注浆加固边坡的设计与施工

赵 静 胡 波

（宁陵县农村公路管理所 河南 宁陵 476700）

1 注浆加固技术的概念和分类

注浆加固技术是利用液压或者气压将凝固的浆液注入物体裂缝或者空隙中，以此来改变物体的物理性质，满足建筑的工程需要。 灌浆法是解决工程问题的一个重要的手段，很多不能满足要求的物体都可以通过灌浆法来解决。 在公路边坡注浆加固中，主要是对岩层和土体进行处理，通过注浆使得岩石和土体强度大大提高，改变岩石的力学性能，增强岩土的稳定性。

注浆法的分类方法有很多， 可以按照解决的工程问题、浆液材料、注浆对象、浆液分布状态、注浆功能等进行分类。但不管那一类，其性质都是为了减小物体的渗透性和提高物体的力学强度以及变形能力，所以都可以归属到防渗注浆和加固注浆两大类的范畴。

2 注浆加固技术在边坡处治中的应用

总体来说引起边坡失稳的原因有两个方面，一种是由于边坡的原有平衡状态被外界因素破坏而产生滑动，例如边坡下部开挖或者上部加荷等会造成这种破坏的产生。 另一种是边坡土体抗剪强度参数因外界影响变小而失稳，如地下水过高。 这两种原因都造成了边坡的下滑力超过了边坡的抗剪强度提供的阻力，以致对边坡造成危害。 注浆加固边坡就是要达到一方面使边坡坡体的抗剪强度提高、 减小坡体的渗透性，从而提高地基承载力、减小水压力等；另一方面提高潜在滑面的抗剪强度，消除边坡破坏的隐患。

注浆加固技术在边坡的加固中主要有两个方面的应用：

一方面对于有崩滑堆积体、岩溶堆积体以及松动岩体构成的极易滑动的边坡、 由于开挖形成的多卸荷裂缝边坡，通过对坡体注入水泥砂浆来固结坡体，提高强度，避免边坡地基的不均匀沉降，防止滑裂面的出现。

另一方面是对于正处于滑动的坡体、存在潜在危害的或者不稳定的滑坡，注浆加固技术可以通过对滑带压力注浆以提高滑动面的抗剪强度，提高边坡的整体稳定性，这是边坡滑带改良的一种技术。

3 注浆材料以及浆液的性质

注浆工程中的浆液是由主剂、溶剂以及其他外加剂按照一定的比例而成的混合液体。 浆材是浆液的主剂，材料的好坏直接影响着工程的成败以及造价。

3.1 注浆材料的性质

目前注浆材料应用较多的是化学类浆材和粒状浆材两大类。 化学浆材在配成浆液后会发生化学反应，主要成分有水玻璃类的材料和有机高分子类材料； 粒状材料是指水泥、粘土、砂、粉煤灰等，有属于非化学类材料。

3.2 注浆浆液的性质

浆液的渗入性， 浆液的渗入性是指浆液穿过空隙的能力，这种性能直接影响浆液的扩散能力，渗入性和所用的灌浆原理和浆液的品种有关。 采用粒状材料注浆时，颗粒越小，流动性就越好渗入能力也越强， 但同时导致浆液的粘度增加，浆液变稠反过来又会影响渗入能力，在实际配浆时要找到一个合适点，真确的确定材料的粒度。 还要注意，如果注浆时岩土层空较大，或者地下水位较高，好的流动性、渗入性能的浆液就不会产生很好的加固效果，具体应用时要结合工程实际进行设计施工。

浆液的稳定性，主要是指浆液的化学稳定性，要保证浆液不会发生强烈的化学反应，影响浆液的基本性质。 粒状材料的稳定性是指水泥浆和砂浆的分层性和析水性。 水泥浆和水泥砂浆是一种不稳定的悬浮体系，颗粒容易沉淀。 稳定性较差的浆液施工后会导致上下层强度不均， 灌浆通道堵塞，影响灌浆效果。

浆液的结石率，结石率是指浆液最初体积与凝固后体积之比。 强度指标满足的情况下，结石率越高加固效果就越好，影响结石率的因素有析水沉淀和浆液自身体积收缩两种。 在浆液中掺入高塑性粘土和降低含水量可以有效的提高浆液的结石率。

浆液的强度特性，浆液的强度越高，改善岩土的效果就越好。 为了增加浆液的强度除了使用强度较高的材料外，还要考虑灌浆后的结石网格结构、浆液的含水量、浆液的掺合料、水泥浆的搅拌时间、注浆压力等。

浆液的耐久性，在岩土中注入浆液后，会由于特殊的自然环境、养护条件差、水压力的长期作用、化学腐蚀等使浆液灌注后力学特性降低， 严重时甚至使加固效果消失无效，耐久性的研究是一个非常重要的方面。 研究表明注浆体在干湿条件的变化下最容易遭到破坏，其强度呈下降趋势。

4 边坡注浆的加固施工

4.1 注浆施工前期工作

施工前要进行原位现场调查，包括土质、地下水、周围环境、地下埋设物。 调查结束后进行现场的原位注入试验，检测浆液是否达到了设计的预期效果。 通过调查和试验数据进行分析设计，选择合适的配合比参数，策划制定施工计划，施工时要按照计划顺序施工。 施工计划通常包括施工工艺、施工材料、施工进度、施工组织管理等。

4.2 注浆的施工管理

为了使地层内产生固结物，要对注入量、注浆压力和凝胶时间等相关参数进行控制管理。

注浆法中使用的浆液目前还只限于水玻璃类浆液，其他有毒物或者氟化物不能使用；注浆地点周围地下水和公共水域应维持在一定的水质标准，切实掌握底层的性质、水质状况；注浆产生的废弃水排向公共水域时，水质要达到相应的标准； 要时刻主要注浆过程中浆液是否对地下水造成污染。如果采用纯水泥浆液就可以避免上述问题的出现。

4.3 注浆施工的常用方法

注浆方法按照注入方式可以分为钻杆法、花管法、双层管双栓塞法、同步注浆法、压实注浆法、布袋注浆法、高压喷射搅拌法等。

4.4 边坡注浆施工的一般要求

施工的整个过程大致可以分为施工组织、 钻孔浆液配制、注浆，具体实施时有以下要求：

造孔采用的机械回转或者潜孔锤钻进时，不能采用泥浆护壁。 干钻土体比较合适，岩体时采用清水或者空气进行钻进。

钻进过程中要对地质状况进行编录，尤其是洞穴、塌孔、掉块、漏水等进行详细记录。

双管法时浆液从内管压入，外管返浆，通过返浆管检查止浆效果、测压以及注浆压力。

单管法注浆要利用钻杆直接向试段输浆， 利用胶塞止浆。

采用自上而下分段注浆时，每段适宜取4m，孔口至地面以下留空2m 左右。

5 注浆效果评价与边坡稳定性验算

注浆完成后为了检验是否达到了设计要求和预期效果，要对整个注浆区域进行性能评价。 注浆效果的评价方法有很多。 可以采用静态力学检验法、动力测试评价法、电探法以及化学分析等确定。

静态力学检验法主要通过对注浆后的岩体作静力学试验，也可以通过取样在实验室中进行岩土的参数确定，从而得到强度指标，这种方法直接可信，但是要大面积检验花费较贵。

动力测试评价法是利用动力学测试技术通过对边坡注浆前后的动力参数进行相互比较来评价加固效果。 目前超声波法应用较多，在注浆时在加固区设置测试孔，然后用声波对注浆前后的区域进行检测，得到纵横波速、动弹性模量、动剪切模量、动泊松比等，对加固后的岩土进行评价。 目前边坡注浆工程中一般采用动力学测试方法并结合钻探取样对注浆效果进行评价。

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