小导管注浆与重力式抗滑墩加固浆砌片石挡墙技术

沈 鹏 曹升亮 唐 豹

(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710065； 2.深圳高速公路股份有限公司，广东 深圳 518000)



小导管注浆与重力式抗滑墩加固浆砌片石挡墙技术

沈 鹏1曹升亮1唐 豹2

(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710065； 2.深圳高速公路股份有限公司，广东 深圳 518000)

以广东深圳某高速公路为例，结合注浆技术加固土体的原理，分析了挡墙的变形原因，介绍了小导管注浆结合抗滑支墩的加固技术，阐述了施工过程中的技术要点，结果表明：该技术在加固高浆砌片石挡墙中有很好的效果。

浆砌片石，小导管注浆，锚固，滑移

浆砌片石作为一种方便经济的建筑材料，大量应用于挡土墙工程，由于材料本身比较松散，施工时质量控制不严格，经常会出现灰浆不饱满、墙体开裂的现象，加之雨水下渗，浆砌片石墙内材料粘结力减小，墙后填土抗剪强度折减，在行车荷载的反复作用下，极易出现挡墙顶部滑塌的危险[1]。根据深圳某高速浆砌片石挡土墙灾害风险评估结果，部分段落挡土墙存在墙体开裂、鼓包、渗水的病害，考虑到深圳雨季即将到来，为了防止挡墙出现突然垮塌，提高挡墙的整体稳定性，经方案比选，决定对存在重要灾害隐患的7处挡土墙采用小导管注浆与重力式抗滑墩支撑的综合治理方法。

1 工程概况

工点设计行车时速为80 km/h，总里程达28.92 km，挡土墙加固工程7个工点位于桩号YK52+104～YK58+430之间，本文以挡墙YK52+104为例介绍小导管注浆与重力式抗滑墩综合技术治理方法，该段挡墙长76.5 m，高3.0 m～10.4 m，平均高度7 m，属半路基半桥梁的结构形式，如图1所示；墙体出现了不同程度的开裂和鼓包(见图2)，其中勾缝的砂浆粘结力严重不足，强度低，砌块间咬合摩擦欠佳，加之7月份～9月份为该地区台风高峰期，伴随台风有大量降雨，日最大降雨量可达385.55 mm，台风期降雨量可达689 mm，因此该挡墙目前处于较不稳定状态，在强降水等作用下，发生顶部滑塌的可能性大。

2 挡墙变形原因分析

2.1 地表水与地下水影响

本段挡墙墙脚及墙顶公路内侧均为自然山体边坡，坡面水直接渗入填土体内部，由于挡墙排水设施不畅，导致水分不能及时排出墙体，岩土体迅速处于充水状态，在持续降雨历程中，致使非饱和土体转化为饱和土体，导致土体容重增大、抗剪强度降低。此外，地表水下渗和地下水形成渗流场，产生渗流荷载，两者的共同作用对挡墙稳定极为不利。

2.2 车辆荷载的影响

本挡墙所在路段在两个车流量较大的出入口之间，深圳方向(挡墙所在侧)货柜车数量近年来增长迅速，重载车辆反复作用于行车道引起路基沉降，产生侧向应力导致超车道挡墙局部鼓包隆起，墙面出现裂缝。

2.3 挡墙排水设施失效

挡墙泄水孔应沿着横竖两个方向设置，其间距宜取2.0 m～3.0 m，结构背面应设置反滤层。该段挡土墙体虽设置了泄水孔，设置距离及密度符合要求，但部分泄水孔呈反坡向设置，大多数已经失效，不能正常向外排水。从外露面观察，砌体砂浆填塞严重不饱满或未进行砂浆填塞，砌体施工质量欠佳；墙体个别泄水孔有泥沙流出，表明反滤层设置不合理或根本未设置。

3 加固方案设计与施工

3.1 设计思路

通过对挡墙出现病害原因的分析，结合墙体破坏现状，采用小导管注浆和重力式抗滑墩支撑的处理方案。浆砌片石挡墙在失稳状态下，极易因为外界扰动而引起突然的垮塌，若在没有外部支护的状态下采用钻机钻孔可能会引起墙体局部失稳，因此设计过程中首先要在墙体外设置抗滑墩确保墙体在钻孔时不用产生大的位移[2]。小导管注浆加固土体有渗透压密和劈裂作用。渗透压密作用是指对挡墙后松软土体，通过注浆从内部渗透入土体中，使得浆液与土体颗粒相结合，将土体粘固成一个整体，改变土体的物理力学性质，提高c,φ值。劈裂作用是指利用高压将浓稠的浆液通过钻孔强行挤向土体，将被加固土体挤实、压密，当注浆压力达到一定值，在土体较薄弱的部分浆液克服岩土体的初始应力和抗压强度发生劈裂，浆液通过劈裂缝渗入土体，使土体产生挤密和胶结[3]。

图3中，编号①～⑧代表抗滑支墩，抗滑墩之间采用30 cm×40 cm钢筋混凝土框架梁连接，并在框架梁交叉点及两侧各1 m处设置注浆孔。

3.2 设计要点

3.2.1 重力式抗滑墩

现行规范中没有对该类抗滑墩截面尺寸的计算方法，在设计中参照重力式挡土墙的设计思路，根据不同浆砌片石挡墙高度确定抗滑墩的尺寸与承载力。抗滑墩和框架梁为钢筋混凝土结构，主筋采用Φ28 mm的HRB400螺纹钢，箍筋采用Φ10 mm的HPB235光圆钢筋，墩体采用C20混凝土浇筑。

3.2.2 小导管注浆加固

小导管选用φ42 mm，长度为6 m的无缝钢管，沿其轴向每15 cm开一对φ6 mm的出浆孔，孔呈梅花状布置，上部1 m处不设注浆孔。注浆采用R42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1∶1的纯水泥浆。

钻孔注浆量Q是设计过程中重要的参数，它对注浆工程及造价具有重要的影响，如果计算Q值不符合实际情况，还将降低注浆效果甚至导致注浆失败。Q值可按规范中理论公式进行估算，但选用参数必须经试验确定，本文计算结合现场注浆试验确定钻孔注浆量。注浆量可参照式(1)计算[4]:

Q=πR2Lnαβ

(1)

其中，R为浆液扩散半径，m；L为注浆管长，m；n为地层孔隙率砂砾回填土，取20%；α为地层填充系数，一般取0.8；β为浆液消耗系数，一般取1.1～1.2。

计算单根小导管设计注浆量Q=0.552 m3。

3.3 施工关键技术

1)施工前对挡墙墙身裂缝进行勾缝抹浆，确保注浆时浆液不会渗出墙体。支墩基础根据墙高向下开挖一定深度，基础采用片石混凝土填筑，基础以上墙身采用C20混凝土浇筑。抗滑墩后墙面紧贴原浆砌片石墙体施工，抗滑墩基础开挖应采取跳跃式开挖，并随时观察墙体的变形，确保在开挖过程中原挡墙的稳定性。

2)在相邻抗滑墩之间浇筑框架梁，并标注小导管注浆位置，在基础上台身中预埋水泥预制排水管，确保挡墙排水顺畅，施工过程中应严格按照图纸规定施工，注意施工安全，雨天应有专人观察墙体是否有裂缝或鼓包。

3)在进行小导管注浆之前，需选择3个钻孔进行注浆压力与注浆量试验，观察墙体是否有冒浆，记录注浆时间、注浆量、注浆压力，确定合理的注浆参数。

4)导管安放完成后开始注浆，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，同时对管口与孔口侧进行密封处理。水泥浆液采用拌和机制浆，采用液压注浆机将浆液注入导管钢管内，注浆前先检查管路和机械状况，确定合理的注浆参数。

5)注浆分两步完成，当第一次注浆的浆液初凝后，时间大约在40 min～60 min后进行第二次注浆，以使导管填充密实。考虑到挡土墙面裂缝较多，注浆压力不宜过大，取1.0 MPa为注浆终压。

6)在注浆过程中，如发生浆液从其他孔流出的现象，发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞。单液注水泥浆压力突然升高，则可能发生堵管，应停机检查。发现堵管时，要敲打或滚动以疏通注浆管，无法疏通时要拆管。

4 加固效果评价

在施工过程中和施工后对挡墙进行监测，监测内容包括挡墙的水平位置与竖向位移[5]。监测结果表明，在加固后挡墙位移趋于稳定，加固效果显著。监测点布置图如图4所示，水平位置监测结果如图5所示。

挡墙位移监测点累计监测14次，监测点相对水平位移变化值在-1.0 mm～3.7 mm之间，累计水平位移变化值在-3.0 mm～7.6 mm之间，日平均速率小于0.5 mm/d，最不利方向累计变化值在-0.1 mm～7.6 mm之间，累计值和速率均不大，且位移变化曲线已趋于平稳，已处于稳定期，其中在挡墙加固初期，特别是涵洞附近挡墙基础开挖时，位移方向偏向临空面明显，而在加固稳定后期，位移则变化缓慢直至稳定，根据建筑变形测量规范要求，上述点位整体位移值均小于或接近2倍点位中误差(6.0 mm)，该段挡墙监测点位移趋于稳定。

5 结语

对于已经失稳的浆砌片石高挡墙采用抗滑墩加小导管注浆方法进行加固，施工方案简单，可以有效节省施工工期，而且不影响现有道路的正常通车，同时原有挡墙的破坏小，加固效果明显。

[1] 唐 佳.公路路堤挡土墙失稳机理及其加固治理研究[D].长沙:中南大学,2007.

[2] 蔡业青,刘朝权,舒 翔.钢花管注浆加固山区高填土路基、台背工艺探讨[J].中外公路,2006(6)：136-138.

[3] 徐志永,施 斌.高压注浆预应力锚固技术加固失稳挡土墙作用机理分析与应用[J].矿产勘查,2005，8(9)：48-50.

[4] JTG F60—2009，公路隧道施工技术规范[S].

[5] GB 50497—2009，建筑基坑工程监测技术规范[S].

Soil-nailing wall technologies of ductule grouting and gravity-style anti-sliding pier reinforcing mortar rubble

Shen Peng1Cao Shengliang1Tang Bao2

(1.China Communication 1st Highway Survey Design Academy Co., Ltd, Xi’an 710065, China;2.Shenzhen Highway Co., Ltd, Shenzhen 518000, China)

Taking Guangdong Shenzhen highway as an example, combining with soil reinforcing principles of grouting technology, the paper analyzes soil retaining wall deformation causes, introduces reinforcing technologies of ductule grouting integrating with anti-sliding bearing pier, and describes technologies points of construction process. Results show that: the above-mentioned technology has achieved great effect in reinforcing mortar rubble soil retaining wall.

mortar rubble, ductule grouting, anchoring, drift

1009-6825(2017)12-0123-02

2017-02-17

沈 鹏(1983- )，男，工程师`

TU476.4

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