高速公路路堑边坡软弱夹层高压注浆加固的理论与实践

泥高速公路诸路堑边坡咏软弱夹层贼高压注浆粥加固的理紫论与实践隙提要椒该文对殖京沪高速甚公坦路竞(型化语—颗临碑段满)栗某路堑边汪坡软弱夹服层的加固快全过程进进行了详细够介绍。并交在对工程炒地质情况催调查的基奶础上，进咸行了严密思的理论计卡算，确定羡了设计方贯案，实施弃过程中采你用了一项祝专有技胁术危——馆“扣单孔分层绵多次高压芬注浆技打术娘”绵加固了软白弱夹层，夫注浆的同蝇时安装了予抗剪锚杆赚，实现舞了躲“已锚逮”叶和卧“然注揪”爱的结合，馅工程取得怪成功。俗关键词灭路堑边缎坡软弱砍夹层加扰固浙THEO细RYA哲NDP励RACT湿ICE圣OFH峰IGH据PRES德SURE艘GROU累TING透SOL录IDIF浅ICAT川IONO签FSO深FTI臣NTER狠CALA串TION耕OF津THE据FREE忙WAY抄CUT挠SLOP捆E缓惧叛Bian锄Guo级qian伐g钉亩慕(Cen屿tral后Ins绪titu伸teo乞fGe千otec拆hnic学alI沾nves专tiga单tion致,MM柳I该)另卷艘LiY辱a坏n貌垄斜(Sha炕ndon顾gLi佩nyi秩High检way汽Inst径itut对eof疼Inv腔esti士gati轻on&妖Des渣ign浊)贵愉期Tian殃Luq日ua截n倘贝增(厚High挤way筐Admi江nist拖rati践onB帅urea疗u,S斧hand药ong霸Prov灾ince竟)芹Abst狼ract额匹The身pape立rin烛trod婶uces省min使utel度yth纹ewh轨ole肺proc拜ess笑oft垦hes腔oft窃int雅erca酬lati痰on今soli秒difi五cati恶ono改fa伏cut卧slop古of艇Beij起ing-脑Shan苍ghai森fre领eway奥(Hua崖-Lin升sec盐tion灵).Al符so,重on学the鸟basi慌sof寺inv绵esti皂gati陵ngt省hee持ngin斤eeri责ngg胆eolo勺gica昂lco殖ndit粗ions陆,th陵eri撤gor畏ous膛theo厦reti值cal帆comp但utat吸ion密ism沈ade马and位the索desi讨gns例chem誉eis炉det冶ermi塔ned.愁Duri器ngt让hep牌roce贝sso铅fim忙plem辜enta钢tion裹,a品spec必ial猫tech忌niqu伍e"s浅ingl付eho盲lel奥ayer金ing啊mult与ipl族ehi侍ghp拜ress剑ure公grou杜ting句tec瓣hniq蜜ue"i愧sad煤opte削dto圆sol曾idif贤yth珠eso凯fti钳nter蠢cala窑tio佛n,a毁ndt场hea葡nti-叛shea纷ran储chor观rod物is屡inst助alle次dsi励mult看aneo锁usly要,wh爸ich育real贡izes池the派com寇bina焦tion贼of舅anch秃orr秧odw邀ith钻grou相ting呆,an幻dyi给elds窗pos竿itiv冠esu焰cces睡sof殿the伴pro视jec胶t.婆Key婶word拾s棍脖cut孝slo短pe;稿soft无int铅erca谈lati绕on;顿soli颈difi练cati踪on毙1惊前言喘京沪兆高速公详路败(字化普—庙临堪段碗)氏某路堑边龙坡，原设此计坡度缠为雹1寸∶嘉0.7俘5鸭，由于勘锹察程度不贪够，开挖间后发现路因堑右坡有寿一层厚度节达写7核m袍的软弱夹怕层。施工闻时被迫半壤坡度调整拢为妇1脉∶获0.8晒5某，但在开文挖过程中坦仍然发生付了塌方。剂由于高速两公路路堑红边坡属于份永久工程抄，必须采犬取有效措胜施加以处瑞理。我们晌承接了这乖项任务后贿，经过详稀细的调查恢和论证，咸提出了一穴套针对该英软弱夹层闹处理的综倚合方案，哄具体实施掀取得了圆疗满成功。递2商主要工衰程地质特脖性及其影姥响磨2.蛾1穿工程地浇质特性净边坡冤岩石为石洞英砂岩，绢浅扔部据3皆～稿5拉m耗节理裂隙舞极为发文育喊(2顶0化～年3删0叠条坐/m赞)施，单体强辉度较高，治整体稳定鉴性较差，倚是对边坡哨稳定最为孝不利的地烛质叫层档(匙见单表稻1炒、瓣表螺2炉)棚；边坡岩汉体主要节馒理裂隙构蹲造面倾向故与右坡坡失面倾向一优致，这更好加剧了坡诱面整体的帐不稳定性踢；更为严灿重的是，等在路堑边死坡的底部掉路基开挖这线以上有俊一煌斑岩竭脉充塞的饲软弱夹层浸，厚度约漆为厘7旬m倒，倾向与研公路轴向宝相同，并性由右坡向船左坡倾伏场。晓从丹K105床+76幸0熟～沸K105唇+90诵0虽约相140污m世的范围内短外露在右甲坡坡面上期，由于其慌倾伏方向辽与坡面倾信向一致，躁对右坡的妹稳定构成总了很大的绕威胁。荡2.条2环边坡失季稳的原因孙分析梅根据上思述的工程冒地质特性摧，经综合卵分析可以芳认为，软亿弱夹层的颂存在始终区是构成右掌侧边坡失底稳的最直奉接和最危页险的根源永，原因在智于：原始刊状态的软肥弱夹层，祥含水丰富燕，具有良鸡好的导通悦性，内有雷风化形成犯的泥沙充熄填，开挖招过程中的据大量失水飘，以及护匠坡完成以苍后淅水，且长期的冲厉刷必将带船走部分泥疗沙，直接袄影响承载雪力降低，明在上部岩客土压力的屡作用下，塌其必发生什沉降变形台，致使边粘坡整体失旅稳，目前端发生的局月部塌方直就接原因正授在于此；爬软弱夹层案倾伏方向确与右坡倾浇向一致，垄在未作任牛何加固处烛理的情况兽下，上部府岩体极易滋沿软弱面飞滑动；软屠弱夹层厚朽度含大场(7m牧)屑，暴露范猜围垫大此(储约卸140m眨)肆，并且出需现在坡角义以上的最川薄弱部位踪，只要发郑生微小变佛形就有可辣能引起整暴个边坡失只稳，如果筝不作处理抗，后果严伶重。干3迫可能采怪用的主要筋技术对策瓶软弱夹层宪以上坡面龄岩石松软俊破碎，整懒体稳定性坐差，在坡倦比窄为牢1糖∶雹0.8脑5从的情况下顾，如果不失受扰动是猪可以稳定乎的。若下滨部软弱夹宇层发生位泳移，则顶隐部破碎岩烧体必将发节生整体滑辆移。因此提，加固软述弱夹层本唐身即是边战坡总体加寻固的重要煎组成部分步，而且是超至关重要霜的一环。储对软弱夹益层和破碎助岩体的加管固有多种副手段，可勒能采用的板主要技术讯对策如下汗几种。旋3.侨1傲放坡念如果将骄坡度放缓志到惜1院∶它1.盯2虫，在坡面闹上恋作究500m棕m景厚的浆砌妈片石保护弱层，根据唉计算分析猫，边坡则絮可保持长匹久稳定，昆问题是这培样一来势己必将扩大贿征地面积集，并大量溉增加土石忘方开挖工奸程量。光3.茅2稍预应力饰锚固蜜在坡面摇上作钢筋俭砼腰梁，额在腰梁上及施工预应园力锚杆，奸使边坡体化里外形成箩一个完整致的力学体胡系，这是士比较可靠孤和保守的面方案，如叶果仅采用运普通预应慈力锚杆锚湿固，则改恳善不了软愿弱夹层本耽身的稳定捧性，必须杆采用高压现注浆预应具力锚固技捏术，但这皆种方案工增程量太大较，且施工互困难。慌3.晓3炒高压注队浆锚注法弹加固碍经分析千比较，对处于象该路逃堑边坡这饭样的厚大涛软弱夹层限，运用特唱殊的施工根工艺安装工锚杆的同季时实现高亦压注浆加弟固是唯一棕的工程选遣择，理由杜是：燃辣a扯.荒浆体在软戚弱夹层中假的有效扩盆散，凝固去后的浆体度在夹层中疤形成骨架骗，其本身战具有一定准的承载闯力柄(使浆体单轴唤抗压强度惧可感达生8MP权a筋以峰上存)屯。征醋b禽.居高压下浆仗体可在软繁弱夹层中跌劈裂，形刊成原充填冤物与浆体王的互层，户使软弱夹斯层中的充案填物整体盆改性，改馆性后其单甩轴抗压强芬度可提者高错50棉%柏以上。禾恨c猴.敞对于象石坐英砂岩这卵类的破碎株岩体而言蜜，实行高溪压注浆后土，浆液在臂节理裂隙辫中有效扩对散，将破巡碎的岩体荣连为整体哭，其整体社稳定性可割提郑高浆50箩%悉以上。盘弃d向.鉴对于软弱云夹层及其荐邻近岩体尤实施高压车注浆后，集还可有效致地封堵原执有的导水吊通道，堵桥水率可泄达陕90偿%膜以上，这周将有效根驼除由于水燥的存在而京造成的工淹程隐患。杰寨派e洪.妄锚注孔成扫孔后及时估插入两划根贵Φ叠22m峰m陵螺纹钢，趣然后封孔吧进行高压狠注浆，这阵样便实现案了锚和注女的有机结敲合，可进补一步提高液边坡的整抬体稳定性膊。祸4弓高压注脾浆机理分丸析及主要锈参数的选和择愁4.溜1程高压注瓣浆机理分凳析下4.1.逆1尊计算依彻据《昆公路路基例设计规范隙》洒(JTJ罢013-伸95煌)果、《土层搁锚杆设计文与施工规迁范收》啊(CEC厦S22-因90爽)妹。边坡岩丘层的物理附力学参数发如笑表抖1框、冷表忠2远所示：漠表尽1动岩体及嗽边坡软弱更夹层物理欢力学性质通参数陵类型织重就度啊/(kN断.思L办-1仇)m逐-3肿)碍岩体抗剪违强度判层面抗剪叔强度惹天然叼饱水晨c/kP咳a毁φ板/(°)就c/kP偶a片φ转/(°)鞋软弱夹层丧25.0尖25.4桥35券27诉5舞26件夹层上下财岩体钓27.0乓27.3此60泥31溜20旗30喉表凭2宪石英砂序岩岩体工延程质量评英价结果读RQD/踪%惨节理裂隙母密度煌条削/m椅岩体质量抢评价次深纱强部除浅气他部析深您乒部洁浅羽盆部戴NG野I踢记分娱CSI席R共记分真深部超浅部丈深部领浅部挂45弟40融20剧2娱0鞭～否30培1.2判0.81袄45啄29奸4.1.讲2绣被灌介受质强度增未长机理注免浆的目的修是为了改刊良土和岩虏石的现有桃性质从而暑在被灌范穿围内产生氧一种新的业介质，其分化学机理枪包括如下乌三个方面咏：裳黎a沙.命化学胶结幕作用。无博论是水泥塑浆还是化府学浆液的拿灌注，都脱伴随着产炸生胶结力锯的化学反郊应，使岩咐土整体结扒构得到加五强。任浊b茂.众惰性充填跃作用。填语充在岩石内、土孔隙惊中的浆液指凝固后，邻因其具有菜不同程度私的刚性改货变了岩层窜及土体对屈外力的抵坡抗能力，攀使岩土的粘变形受到饰约束。穴卵c咐.盘离子交换亿作用。被险灌浆液在搁化学反应傲过程中，活某些化学答成分能与喊岩土中的鼓元素进行贴离子交换蛛，从而形藏成具有更遭加理想性省质的新材诸料父。主4.1.玩3巧劈裂注骄浆力学机断理分析框就单个董注浆孔而荐言，高压企劈裂注浆挺的力学机你理实际上奔就是一个描圆孔扩张吼问题，如强图碗1及所示，随归着圆孔的才扩张，孔爆壁周围形抄成一个塑智性区，再鹊往外仍为闪弹性区。纸为了便于江分析，可魂作如下基竖本假设：雨图切1手圆孔扩困张示意筐孔周泰边材料为养均质各向定同性的理史想弹塑性罚体，服警从丝Tres轰c息a轧或耐Mohr刊-Cou注lom嗽b呼屈服准则凝。选取坐扯标系，平检衡方程、景几何方程民分别为：耍(剃1)味(克2)饶(苗3)耍对于英图荷1烂所示的圆皆孔扩张问饶题，焰在圣r眼≥授b佛的弹性区敏内，根据烘不同模量居弹性理论党，其本构沈方程色为睬(闯规定压应胳力槐为齿“恼+慢”刃，拉应力像为蜻“毛-问”冤)白：烤(蓝4)泡式中巡：扑E躺-泪、串E称+晚分别表示锈材料的抗碑拉、抗压呈模量座；菊υ事+惠、投υ而-故分别为相亦应的抗压抬、抗拉泊庸松比。网经过复降杂的推导锡，可求得粗弹性区内粪的应力及粥位移为：钩(详5)咐式中：签(弄6)克由叹式服(5摘)肝可知，危在泪r=贯b仇处，材料松的应力和激位移分别丈为：粮(起7)填由芬于断r=井b顿处为弹塑瓶性状态的丽界面件，创P饱c冰则为临界华扩张压力却。掌在津a械≤渴r羽≤涛b大的塑性区赌内，屈服抄准则的不串同，其扩邮张压力及傍塑性区的寒大小也将武不同，下淋面根坟据筒Tres惹c届a桌屈服准则止讨论塑性则区的扩张悟规律牵，述Tres解c斯a危准则屈服今条件为：橡σ逐r涌-倒σ盖θ聪=2K党(类8)以式旁中贪K吨为材料的经屈服强度锋，易在寺r=搜b待时，应用萝式扩(7合)吴、堵(8顶)壁即可求得妥临界扩张诵压力：冤(食9)尽再经及过复杂的兽推导，可旱导出最终冠扩张压互力佛P鼓u岩(r=王a叙处遇)园：廉(桑10)扔塑性榨区最大半矩径术b寻：塞(音11)复以上礼各式中的慰系数分别亭为：附(此12)垄根据向以上分析舍可以看出末，归根结努底是压力匠的问题，傅高压劈裂衬注浆主要戴是靠孔壁兼注入压力财的有效传贯递才能达罩到加固和绳浆液有效闲扩散的目锣的。高压嚷下，可使坟软弱夹层搏挤密、脱假水和压实爸。从理论斯上说，压材力越大，泳挤密效果哈越好。由泥于通过孔市壁向四周重传递的压纲力的不均或匀性，孔迅数越密，雀则岩土层洽压实越均暮匀，就越较有利于达五到有效加框固之目的做。通卵过对圆孔秩扩张问题辩的研究，穿可知只有杯加大注浆纠压力弹至慈P=P母c刘时，才能薯形成塑性跳区。当岩细土层物理骡力学特性娘一定时，带塑性区半朋径察b军是一定僵的植(获式惜11喇)黎。因此所抽设计的注替浆孔的终久孔间距不英得大籍于赛2钉b蛋，这样才参能保证在自软弱夹层炼中形成一危个连续的喜塑性压实符区。经详届细计算，侄注浆孔的近终孔间距翼不得大骗于宏3肚m宽。随镇着注浆压铲力的不断碰增大，摔当济P冷＞画P吊c封以后，塑尖性区内的年岩土层被纽挤实，开勾始沿注浆举孔轴向发再生劈裂，仰形成软弱讯夹层与注尤浆体的互位层团(仔见誉图肥2拔)迟，彻底改贵变了孔壁削周围软弱阿夹层的物膀理力学性马质，从而腾达到劈裂蕉加固软弱条夹层的根使本目的。仔图惭2融浆体产模生劈裂示是意破4.扛2桨高压注裹浆参数选棵择突根据以上目导出的计禁算公式，因编制计算歉程序，经肤上机计算筒，得出该桂边坡软弱置夹层及塌茫方区加固听设计应采西用的主要集参数拢。爆4.2.恩1尼注浆压践力选择陪注浆压盗力观P阁＞筝P玻c急是产生轴隶向劈裂的捧临界条件厕，由该路岗堑边坡软侧弱夹层岩柔土体的物每理力学参屈数绵(障表丰1旬)教结合锁式责(9殿)省计算出理错论上注浆链压力不得撇低始于扒3.0M友P视a汇。摩4.2.验2腿锚注孔昆参数确定误钻孔甚密度确定包为冈3.0m渣×3.0添m雪，钻孔深您度火为绩10体m件，孔内插绕入两愁根妻Φ怜2啄2占螺纹钢筋趴以增加其素抗剪力。惯5庭施工方绣案的确定仁及实铸施衫5.糕1盗方案确逝定贩按上述方贱案及相应评参数选择炮的原则和谈结果，确复定了最终穴施工方案千，即穷：慧1栗)扎在软弱夹载层实施高都压注乞浆资(众图妥3畅)糟；显2蔑)羞在高压注软浆的同时平安装抗剪瑞锚杆。欺图贡3旬软弱夹遵层高压注弊浆方案阁5.梯2太方案实晶施瓜由于是在须露天坡面欧上实施高诉压注浆，丸工艺要求俊严格，难析度很大，货主要有以兆下两点轿：隆1消)裕由于软弱锈夹层本身骨加之周围资岩体的破匆碎，浅层订扩散的浆精液将从节译理裂隙溢滴出，而且仁由于范围回大，难于纯采取有效般措施加以扭封堵，也芹就无法施愁加高压力疑；影2申)访由于没有跌加固的软座弱夹层和佣破碎岩体殿本身承载治力低，施泳加高压时笼，如浆体淹在浅层扩词散，掌握宋不好会造习成表面岩啊层的崩裂狠，不但实梅现不了加猎固的目的锐，而且还犹有可能造稻成对坡面沾的破坏。罢5.腰3然实施工驻艺具由于波该边坡地隆质情况十晚分复杂，脱要达到设邮计要求，饿只是采用被常规的注汤浆工艺远防远不够，肠本次施工转拟采取特埋殊的施工笑技术和工婚艺来完成晌这一任务盾：宽装a扩.供预埋孔口享管。为防络止破碎带扑中难以一范次成孔以樱及实施高冒压注浆的庭需要，钻虑孔前，先劣开冷1.5面m团深违的跟Φ扇115m门m聚钻孔，埋货入孔口管起。录案b性.后注浆。本恭次注浆采犬用了单孔域分层多次闲高压注浆雅加固技术怠，主要工昼艺步骤如愁下果：颠1竞)杜一次注浆占。不加压援，以孔口俯溢浆为准汇；集2订)若二次注浆晃。养败护骗15货h针后进行，满注浆压力昼设定优为为3MP扁a充；匆3尸)途三次注浆疼。二次注慨浆震后忆3究h损内进行，鼻注浆压力渠设定羞为武5MP施a厘。请6午施工过佣程及效锣果士6.疼1另施工过哲程壁首先按设虎计要求在梅软弱夹层松上打孔注专浆，施工字开始时曾此多次发生姻卡钻塌孔桂事故，耽析误了一定劫的工期，冬再加上时乘至雨季，瓶边坡顶部浇的裂缝有来不断扩大肠的趋势，尖调整了施撑工顺序，羞及时进行箭裂缝灌浆抬，有效地技稳定了边斜坡，经垦过姨60厨d骨的努力，贯完全按设曲计要求完晴成了全部故施工任务诞。搜6.奉2宽施工效锋果霸6.2.虎1雕软弱夹荣层的力学红性能明显古改逃善晋(股见友表草3)锐表旱3粒边坡软补弱夹层注摊浆前后物愉理力学参星数比较屯类型柏重芬度拐/(kN延.课L芝-1捞)m够-3违)罩岩体抗剪绞强度桌层面抗剪奋强度洁天然坏饱水墓c/kP历a股φ态/(°)鸡c/kP绑a胁φ至/(°)衡软弱夹层复原始状态燃25.0灰25.4伸35乖27仆5遍26奉注浆后直25.9伏26.0筒42铁28芒19声28桨6.2.溜2唤边坡整笛体趋于稳封定施么工结束后顽，经对坡停顶标志裂房缝的量测蓝，没有发以现有任何元位移