壓漿錨柱技術(shù)在滑坡治理中的應用

1、壓漿錨柱技術(shù)在滑坡治理中的應用羅啟北，李小可(貴州工業(yè)大學土建系，貴陽 550003)摘 要：壓漿錨柱技術(shù)在一些病害工程處理中已取得了成功和一定的經(jīng)濟效益,具有一些突出優(yōu)點。著重介紹將此技術(shù)應用在滑坡治理中時，把達到要求的加密壓漿錨柱群假設為擋墻進行計算的計算原理。關(guān)鍵詞：壓漿錨柱；擋墻；試算法中圖分類號：TU753.8；U416.16；U418.55 文獻標識碼：B0 前 言滑坡是常見的自然及工程病害，發(fā)育在滑動面（帶）上。由于滑動面（帶）潮濕或軟弱，摩擦系數(shù)小，亦即抗剪度低，抗滑力小于下滑力時，導致滑坡。01 壓漿錨柱技術(shù)和其它防治滑坡技術(shù)的比較常用防治滑坡的措施有：錨索，抗滑樁，擋墻，支

2、撐，清方減載，排水疏干及反壓七大類工程措施。這些措施各有其優(yōu)缺點。比如說：排水疏干理論成熟，但施工時間長，且不一定能找到問題的關(guān)鍵，進而有效地防治滑坡。又如，清方減載雖然直接有效，但工程量較大，造價較高，施工受外界影響較大。而壓漿錨柱技術(shù)中壓入以水泥漿液為主的漿液，特殊地段則加入其它溶液的化學漿液，相對于其它滑坡處理技術(shù)，有工程量小，施工方便，造價較低的優(yōu)點，更有利于防治滑坡。當高壓注漿后，在漿液擴散、滲透的巖土體范圍內(nèi)，漿液凝結(jié)將產(chǎn)生下列效應： （）巖土體中的所有空隙被漿液充填，并將其凝結(jié)成整體，使抗滑力增大。（）提高了巖土體滑動面的凝聚力及內(nèi)摩擦角值，亦即提高了抗滑力。（）插入鋼筋籠，澆注

3、成砼錨柱，對滑體與滑床起銷鍵作用，增加抗滑力。02 壓漿錨柱技術(shù)簡介壓漿錨柱施工程序為：打鉆高壓注漿插入鋼筋籠澆注砼錨柱。壓漿錨柱技術(shù)的成敗在于漿液能否充填巖土體的所有空隙。為此必須采用正確的止?jié){工藝，使?jié){液具有一定的壓力，因此止?jié){措施是關(guān)鍵技術(shù)1。漿液擴散半徑大小，巖土體空隙被充填的程度，取決于注漿壓力大小，注漿壓力又取決于止?jié){措施。故止?jié){措施直接影響進漿量，影響壓漿效果，決定技術(shù)措施的成敗。根據(jù)不同地質(zhì)條件可采用不同的止?jié){方法：上下加壓膠球止?jié){；螺級桿加壓膠止?jié){；活塞止?jié){；異徑止?jié){；孔壁與管壁間止?jié){；管口止?jié){；孔周止?jié){等。在實踐中采用過電阻率對比，滲透系數(shù)對比，單位吸水率對比，波速對比，巖

4、土體物理力學指標對比及直觀分析等方法對壓漿效果進行檢測。壓漿錨柱技術(shù)可應用在多種滑坡的治理，垂直基坑壁的支護，地基加固，防治巖土體坍塌，防治巖溶地面塌陷及堵漏地下水中。1 設計計算原理1 壓漿錨柱提高整個滑動面（帶），值的設計原理和計算根據(jù)滑坡狀態(tài)及其地質(zhì)特征決定合理的錨柱間距和排距，正確使用止?jié){措施，保證要求的注漿壓力，使?jié){液較均勻地充填巖土體的空隙，滑動帶內(nèi)的壓漿情況連續(xù)，則滑體總的力學指標提高，達到抗滑目的。壓漿前：內(nèi)摩擦角；C粘聚力；容重。壓漿后：內(nèi)摩擦角；C粘聚力；容重。L滑體長度；厚度；a傾角。驗算：滑體重量：Q=LH下滑力：E=Qsina；滑面垂直分力：N=Qcosa；抗滑力：T

5、=Ntg+CL；穩(wěn)定系數(shù)：K=TE。對抗滑穩(wěn)定系數(shù)要求.2。若1.則滑體穩(wěn)定，措施合理，達到整治預期效果；若.則對此措施進行調(diào)整。12 加密壓漿錨柱群作圬工擋墻的計算將擋土墻驗算原理2應用在壓漿錨柱技術(shù)治理滑坡中，推導如下：假設：根據(jù)各種不同的滑體地質(zhì)特征決定合理的錨柱排距和間距，使得錨柱群范圍的所有空隙基本被漿液填滿且均勻連續(xù)，又有錨柱分布其中，故整體上可作為相應的圬工擋墻處理。擋墻破壞有兩種可能：傾覆失穩(wěn)或被剪破，對兩者都需驗算，出于安全的目的，取兩者中小者為控制標準。此處采用試算法，先擬定擋墻尺寸（即壓漿錨柱的排距，間距及排數(shù)），進行穩(wěn)定驗算。若穩(wěn)定系數(shù)達不到要求，可（a）. 在擋墻上部

6、滑體加錨柱，進行綜合治理；（b）.加大擋墻尺寸；兩種方法中經(jīng)過計算取工程量小的一種。1.2.1 擋墻驗算以每延米為單位驗算，見圖。（）擋墻傾覆驗算：先試定錨柱排數(shù)為m，其它符號意義為： d錨柱橫截面直徑；t錨柱排距；1滑體厚度；圖 擋墻穩(wěn)定驗算圖2在滑動面（帶）下的錨柱長；x1擋墻重心到點距離；x2作用于擋墻壁上的下滑力的垂直分力到點距離；Y下滑力的水平分力到點距離；h擋墻厚；a擋墻上壁高；b擋墻下壁高。H=(m-1)t+md+2(t/2)a=1+2+t2b=1+2+t2+htga擋墻重：W=(a+b)h/2；滑體產(chǎn)生下滑力：E=L-(m-1)t-(m-t/2)H1sina；下滑力水平分力：E

7、x=Ecosa；下滑力垂直分力：Ey=Esina；將梯形擋墻分成底h高a的矩形和底htga高h的三角形，則可求得x1：x1=(ha)h/2+(12hhtga)2/3h/(a+b)h/2x2=hy=H1/3+htga+H2+t/2 對點取矩驗算：K=(Wx1+Eyx2)/(Exy)若.則取.反算出擋墻傾覆穩(wěn)定時所能承受的土壓力E：E=Wx1/(1.3ycosa-x2sina)（）擋墻抗剪驗算：為安全起見可將壓漿錨柱加寬區(qū)視為相應的圬工擋墻處理，其抗剪力為Qj。Qj=ARjjM3其中：A受剪截面面積；Rjj砌體截面的抗剪標準強度；m材料安全系數(shù)。則Qj=h0.6103/2.31=260h經(jīng)（），（

8、）驗算，取其中小者即min(E,Qj)為標準，由此可知擋墻穩(wěn)定所能承受的滑體重量為：G=min(E，Qj)sina此段滑體對應的長度為L，此長度內(nèi)的滑體為穩(wěn)定的。L=GH11.2.2 確定需增設的錨柱數(shù)量（） 錨柱傾覆時所能承受的最大土壓力（見圖）。E1滑體產(chǎn)生的下滑力，與水平面成a角；E2擋墻與錨柱間的穩(wěn)定土體（在L范圍內(nèi)）對錨柱的被動土壓力，與水平面成角；E3滑動面下的土體對錨柱的被動土壓力，與水平面成角；Kp庫侖被動土壓力系數(shù)。圖 錨柱穩(wěn)定驗算圖因=0，=則：E2=(H1+H2)2Kp/2 ，E3=H22Kp/2E1，E2，E3的水平分力到o點的距離分別為：y1=H1/3+H2；y2=(

9、H1+H2)/3；y3=H2/3為保證傾覆穩(wěn)定，令K=1.3則可算出一根錨柱傾覆穩(wěn)定時所能承受的最大土壓力E: E=(E3sinx1+E2cosy2-1.3E3cosy3)/(1.3y1cosa-x1sina)(2)錨柱能承受的最大剪應力（見圖）為Qhg：其中：b錨柱直徑，b=d；h0有效厚度，h0=d-d0；d0保護層厚度；p縱向受拉主鋼筋的配筋率,p=100Agbh0；R混凝土標號；k箍筋配筋率，k=Akskb；Rgk箍筋的抗拉設計強度圖3 錨柱斷面圖?。ǎǎ┲行≌邅碛嬎?，由此可知一根錨柱穩(wěn)定時所能承受的最大滑體力為：G=min(E，Qhg)sina增加的錨柱必須設置在離擋墻L的距離內(nèi)

10、，設置根數(shù)為n：n=(G-G)G由節(jié)省工程量出發(fā)，若n數(shù)量過大則放棄在原擋墻外增設錨柱的措施，而采用加大擋墻尺寸（即局部增加壓漿錨柱排數(shù)）的措施。2 算例-云南楚大高速公路K210處風化破壞堆積層滑坡處理由資料可知滑坡范圍內(nèi)的地質(zhì)特征：地層為侏羅紀上統(tǒng)妥甸組(J2t)，雜色中厚層泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂巖互層。泥巖屬膨脹性軟巖，層間多具有軟弱泥化夾層，并具微膨脹性，巖層破碎，節(jié)理發(fā)育，巖層傾角3883，傾向斜坡內(nèi)，滑體為強風化破碎的巖層，似碎石土，因此壓漿有效半徑達1.5 m，見圖。采用前述設計計算原理中的公式進行計算。已知：=10，c=22 kPa，=19 kNm3，=20，c=40 kPa，=

11、20 kNm3，a=25，L=75 m，H1=8 m，d=0.15 m，t=3 m，H2=4 m。圖 滑坡剖面圖驗算未處理前土體的穩(wěn)定性：G=11400 kNE=4817.85 kNN=10331.91 kNT=3471.79 kN因為K=0.721.3, 所以滑體不穩(wěn)定，需處理。處理方案如下：（）處理方案一：.在75 m的滑體范圍內(nèi)布置錨柱孔13排，前兩排排距為3 m，后11排排距為4 m，施工后力學指標從c,提高到c，。驗算處理后的滑體穩(wěn)定性：G=12000 kN；E=5071 kN；N=10876 kN；T=6959 kN；K=1.37；因為K=1.371.3, 所以經(jīng)此處理后的土體已穩(wěn)

12、定。（）處理方案二：采用四排壓漿錨柱，柱距和排距皆為3 m，恰好達到壓漿有效半徑，由假設可將這四排壓漿錨柱及其中間的固結(jié)土體作為一圬工擋墻，采用試算法計算如下：a=13.5 m；h=12.6 m；b=19.38 m；W=4142.88 kN；E=4109.62 kN；Ex=3724.58 kN；Ey=1736.80 kN；x1=6.68 m；x=12.6 m；y=14.05 m；K=0.95；因為K=0.951.3, 所以經(jīng)此處理后的土體仍不穩(wěn)定，需增設錨柱或加大擋墻尺寸。E=2464.62 kN；Qj=3272.73 kN；min(E，Qj)=E=2464.62 kN；則G=5831.79

13、kN；L=38.37 m在L內(nèi)土體穩(wěn)定，采用增設錨柱的方法進行試算：試定離擋墻25 m處設置第一排錨柱：Kp=1.1；E2=1504.8 kN；E3=167.2 kN；x1=x2=0.15 m；y1=6.67 m；y2=4 m；y3=1.33 m；則E=724.47 kNb=0.15 m；h0=0.13 m；P=4.83.5取P=3.5R=20 MPa；Rgk=240 MPa；k=0.06；則Qhg=2.28 kN因為min(E，Qgh)=2.28 kN，則G=5.39 kN,需增設錨柱n=895根，顯然，這種方法工程量過大，因此采用增加擋墻尺寸的方法進行試算：設加密壓漿錨柱為5排，錨柱柱距和

14、排距皆為3 m。a=13.5 m；b=20.84 m；h=15.75 m；W=5408.55 kN；E=3897.64 kN；Ex=3532.46 kN；Ey=1647.21 kN；x1=8.44 m；x2=15.75 m；y=15.51 m；因為K=1.311.3, 所以滑體穩(wěn)定。最后確定在滑體下端設置五排壓漿錨柱，柱距和排距為3 m。這種方法比用1方法布孔量少，且施工集中，較為方便。3 結(jié) 語壓漿錨柱技術(shù)現(xiàn)已用于防治各類地質(zhì)情況的滑坡工程17項1，均已取得成功，工程已投入正常使用，此技術(shù)造價較其它常用的方法減少3060%。另外，此項技術(shù)還可用于防治巖土體坍塌、地基下沉，用于地下水堵漏，基坑

15、支護等。具有施工簡便，工期短，造價低，工程可靠等特點。參考文獻1陳國亮.固結(jié)巖土體與滑動面新技術(shù)R.廣東泰山巖土工程技術(shù)服務有限公司.19992陸鼎中,程家駒.路基路面工程M.上海:同濟大學出版社,19923邵容光.結(jié)構(gòu)設計原理M.北京:人民交通出版社,19904丁金粟等.土力學及基礎工程M.北京:地震出版社.1992The Application of the Technology of Mortar Intrusionand Anchor Column in Rectification of Earth SlideLUO Qi-bei,LI Xiao-ke(Guizhou University of Technology,Guiyang 550003)Abstract：The technology of mortar intrusion and anchor column has been successfully adopted to dispose of diseased project.This paper introduces a