CN113152491A - 一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，该方案包括以下施工步骤：对潜在滑坡体进行坡面清理，整理出操作平台；对所述滑坡体的坡面进行钻孔处理形成多个注浆加固孔；通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作，其中注浆操作的材料为双组份膨胀性高聚物材料，注浆管管口处设有止浆阀；按照设定速度提升所述注浆管，待提升至滑动带处时停留设定时间再继续提升所述注浆管，同时不间断进行注浆；待注浆管管底标高超过钢花管时停止注浆操作；拔出注浆管，同时拆下回收钢管；再次对每个所述注浆加固孔进行注浆操作形成高聚物微型桩，该发明具有减少对山体和生态环境的破坏，施工方便且坡体稳定性和强度显著提高的优点。

Description

一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法

技术领域

本发明涉及救灾抢险技术领域，具体涉及一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法。

背景技术

滑坡是最为常见的一种地质灾害。我国幅员辽阔，存在大量的山区斜坡地段，深受滑坡其害的地区范围也十分可观，山区地带房屋大多依山而建，因而滑坡多发生于房前屋后，严重威胁山区民众的人身和财产安全，导致多年来地质灾害应急与防治任务都十分严峻。每到雨季，滑坡应急处置工作都令救灾人员应接不暇，措手不及。目前常用的滑坡处置手段主要有清除滑坡体、修建排水工程、减重反压、支挡工程等，各种方法都有着其各自的不足之处，例如：清除滑坡仅适用于小型土质边坡，经济性较低，且容易破坏原始的地形地貌，造成水土流失，对环境保护不利；排水措施属于间接治理方案，往往需要配合其他处置手段；减重反压土方工程复杂，效率较低；支挡措施(挡墙、抗滑桩等)施工不便，扰动大、造价高、工期长，难以满足滑坡处置的紧迫性，且目前广泛使用的抗滑桩对浅表层滑坡来说往往存在过度治理问题。

现有通过注浆加固的方式来对滑坡进行处置，采用注浆法加固边坡可减少边坡的开挖和对环境的破坏，坡面无需再进行传统的支挡防护，能够保留原始坡表，从而易于生态恢复。然而，由于常规水泥硬化时的干缩性，往往使得注浆加固效果不明显；并且，浆液中的水分还容易在注浆初期给边坡稳定造成额外的不良影响；同时，常规水泥浆液存在凝结时间相对较长的缺点，这使得其难以满足滑坡应急处置的紧迫性。

而在高聚物注浆的创新应用研究方面，主要是将高聚物注浆应用于道路、地基、堤坝和隧道防渗堵漏等领域，并未有应用于土质滑坡的处置。

因而，亟待一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，以便能够有效地、迅速而便捷地对滑坡进行应急抢险处置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法包括以下施工步骤：

S100、对潜在滑坡体进行坡面清理，整理出操作平台；

S200、对所述滑坡体的坡面进行钻孔处理形成多个注浆加固孔，其中多个所述注浆加固孔呈梅花桩设置；

S300、将复合管插入每个所述注浆加固孔内，其中所述复合管包括钢花管和与钢花管可拆卸连接的回收钢管，所述钢花管位于所述注浆加固孔孔底；

S400、通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作，其中所述注浆操作的材料为双组份膨胀性高聚物材料，所述注浆管管口处设有止浆阀，通过所述止浆阀和钢花管上的孔洞使得高聚物浆液从孔洞喷射出，切割周围岩土体，体积迅速膨胀并固化，对岩土体进行挤密和加固；

S500、按照设定速度提升所述注浆管，待提升至滑动带处时停留设定时间再继续提升所述注浆管，同时不间断进行注浆；

S600、待所述注浆管管底标高超过所述钢花管时停止注浆操作；

S700、拔出注浆管，同时拆下回收钢管；

S800、再次对每个所述注浆加固孔进行注浆操作形成高聚物微型桩。

工作原理及有益效果：与现有技术相比，1、高聚物注浆材料具有速凝的优点，可在15分钟左右达到其最终强度的90％，极大地缩短了工期，十分适合灾情险急的应急抢险处置，而本方案采用双组份膨胀性高聚物材料，最快可在10秒钟内即可凝固产生效果，十分适合应急处置；

2、高聚物材料膨胀性好：与常规水泥硬化时的干缩性不同，高聚物材料的膨胀比可达20:1，能够有效填充空腔和裂缝，挤密周围岩土体介质，提高承载力，且与水泥浆液不同，高聚物不含水分，注浆初期也不会降低岩土体强度，，高聚物材料质量较轻对本已存在病害的边坡产生的附加荷载较小，不会影响坡体稳定，因此采用高聚物材料的本方法，相比现有技术具有更好的性能；

3、通过复合管的设置，不仅可方便高聚物的注浆操作，也方便对其中的回收钢管进行回收，重复使用，减少施工成本；

4、通过止浆阀和钢花管上的孔洞使得高聚物浆液从孔洞喷射出，切割周围岩土体，体积迅速膨胀并固化，对岩土体进行挤密和加固，更好地加固滑坡内的土质，其中止浆阀相当于止回阀，防止浆液回流到注浆管内，从而使得浆液智能从钢花管的孔洞喷射出；

5、在提升注浆管的过程中，按照预先设定好的速率提升注浆管，可保证更多地浆液从钢花管的孔洞内喷出，而在滑动带附近停顿一段设定好的时间，可使得高压浆液有充分时间对软弱岩土进行加固，可进一步加固滑动带处的土质，从而显著提升了整个滑坡的强度；其中的设定时间和设定速率都是按照实际操作进行更改的。

6、形成高聚合物微型桩，可显著提高滑坡坡体的抗滑力。

进一步地，还包括检验步骤：

S900、对每个所述注浆加固孔周围进行钻孔处理，取多个检测孔；

S1000、观察每个所述检测孔内的高聚物浆液渗透情况；

S1100、若所有检测孔内均存在高聚物固化物时，则对应的注浆加固孔合格；

S1100、否则，对未发现高聚物固化物的检测孔进行注浆操作，直至每个所述注浆加固孔检测合格。

通过上述的检验步骤，可完全避免每个注浆加固孔出现不合格的情况，从而消除隐患，进一步地提升坡体稳定性，而且上述步骤操作简单可靠。

进一步地，还包括以下处理步骤：

S1200、对所述滑坡体后缘密布搭设一排注浆截水孔，其中相邻两个所述注浆截水孔形成劈裂贯通；

S1300、对每个所述注浆截水孔进行注浆操作形成不透水的高聚物截水板，其中所述高聚物截水板的板厚与所述注浆截水孔的内径一致。

上述步骤，通过将注浆截水孔通过注浆时进行劈裂贯通，从而产生了可连在一起的一块高聚物截水板，从而可有效阻隔滑坡后缘之外的地下水渗入滑坡体中，防止坡体稳定性进一步恶化，相比直接插入加工好的截水板，施工更为方便，无需额外将截水板运输到滑坡体后缘处。

进一步地，S1400、完成施工后在滑坡体表面喷涂一层高聚物薄层。通过高聚物的隔水性，阻隔雨水、地表水下渗入入滑坡体中，防止坡体稳定性进一步恶化。

进一步地，其中所述注浆加固孔的孔径为25～41mm，孔距为5～10m，深度至少伸入滑动带以下1m。此设置，可保证注浆形成的高聚物微型桩具有足够的强度，从而使得滑动带与滑坡土体更好地加固，提升坡体抗滑力，且此大小的注浆加固孔无需借助大型的钻孔机，可采用轻便的背包钻机即可。

进一步地，所述钢花管与回收钢管螺接配合。此设置，可方便地将回收钢管从钢花管上取下或装在钢花管上，操作方便。

进一步地，通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作时，所述注浆管的管口与所述钢花管的底部平齐，且所述止浆阀的直径与钢花管内径一致。此设置，可更好地保证高聚物能够从钢花管的孔上喷射出，尤其是钢花管的底部位置，止浆阀可更好地与钢花管内壁配合，减少泄露导致浆液无法冲击到钢花管周围的岩土上。

进一步地，通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作时，采用18MPa的压力进行注浆。经验表明，注浆压力越大，浆液扩散的范围越大，对于滑坡应急抢险越有利，因此在此压力下可保证浆液能够冲击岩土形成更加好的高聚物固化物，也是的高聚物能够穿透和渗透到更远的位置，显著增强坡体的抗滑力和强度。

进一步地，每个所述注浆截水孔孔距小于0.2m，深度至少伸入滑动带以下1m。在此设置下，在对注浆截水孔注浆时，使得注浆截水孔可被浆液撑破劈裂，导致相邻的注浆截水孔连在一起，最后一排注浆截水孔形成了一块不透水的高聚物截水板，结构巧妙，施工方便。

进一步地，全程采用背包钻机进行钻孔操作。对于土质滑坡，采用背包钻机即可穿透潜在滑坡体，且设备轻便，施工简单，单人即可在山区坡地操作，对于坡体稳定影响很小甚至没有。采用背包钻机取样可代替传统的人工挖掘、槽探和井探等取样。它不仅能加快取样工作速度，而且能大量减少植被的破坏，保护环境。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的施工流程图；

图2是本发明施工方法得到的施工结构图；

图3是复合管的结构示意图；

图4是本实施例中压密注浆浆泡的示意图；

图5是高聚物截水板的一种施工实施例的示意图。

图中，1、操作平台；2、滑坡体；3、滑动带；4、注浆加固孔；5、钢花管；6、回收钢管；10、高聚物微型桩；11、注浆截水孔；12、高聚物截水板；13、坡面高聚物薄层；14、止浆阀；15、注浆管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩(土)体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩(土)体称为滑床。滑坡体2一指滑坡的整个滑动部分，简称滑体。

滑动带3是滑坡地貌的重要组成部分之一，是指滑坡体2下滑的界面。滑动面通常是上陡下缓，近似圆弧形。滑动带3有时只有一个，有时可有几个，故可分为主滑动带3和次级滑动带3。滑动带3上可以清晰地看到磨光面和擦痕，有时，有明显的扰动和拖曳褶皱现象。

请参阅图1，本高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法包括以下步骤：

步骤一、对潜在滑坡体2进行坡面清表，整理出操作平台1，可供工人走动即可，并且在滑坡应急工作完成之后，后续也可利用该操作平台1进行深入的工程治理，清理时的具体操作为常规技术手段，这里不再对其进行赘述；

步骤二、采用背包钻机在坡面上进行注浆加固孔4的钻孔，孔径25～41mm，钻孔呈梅花桩布置，间距5～10m，深度需超过滑动带3以下1m以上，其中背包钻机可采用邵尔钻机，钻进采样深度可达23米，地下部分口径可分为26mm与41mm两种可选，采用背包钻机取样可代替传统的人工挖掘、槽探和井探等取样；它不仅能加快取样工作速度，而且能大量减少植被的破坏，保护环境；

步骤三、将钢花管5与回收钢管6通过螺口相连，形成复合管，其中钢花管5长度为2m左右，施工完成后钢花管5留在滑坡体2中，而回收钢管6可回收利用，钢花管5为市面上可购买到的产品，其具有多个孔洞用于注浆喷射操作，这里不再对其结构进行赘述；

步骤四、先下复合管，使得钢花管5位于孔底；

步骤五、然后在复合管中插入注浆管15至复合管底，也即钢花管5的底部管口，注浆管15管口固定有与复合管内径一致的橡皮止浆阀14，橡皮止浆阀14相当于单向阀或止回阀，防止浆液回流，而橡皮止浆阀14可在市面上购买到，其安装方式也是现有技术，当然还可以买其他型号的止浆阀14，具体结构这里不再对其进行赘述；

步骤六、向每个注浆加固孔4内注射双组份膨胀性高聚物材料，采用18MPa的压力进行注浆，由于注浆管15管口的止浆阀，使得浆液首先从钢花管5靠近管口的孔洞中喷射出，切割周围岩土体，体积迅速膨胀并固化，对岩土体进行挤密和加固；

步骤七、按照1～2m/min的速率提升注浆管15，使得注浆管15管底标高(也即浆液出口标高)逐渐增大，从而使得有更多钢花管5的孔洞喷出浆液；待提升至到滑动带3附近时略作停留，使得高压浆液有充分时间对软弱岩土体进行加固；此时，高聚物浆液将在软弱岩土体中形成三种状态：交织网状的劈裂注浆浆脉、压密注浆浆泡(请参阅图4，在注浆过程中不断形成浆泡，在重力中作用下形成从上到下分为低密度区、中密度区及高密度区的三种区域，可更好地对钢花管5底部进行加固)和渗透进岩土体孔隙中的浆液，这三种均可极大地提高坡体和滑动带的强度，增强抗滑性，其中劈裂注浆浆脉为树状结构，未在附图中表示；

步骤八、继续注浆，待注浆管管底标高超过钢花管5时可停止注浆，此时注浆管管底标高也将超过滑动带3标高约1m，也方便回收钢管6的拆除；

步骤九、拔出注浆管，同时将回收钢管6从钢花管5的螺口中旋下、拔出，单独将钢花管5留在滑动带3附近，可用于提高抗滑力；

步骤十、再次在原钻孔中注浆，使得高聚物浆液填充钻孔，同时高聚物浆液会自行封堵孔口，使得膨胀性的高聚物浆液在有限的钻孔空间内挤密孔壁岩土体，形成高聚物微型桩10，且由于高聚物的速凝性，最快可在10秒钟内即可凝固，形成强度约5MPa桩体，从而可以迅速提高坡体抗滑力，抵抗滑坡的进一步发展，十分适合应急抢险处置，在这后也可利用周围的岩土对缝隙继续进行填充；

步骤十一、钻探检测：采用背包钻机，在注浆加固孔4周边1m距离内钻4个检测孔取原状样，观测高聚物浆液在地层中的渗透情况，若在4个钻孔所取的原状样中都存在高聚物固化物，说明高聚物加固已有效地扩散到半径1m的范围内，可大致满足滑坡应急加固要求，则前述注浆加固孔4合格，反之，则利用该检测孔进行注浆，直至检测合格；

步骤十二、采用背包钻机，在滑坡体2后缘密布打设一排注浆截水孔11，钻孔间距宜小于0.2m，使得相邻两孔内的浆液能够劈裂贯通，孔位范围需超过滑坡体2宽度5m以上，深度需超过滑动带3以下1m以上；

步骤十三、请参阅图5，采用高聚物注浆机在这排注浆截水孔11中劈裂注浆，使得相邻两孔内的浆液劈裂贯通，此时要求注浆管15壁只设置与注浆截水孔11的排列走向平行的出浆口，从而使得浆液直接喷射出的流体切割方向也与注浆截水孔11的排列走向平行，如图中箭头方向，利于相邻两截水孔内的浆液沿着土体薄弱方向劈裂贯通，形成不透水的高聚物截水板12，高聚物截水板12的板厚与孔径相当，可有效阻隔滑坡后缘之外的地下水渗入滑坡体2中，防止滑坡岩土体因水分浸泡形成饱而软化，防止坡体稳定性进一步恶化，其中孔位范围需超过滑坡体2宽度5m以上，孔深需超过滑动带3以下1m以上，从而使得宽度和深度方向上的滑坡体2都能够被完全与地下水隔绝；

步骤十四、在滑坡体2表面喷射一层高聚物薄层，通过高聚物的隔水性，阻隔雨水、地表水下渗入入滑坡体2中，防止坡体稳定性进一步恶化，同样起到防止滑坡岩土体因水分浸泡形成饱而软化，岩土体抗剪强度大致可以提高20％，从而防止坡体稳定性进一步恶化。

请参阅图2，为本施工方法的结构示意图。本发明的方法具有以下优点：1、对于土质滑坡，采用背包钻机即可穿透潜在滑坡体2，且设备轻便，施工简单，单人即可在山区坡地操作，不会影响坡体稳定。2、所采用的高聚物注浆材料具有速凝的优点，最快可在10秒钟内凝固，极大地缩短了工期，十分适合灾情险急的应急抢险处置。3、高聚物材料膨胀性好：与常规水泥硬化时的干缩性不同，高聚物材料的膨胀比可达20:1，能够有效填充空腔和裂缝，挤密周围岩土体介质，提高承载力。4、不含水：与水泥浆液不同，高聚物不含水分，注浆初期也不会降低岩土体强度。5、质量较轻：对本已存在病害的边坡产生的附加荷载较小，不会影响坡体稳定。6、采用相同的设备(背包钻机和高聚物注浆机)，即可实现对滑坡软弱岩土体的加固和对滑坡体2地下水、地表水和雨水的阻隔，从多个角度提高坡体稳定性，效果立竿见影。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了操作平台1、滑坡体2、滑动带3、注浆加固孔4、钢花管5、回收钢管6、高聚物微型桩10、注浆截水孔11、高聚物截水板12、坡面高聚物薄层13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

对潜在滑坡体进行坡面清理，整理出操作平台；

对所述滑坡体的坡面进行钻孔处理形成多个注浆加固孔，其中多个所述注浆加固孔呈梅花桩设置；

将复合管插入每个所述注浆加固孔内，其中所述复合管包括钢花管和与钢花管可拆卸连接的回收钢管，所述钢花管位于所述注浆加固孔孔底；

通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作，其中所述注浆操作的材料为双组分膨胀性高聚物材料，所述注浆管管口处设有止浆阀，通过所述止浆阀和钢花管上的孔洞使得高聚物浆液从孔洞喷射出，切割周围岩土体，体积迅速膨胀并固化，对岩土体进行挤密和加固；

按照设定速度提升所述注浆管，待提升至滑动带处时停留设定时间再继续提升所述注浆管，同时不间断进行注浆；

待所述注浆管管底标高超过所述钢花管时停止注浆操作；

拔出注浆管，同时拆下回收钢管；

再次对每个所述注浆加固孔进行注浆操作形成高聚物微型桩。

2.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，还包括检验步骤：

对每个所述注浆加固孔周围进行钻孔处理，取多个检测孔；

观察每个所述检测孔内的高聚物浆液渗透情况；

若所有检测孔内均存在高聚物固化物时，则对应的注浆加固孔合格；

否则，对未发现高聚物固化物的检测孔进行注浆操作，直至每个所述注浆加固孔检测合格。

3.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，还包括以下处理步骤：

对所述滑坡体后缘密布搭设一排注浆截水孔，其中相邻两个所述注浆截水孔形成劈裂贯通；

对每个所述注浆截水孔进行注浆操作形成不透水的高聚物截水板，其中所述高聚物截水板的板厚与所述注浆截水孔的内径一致。

4.根据权利要求3所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，完成施工后在滑坡体表面喷涂一层高聚物薄层。

5.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，其中所述注浆加固孔的孔径为25～41mm，孔距为5～10m，深度至少伸入滑动带以下1m。

6.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，所述钢花管与回收钢管螺接配合。

7.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作时，所述注浆管的管口与所述钢花管的底部平齐，且所述止浆阀的直径与钢花管内径一致。

8.根据权利要求1所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，通过注浆管对每个所述复合管进行注浆操作时，采用小于等于18MPa的压力进行注浆。

9.根据权利要求3所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，每个所述注浆截水孔孔距小于0.2m，深度至少伸入滑动带以下1m。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高聚物注浆应急抢险处置土质滑坡的施工方法，其特征在于，全程采用背包钻机进行钻孔操作。

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