(shí)踐應(yīng)用說明錨管能夠有效改善邊坡的變形問題，通過注漿的方式也能夠?qū)崿F(xiàn)孔隙的填充，將邊坡巖土體和錨固體系進(jìn)行有效結(jié)合，使得摩擦力增加，防止出現(xiàn)滑坡的同時(shí)增強(qiáng)其自承載力，大大提升了邊坡的穩(wěn)定性。