试论注浆锚管在破碎岩石边坡中的加固应用

蒋兵辉

（华北有色工程勘察院有限公司，石家庄 050000）

1 引言

当边坡受到风化作用或者是挤压作用时，就有可能会使得岩土体出现碎块状的现象，这就是破碎岩石边坡。堆积体和破碎体是破碎岩石边坡的主要物质来源，节理裂隙密集和破碎的状况，会因为各种内外应力作用而产生，比如风化作用、断裂、地下水的作用、构造挤压等等。岩块与岩块之间的咬合力和镶嵌情况，会决定整个边坡的稳定性，当出现破碎岩石边坡时，就可能导致咬合度下降、平整度下降、岩块尺寸减小等问题，严重影响了边坡的稳定性，造成一定的安全威胁。在临空面出现变化时，就会造成边坡失稳，产生强大的破坏力。在施工过程中，处理此类问题是工程建设的重点、难点工作。在强风化碎裂岩体、堆积体和小型滑坡等的处理中，注浆锚管能够发挥巨大作用。锚管和注浆技术的结合，能够在岩土体中注入浆液，成为破碎岩体的一部分，实现抗剪强度的增强。

2 注浆锚管加固原理

在注浆锚管加固工作中，其注浆技术能够发挥巨大作用，将边坡岩土体和锚固体系进行有效结合，能够有效阻止边坡产生滑动的同时，加强整个边坡的稳定性。

首先，针对边坡岩土体的变形问题，锚管能够起到很好的改善作用。因为二维应力的岩土体强度不高，稳定性差，对于整个工程来说都是较大的风险存在点。锚管可以在地层外表面岩土体处于二维应力状态中时，能够通过增加压力的方式，将其转变为三维应力状态。从二维应力到三维应力的转变，就会使得岩土体的强度大大增加。

其次，锚固体的使用可以由锚管充当，在注浆技术的作用下，锚管用作全长或者部分锚固体。通过锚固体的使用，能够形成扩散状复合体，在此过程中主要是通过黏性稳定岩土体和潜在破坏坡体而成。在此过程中，坡体与锚管锚固体形成一个整体，这样就使得坡体的自承载力作用得到有效体现，大大增强整个坡体的承载能力，增强其稳定性。此外，坡体的破碎状态也得到有效改善，提升岩土体性质，摩擦力的增加能够很好地实现防滑作用。

再次，渗透注浆体的形成，可以在注浆压力的作用下将浆液渗入节理裂隙来完成。在原有裂隙中，通常会有水和气体的存在，这就会导致边坡稳定性的下降。通过注浆的方式，水和气体被浆液排出，裂隙也被浆液所填充，在浆液与岩土体形成整体之后，就会降低渗透性，减少裂隙，增强岩土体的密度和强度。对于围岩的吸水膨胀和风化问题，通过注浆的方式能够得到有效解决[1]。

最后，为了增加锚固段浆体的直径，劈裂注浆的方式能够有效实现，这是通过使注浆在锚管四周扩散形成的。此外，还能够增强岩土体与锚管锚固段之间的摩擦力，避免产生滑动的现象，锚管的加固范围也不仅仅限于其长度范围。主动侧压力向土层深处的传输，有助于降低坡体荷载，增强坡体的稳定性。与此同时，抗剪强度在锚固段也得到加强，这是通过改变浆体与孔壁岩土体之间的平整接触面来实现的，浆脉状锯齿形接触面的实现，是提升坡体稳定性的关键点。

3 注浆锚管在破碎岩石边坡中的加固应用

3.1 工程概况

在某二级公路工程中，0.75+3.5*2+0.75m是其路基宽度，40km/h是其设计时速。此公路路线处于山坡比较陡峭的地段，岩基地层和覆盖层是该边坡的主要地层结构，在第四系崩塌堆积和坡积作用下，形成结构松散的碎石、大块孤石、块石和土等。边坡节理裂隙发育、岩体破碎，在地质构造的影响下呈现碎块状。35-50°是该坡体的自然坡度，最高甚至高于60°，松树林是其主要的地表植被，具有较大的汇水面积。

在该工程中，1：0.5是其设计的开挖坡率，16m是其开挖的高度。2013年某路段边坡在降雨作用下产生了坍塌的现象，给交通状况造成了严重的影响。在路堑边坡开挖施工中，临空面过大，是导致出现坡体坍塌的主要原因。在后续的施工过程中，也未进行有效的边坡防护，降雨使得在坡面水分增加，破碎岩土体的抗剪强度减弱、容重增加，最终使得坡体的稳定性遭到破坏，给交通状况造成不良影响。

3.2 注浆锚管在破碎岩石边坡中的加固方案

在该工程中，主要采用了注浆锚管+挂网喷射混凝土和削坡减载的方案。

①在进行注浆锚管加固之前，应该对于危石和坍塌坡面进行及时清理。边坡的原有坡率为1：0.50，为了便于开展加固工作，需要将坡率调整为1：0.75，3m是边坡平台的宽度。为了实现地表水截排的有效性，需要进行截水沟的设置，其位置应该在开挖线的10m外。②为了保障注浆锚管在破碎岩石边坡中加固作用的有效性，需要进行浆砌片石护交挡墙的设置，其规格一般为H=3mM7.5号。③锚管注浆+挂网喷射混凝土防护方案应用于全坡面，在进行开挖施工的过程中，应该按照相关规范标准进行逆序由上至下逐级开挖，3-5m是锚管的工作面高度合理范围[2]。L=16m是第三级边坡注浆锚管第6-14排的长度范围，L=12m是第三级边坡注浆锚管第1-5排的长度范围；L=8m是第二级边坡注浆锚管的长度；L=6m是第一级边坡注浆锚管的长度。其中锚管的倾角应该控制在20°左右，3m是其合理的横向间距，2m是其合理的排间距。同时，应该设置两排锚管进行锁口，其规格为排间距1.5m。长度12m，Φ50×5mm，位置设置在开挖坡口线2m之外。直径为22mm的HRB400钢筋在锚管孔的设置，可以大大增强锚管的抗剪能力，在设置时应该采用隔排设置的方法。④混凝土强度选用C25，钢筋网的规格为20×20cmΦ6.5，10cm是混凝土的喷射厚度，将坡面纵向伸缩缝的缝宽控制在2cm左右，间距控制在20m左右。为了增强其稳定性，需要经沥青模板在缝内进行填塞。⑤排水孔在坡面的设置，能够有效对于浅表层的地下水进行排除，3m、4m、6m分别是其孔深、排距和横向间距，应该将过滤网和孔聚氯乙烯管设置在排水孔内。⑥热轧无缝钢管是锚管的主要材料选择，一般采用Φ50×5mm的钢管。需要将12cm左右的短钢筋焊接于钢管后端，在前端设计成锥形[3]。交错布眼的设置距离是15cm，15cm是孔心间距的合理距离，孔眼的直径控制在10mm左右。M30水泥砂浆是浆液的主要材料选择，0.50-2.0MPa是注浆压力的合理范围，0.40-0.50是其水灰比的合理配置范围。

3.3 边坡加固效果分析

在完成加固后，其稳定系数由1.032上升到1.165，满足相关设计要求；岩土体干密度也有所提升，大约提高了1.3kg/m3；内摩擦角提升了2.0°左右；黏聚力提升了大约4.8kPa；压缩模量大约提升了24.2MPa左右。通过注浆锚管的应用，空隙比明显下降、干密度和压缩模量得到提升，骨架结构的形成也增强了坡体的稳定性。

4 结语

在工程建设中，破碎岩石边坡是工作的一个重点和难点，会对交通安全造成严重威胁，在进行破碎岩石边坡加固的过程中，采用注浆锚管加固是一种比较常见的方式。本文通过详细分析注浆锚管对边坡进行加固的原理，以某具体工程为例探索注浆锚管在破碎岩石边坡中的加固方案，通过实践应用说明锚管能够有效改善边坡的变形问题，通过注浆的方式也能够实现孔隙的填充，将边坡岩土体和锚固体系进行有效结合，使得摩擦力增加，防止出现滑坡的同时增强其自承载力，大大提升了边坡的稳定性。