CN104264695B - 一种破碎岩体的抗滑装置及其施工方法 - Google Patents

一种破碎岩体的抗滑装置及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种破碎岩体的抗滑装置,其通过提高自身的抗剪强度提高整个坡面的稳定性、成桩耗材耗时少、本身不易开裂、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便。这种破碎岩体的抗滑装置，其包括多个注浆抗滑桩，每个注浆抗滑桩包括塔形结石柱、抗剪组件。抗剪组件包括无缝钢管和高强抗剪钢柱，基岩在破碎岩体的下方，无缝钢管经破碎岩体插入基岩中，高强抗剪钢柱贴在无缝钢管处，高强抗剪钢柱的一部分在基岩中且另一部分在破碎岩体中，通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱部分在破碎岩体中部分露出破碎岩体或全部在破碎岩体中。还提供了该抗滑装置的施工方法。

Description

一种破碎岩体的抗滑装置及其施工方法
技术领域
本发明属于水利水电工程的技术领域，具体地涉及一种破碎岩体的抗滑装置，以及该抗滑装置的施工方法，主要用于大坝坝基与边坡加固、地基处理、滑坡体加固。
背景技术
边坡治理经过多年的理论研究和工程实践，其方法取得了长足进展，其中支挡抗滑结构的发展应用尤为迅速，抗滑桩(包括普通抗滑桩和预应力锚索抗滑桩)、预应力锚索地梁(包括单梁和框架梁)等桩锚结构在工程实践中的大量应用，使整治滑坡效率大幅提高。
预应力锚索以地梁或桩作为反力装置，构成预应力锚索抗滑桩和预应力锚索地梁。预应力锚索防护的效果受内锚、外锚、预应力大小、锚索安装角等因素的影响。其中内锚的性能直接决定了锚索防护能力，受锚固段长度、浆体浆结强度、锚索孔的大小及孔壁岩质等因素影响。外锚的效果取决于初期支护强度、锚索垫片的强度和锚具的承载能力。该方法质量控制环节较多，风险因素较多，影响加固效果，严重时甚至危及加固工程的安全。
抗滑桩加固机理是依靠桩本身的抗弯及抗剪强度抵抗滑坡推力，该构件未能发挥桩身材料混凝土抗压强度的优势性能，因而抵抗滑坡的能力有限，且随着滑坡推力的增大，滑面附近桩身易产生开裂，导致抗滑桩失效。此外为提高抗弯及抗剪强度，增大桩身截面积的工作耗材耗时。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种破碎岩体的抗滑装置,其通过提高自身的抗剪强度提高整个坡面的稳定性、成桩耗材耗时少、本身不易开裂、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便。
本发明的技术解决方案是：这种破碎岩体的抗滑装置，其包括多个注浆抗滑桩，每个注浆抗滑桩包括塔形结石柱、抗剪组件，抗剪组件包括无缝钢管和高强抗剪钢柱，基岩在破碎岩体的下方，无缝钢管经破碎岩体插入基岩中，高强抗剪钢柱贴在无缝钢管处，高强抗剪钢柱的一部分在基岩中且另一部分在破碎岩体中，通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱部分在破碎岩体中部分露出破碎岩体或全部在破碎岩体中。
由于本发明的抗剪组件能够提高每个注浆抗滑桩的抗剪强度，从而提高整个坡面的稳定性；通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱，所以成桩耗材耗时少、本身不易开裂、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便。
还提供了这种破碎岩体的抗滑装置的施工方法，包括以下步骤：
(1)依据勘查数据计算边坡稳定性，分析得到待加固边坡范围，同时
计算分析得到待加固边坡达到设计安全系数所需要的抗剪组件的尺
寸、数量以及分布距离；
(2)依据步骤(1)的结果，选择根管钻机来钻孔；
(3)放入注浆管和抗剪组件，并保证抗剪组件位于破碎岩体和基岩的
接触面的上下；依据钻孔深度，将注浆孔分为数段进行注浆；
(4)开启注浆泵进行注浆，同时记录注入压力曲线和流量；
(5)完成所有孔内分段注浆，形成塔形注浆结石柱。
附图说明
图1示出了浆液粘性随时间变化曲线；
图2为压密注浆过程时间和注浆压力控制关系图；
图3为孔口至孔底分段增压注浆示意图；
图4为根据本发明的破碎岩体的抗滑装置的抗剪组件的示意图；
图5为根据本发明的破碎岩体的抗滑装置的注浆抗滑桩的示意图。
具体实施方式
如图5所示，这种破碎岩体的抗滑装置，其包括多个注浆抗滑桩，每个注浆抗滑桩包括塔形结石柱1、抗剪组件2，抗剪组件包括无缝钢管3和高强抗剪钢柱4，基岩5在破碎岩体6的下方，无缝钢管3经破碎岩体6插入基岩5中，高强抗剪钢柱4贴在无缝钢管3处，高强抗剪钢柱4的一部分在基岩5中且另一部分在破碎岩体6中，通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱1部分在破碎岩体中部分露出破碎岩体或全部在破碎岩体中。
由于本发明的抗剪组件能够提高每个注浆抗滑桩的抗剪强度，从而提高整个坡面的稳定性；通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱，所以成桩耗材耗时少、本身不易开裂、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便。
另外，如图4所示，高强抗剪钢柱4的数量可以是一个，其套在所述无缝钢管3上。
或者，如图4所示，高强抗剪钢柱4的数量是大于一个，其均匀分布在无缝钢管3的外周且其轴线与无缝钢管3的轴线平行。图4中给出的数量是4个。
还提供了这种破碎岩体的抗滑装置的施工方法，包括以下步骤：
(1)依据勘查数据计算边坡稳定性，分析得到待加固边坡范围，同时计算分析得到待加固边坡达到设计安全系数所需要的抗剪组件的尺寸、数量以及分布距离；
(2)依据步骤(1)的结果，选择根管钻机来钻孔；
(3)放入注浆管和抗剪组件，并保证抗剪组件位于破碎岩体和基岩的接触面的上下；依据钻孔深度，将注浆孔分为数段；
(4)开启注浆泵进行注浆，同时记录注入压力曲线和流量；
(5)完成所有孔内分段注浆，形成塔形注浆结石柱。
另外，步骤(1)中利用极限平衡法、基于有限元应力结果的改进的极限平衡法、或有限元强度折减法来计算边坡稳定性。
另外，步骤(2)中的根管直径优选地为150-200mm。
另外，步骤(4)中靠近孔口注浆段控制注浆压力，以防破坏孔口阻塞装置。
另外，步骤(5)中进行单段注浆时，多次循环加压；当注入压力持续增大后进入平台期，该平台期为地层孔隙填充完毕，开始压密地层，此时保持注入压力指定时间后再增大压力，直至达到期望终止压力；当注入压力达到期望终止压力后，维持该压力3～10分钟，关闭注浆泵，完成该单本段注浆。
下面给出一个具体的实施例。
1、依据勘查数据计算边坡稳定性，分析得到待加固边坡范围，同时计算分析得到待加固边坡达到设计安全系数所需要的抗剪组件尺寸、桩数以及分布距离。
2、依据设计桩位以及桩距，选择Φ150mm至Φ200mm根管钻机钻孔，钻孔时可一次钻至基岩。
3、钻孔结束后，放入注浆管和抗剪组件，并保证抗剪组件位于破碎岩体和基岩的接触面上下。依据钻孔深度，采用孔内分段装置将注浆孔分为数段。
4、注浆管、抗剪组件以及孔内分段装置布置完毕后，开启注浆泵进行注浆，同时记录注入压力曲线和流量。由于注浆顺序为孔口至孔底，因此靠近孔口注浆段应严格控制注浆压力，以防破坏孔口阻塞装置。
5、单段注浆过程，需进行多次循环加压，如图2所示，需注意控制压力增幅不宜过大。当注入压力持续增大后进入平台期后，认为地层孔隙填充完毕，开始压密地层，此时需控制需保持注入压力一定时间后再增大压力，直至达到设计注入终止压力。当注入压力达到设计终止压力后，需维持该压力3～10min。最后，关闭注浆泵，完成本段注浆。
6、重复步骤5，终止压力依据设计压力从孔口至孔底递增，完成所有孔内分段注浆，形成塔形注浆结石柱。由于抗剪组件在整体注浆结束后，包裹在塔形结石柱内，因此浆液凝固后即形成注浆抗滑桩。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种破碎岩体的抗滑装置，其特征在于：其包括多个注浆抗滑桩，每个注浆抗滑桩包括塔形结石柱(1)和抗剪组件(2)，抗剪组件包括无缝钢管(3)和高强抗剪钢柱(4)，基岩(5)在破碎岩体(6)的下方，无缝钢管(3)经破碎岩体(6)插入基岩(5)中，高强抗剪钢柱(4)贴在无缝钢管(3)处，高强抗剪钢柱(4)的一部分在基岩(5)中且另一部分在破碎岩体(6)中，通过多段填充压密注浆形成的塔形结石柱(1)部分在破碎岩体中部分露出破碎岩体或全部在破碎岩体中。
2.根据权利要求1所述的破碎岩体的抗滑装置，其特征在于：所述高强抗剪钢柱(4)的数量是一个，其套在所述无缝钢管(3)上。
3.根据权利要求1所述的破碎岩体的抗滑装置，其特征在于：所述高强抗剪钢柱(4)的数量是大于一个，其均匀分布在无缝钢管(3)的外周且其轴线与无缝钢管的轴线平行。
4.一种根据权利要求1所述的破碎岩体的抗滑装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)依据勘查数据计算边坡稳定性，分析得到待加固边坡范围，同时计算分析得到待加固边坡达到设计安全系数所需要的抗剪组件的尺寸、数量以及分布距离；
(2)依据步骤(1)的结果，选择跟管钻机来钻孔；
(3)放入注浆管和抗剪组件，并保证抗剪组件位于破碎岩体和基岩的接触面的上下；依据钻孔深度，将注浆孔分为数段进行注浆；
(4)开启注浆泵进行注浆，同时记录注入压力曲线和流量；
(5)完成所有孔内分段注浆，形成塔形注浆结石柱。
5.根据权利要求4所述的破碎岩体的抗滑装置的施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中利用极限平衡法、基于有限元应力结果的改进的极限平衡法或有限元强度折减法来计算边坡稳定性。
6.根据权利要求5所述的破碎岩体的抗滑装置的施工方法，其特征在于：所述步骤(2)中的跟管直径为150-200mm。
7.根据权利要求6所述的破碎岩体的抗滑装置的施工方法，其特征在于：所述步骤(4)中靠近孔口注浆段控制注浆压力，以防破坏孔口阻塞装置。
8.根据权利要求7所述的破碎岩体的抗滑装置的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中进行单段注浆时，多次循环加压；当注入压力持续增大后进入平台期，该平台期为地层孔隙填充完毕，开始压密地层，此时保持注入压力指定时间后再增大压力，直至达到期望终止压力；当注入压力达到期望终止压力后，维持该压力3～10分钟，关闭注浆泵，完成该单段注浆。
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