CN115506383A - 一种滑带土带筋旋喷置换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滑带土带筋旋喷置换方法，适用于土木工程中的滑坡工程治理，在滑坡范围内合适的地方选择一个置换范围A，在置换范围内设置n个引孔，引孔穿过滑体土和滑带土进入基岩面以下一个锚固长度B；在引孔内置入旋喷杆和钢筋进行“带筋旋喷”，形成旋喷体，由此形成带筋旋喷体对部分滑带土进行置换。本发明是一种滑坡源治理方法，具有针对性强、见效快、造价低、不破坏环境等一系列有点，远优于间接治理方法，避免了传统压力灌浆置换方法造价、质量不可控的缺陷，使滑坡工程源头治理成为一种可控的工程实施技术。

Description

一种滑带土带筋旋喷置换方法

技术领域

本发明属于滑坡治理技术领域，具体涉及一种滑带土带筋旋喷置换方法。

背景技术

“滑坡”是指地面斜坡失稳引起坡体滑动的一种现象，包括自然形成的滑坡和由于工程作用引起的地层滑坡。地层滑坡由于出现频率高、规模大、治理费用高，使得滑坡治理工程在整个土木工程领域内具有相当重要的地位。

滑坡产生的主要成因是：滑动体（简称滑体土，以后同）下面存在一个软弱土层带（简称滑带土，下同），滑带土的抗滑力低于滑体产生的下滑力，由此在滑带土中形成一个滑动面，引起整个滑体滑动。滑坡治理传统方法主要有三大类：一是滑动力支挡类，如抗滑桩、抗滑键、预应力锚索、重力式挡墙等支挡滑坡推力；二是滑体土平衡改造类，如上部卸载（主滑体减小）、下部堆载（阻滑体增大），达到平衡稳定；三是滑带土改造类，如压力灌浆、滑带土减水等，提高滑带土的抗滑力。其中：第一类方法由于地面工程范围小，容易实施，是最常见的一种类型，但实施成本高；第二类方法由于需要滑体改造空间，在很多情况下不能实施，应用较少；第三类方法是一种滑坡源治理方法，由于技术不成熟，实施性较差，很少应用。由于滑坡具有滑体厚度大、滑动推力大、地下水敏感、影响范围大、后果严重等特点，治理造价一直高居不下，是边坡工程中最难解决的问题之一。

滑带土通常具有厚度不大的特点，又是滑坡产生的直接原因，对其进行改造具有造价低、针对性好的特点，显然比支护由此产生的滑动力更为合理。压力灌浆法本来的目的是通过高压水泥浆侵入滑带土，提高其力学特性。但是高压水泥浆具有追随空隙而行的特性，而滑带土颗粒小，空隙低于附近土体，所以灌注的水泥浆大部分都分布在滑带土附近的土层中，出现造价、质量都不可控的局面。因此，这种方法现已很少使用。滑带土减水方法目的在于减少滑带土的含水量，提高其抗滑力。这种方法遇到的问题是滑带土处于滑体的下部，地下水接触面积极大，要截断和排出滑带土的水源难度极大，造价高。因此现在也很少使用。

高压水泥浆旋喷是近40年发展起来的一个新技术，始于水利工程的止水帷幕，后来被引入建筑地基加固。其做法是：先在需要处理的土层钻一个小直径钻孔（引孔）；孔中放入一根喷射杆，高压水泥浆从旋喷杆底部侧面小孔射出，进入孔周土体；同时，旋转提升喷射杆，最后形成一种直径为0.6~1m的水泥浆与土的混合体（称为“水泥土”）桩体。与高压灌浆原理上不同的是：水泥浆在喷嘴处高压喷出，穿透一定厚度的土层后停下来，但不在土层中形成压力（高压灌浆需要在土层中形成压力）。因此，旋喷技术可以保证水泥浆只在旋喷引孔附近，质量和造价均可控。现有文献（魏永幸，采用高压旋喷注浆治理金堂滑坡，路基工程[J]，1995（5），PP54-56）公开了利用旋喷原理对滑动面进行置换的思路。但是，由于水泥土受土体性质、水泥特性和用量、旋喷搅拌均匀性等因素影响，强度并不高（粘性土中的水泥土单轴抗压强度3~6MPa），加上水泥浆含水量大，凝固时产生收缩变形明显，与基岩面的粘结强度受到影响，滑带土被置换后，效果保证度较低，抗滑能力有限。

发明内容

本发明目的在于提供一种滑带土带筋旋喷置换方法，为治理滑坡提供更安全、更经济、更有效的工程手段。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

滑带土带筋旋喷置换方法：在滑坡范围内合适的地方选择一个置换范围，在置换范围内设置n个引孔，从地表开始钻进引孔，引孔穿过滑体土和滑带土进入基岩面以下一个锚固长度；在引孔内置入旋喷杆和钢筋进行“带筋旋喷”，形成旋喷体，旋喷中锚固钢筋锚入引孔底部。

进一步地：旋喷体直径根据地质条件、施工方法和机具确定；引孔和旋喷体的数量n根据具体滑坡情况计算确定；旋喷体长度大于滑带土厚度；旋喷体是由土和水泥浆混合而成的“水泥土”体；旋喷体控制指标为水泥土的单轴抗压强度，通常控制在1~10(MPa)范围；旋喷体与基岩面之间的粘结强度和摩擦角与基岩特性有关，可由现场取样检测确定。

更进一步地：钢筋由旋喷杆带入引孔底部，上部距旋喷体顶面保留一个防腐蚀保护层厚度；单个引孔内钢筋数量通常不多于3根，直径不宜大于32mm；锚固长度与引孔直径、钢筋选择和基岩特性有关，由本领域技术人员计算确定。

本发明中：置换范围的合适地方是指便于实施和控制滑体土稳定的部位，如上部土层较厚、滑体下部稳定等部位。

还需要说明的是：基岩面是指具有一定强度的岩体表面，实施时以旋喷射流不能切割为准。

滑带土带筋旋喷置换方法设计步骤为：根据工程地质条件选择旋喷机具和方法，在现场进行旋喷试验，确定旋喷体的直径、强度，旋喷体与基岩面的粘结强度、摩擦角等参数；以最有效达到滑体稳定为目的选择滑带土置换部位；根据滑坡地质参数和带筋旋喷体参数计算需要的旋喷体数量n、锚固钢筋，这时边坡稳定判据为沿旋喷体与基岩面之间的滑动和滑体土层中的滑动，计算结果以沿旋喷体与基岩面之间滑动的稳定条件满足规范要求为准，由此确定置换范围。

滑带土带筋旋喷置换方法施工骤为：先按设计施工引孔；然后将锚固钢筋附着在旋喷杆上放入引孔底部，开始旋喷施工；为了确保旋喷效果，可采用多次旋喷或先高压水旋喷后水泥浆旋喷的方法；旋喷从孔底开始，强度高的基岩旋喷不起作用，强度很低的基岩旋喷有效（视为土体），由此保证旋喷体附着在坚硬基岩面上；为了保证旋喷体对滑带土的有效置换，旋喷体长度宜大于滑带土厚度的1.5倍以上；钢筋锚固长度处于坚硬基岩面以下，由引孔长度提供锚固钢筋的锚固段，该段填充为水泥浆；由此实施完所有旋喷置换；按相应规范要求进行抽样检测，主要检测旋喷体直径、强度、旋喷体与基岩面的粘结强度、摩擦角；如果不满足设计要求，需要增加置换范围。

有益效果：①采用滑带土置换（或加固）治理滑坡从本质上防止了滑移推力的产生，是一种源头治理方法，具有针对性强、见效快、造价低、不破坏环境等一系列有点，远优于滑动推力支护、地形改造等间接治理方法；②采用旋喷置换方法避免了传统压力灌浆置换方法造价、质量不可控的缺陷，使滑坡工程源头治理成为一种可控的工程实施技术；③采用本发明带筋旋喷置换方法有效保证了旋喷体与基岩之间的结合，避免了旋喷体不可能形成岩体嵌固段的原理性矛盾。同时，弥补了水泥土固结收缩有可能引起与基岩面分离的抗剪强度不足，提供了旋喷置换的有效性保障；④采用本发明带筋旋喷方法加强了选喷体整体强度，使滑带土旋喷置换技术可靠性大幅度提高，有利于成为一种可靠的工程实施技术。综上可见，本发明方案具有：工艺简单、易于实施、可靠性好、造价底、工期短、见效快、地面环境无痕迹、地下无污染等特点，市场前景及其可观。

附图说明

图1是实施例1中滑带土带筋旋喷置换方法示意图，图中：A-置换范围、B-钢筋锚固长度、C-旋喷体长度、D-旋喷体直径、1-引孔、2-旋喷体、3-钢筋、4-基岩面、5-滑带土、6-滑体土、7-工程填土。

图2是实施例2中滑带土带筋旋喷置换方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1

工程简况：有一个土质斜坡如图1所示，下部沿基岩面4上有一软弱的滑带土5。由于建设工程原因，需要在滑坡体上进行工程填土7。填土后，滑体土6和工程填土7将沿基岩面4上的滑带土5向“滑动方向”所指方向滑动，因此，需要对该滑坡进行治理。

设计实施步骤：

步骤11，根据工程地质条件选择旋喷机具和方法，在现场进行旋喷试验，确定旋喷体2的直径D、强度，旋喷体2与基岩面4的粘结强度、摩擦角等参数；

步骤12，选择工程填土7最厚处作为滑带土5的置换部位，这个部位土层最厚，置换段滑带土层5参数提高后效果最好，此外，置换段以下滑体部分能够自稳，也便于施工；

步骤13，根据滑坡地质参数和旋喷体试验参数计算需要的旋喷体2数量n、钢筋3规格，计算沿旋喷体2与基岩面4之间滑动的稳定系数，以满足规范要求为准，由此确定置换范围A，即确定置换区域；

步骤14，为了确保对滑带土5的置换效果，取旋喷体长度C为滑带土5厚度的2.5倍，钢筋3的锚固长度B按锚杆锚固长度方法计算；

步骤15，验算滑动面改变为沿滑体土6中的滑动，一般情况下，滑体土6的抗滑参数均优于滑带土5的参数，能够通过验算；如果验算通不过，需要采取其它设计方案，不在本发明范围以内。

施工实施步骤：

步骤21，按设计图施工旋喷引孔1；

步骤22，将钢筋3附着在旋喷杆上放入引孔1底部，开始旋喷施工。旋喷范围为引孔1底部至旋喷体长度C之间，旋喷方法为先高压水旋喷，清除设计旋喷体2直径D范围的滑带土5、部分软弱基岩和部分滑体土6，然后水泥浆旋喷填充；

步骤23，按步骤21~22完成所有旋喷体2施工；

步骤24，按规范相应规定随机取样抽查，在旋喷体2边沿钻孔取芯，落实旋喷体2的直径D、旋喷体2强度、旋喷体2与基岩面4之间的粘结强度与摩擦角，如果达到设计要求，施工结束；如果达不到设计要求，根据相差数据，增加置换范围A，并补充施工；

步骤25，滑带土5经带筋旋喷置换实施完毕，待旋喷体2水泥土固结达到设计强度后，按相关规范要求进行上部工程填土7的填筑。

实施例2

工程简况：有一个土质斜坡如图2所示，下部沿基岩面4上有一软弱滑带土层4，经过滑坡稳定计算，该斜坡稳定系数很低，属于欠稳定状态，需要进行滑坡治理。

设计实施步骤

步骤31，根据工程地质条件选择旋喷机具和方法，在现场进行旋喷试验，确定旋喷体2的直径D、强度，旋喷体2与基岩面4的粘结强度、摩擦角等参数；

步骤32，选择滑体土6最厚处作为滑带土5的置换部位，带筋旋喷置换后产生的抗力最大，此外，经演算置换段以下滑体部分能够自稳；

步骤33，根据滑坡地质参数和旋喷体试验参数计算需要的旋喷体2数量n、锚固钢筋3，计算沿旋喷体2与基岩面4之间滑动的稳定系数，以满足规范要求为准，由此确定置换范围A；

步骤34，为了确保滑带土5置换效果，取旋喷体长度C为滑带土5厚度的2.5倍，钢筋锚固长度B按锚杆锚固长度方法计算；

步骤35，验算滑动面改变为沿滑体土6中的滑动，通常情况下，滑体土6的抗滑参数均优于滑带土5的参数，能够通过验算；如果验算通不过，需要采取其它设计方案，不在本发明范围以内。

施工实施步骤

步骤41，按设计图施工旋喷引孔1；

步骤42，将锚固钢筋3附着在旋喷杆上放入引孔1底部，开始旋喷施工，旋喷范围为引孔1底部至旋喷体长度C之间。旋喷方法为先高压水旋喷，清除设计旋喷体2直径范围D的滑带土5、部分软弱基岩和部分滑体土6，然后水泥浆旋喷填充；

步骤43，按步骤41~42完成所有旋喷体2施工；

步骤44，按规范相应规定随机取样抽查，在旋喷体2边沿钻孔取芯，落实旋喷体2的直径、旋喷体2强度、旋喷体2与基岩面4之间的粘结强度与摩擦角。如果达到设计要求，施工结束。如果达不到设计要求，根据相差数据，增加置换范围1，并补充施工。

Claims (6)

1.一种滑带土带筋旋喷置换方法，其特征和步骤包括：

步骤1，在滑坡范围内合适的区域选择置换范围(A)，所述合适的区域是指便于实施和控制滑体土(6)稳定的部位；

步骤2，在置换范围(A)内设置n个引孔(1)，从地表开始钻进引孔(1)，引孔(1)穿过滑体土(6)和滑带土(5)后进入基岩面(4)以下的基岩中；

步骤3，在引孔(1)内置入旋喷杆和钢筋进行“带筋旋喷”形成旋喷体(2)，并使旋喷体(2)中的钢筋(3)锚入引孔(1)底部。

2.根据权利要求1所述的滑带土带筋旋喷置换方法，其特征在于：旋喷体长度(C)大于滑带土(5)厚度；引孔(1)进入基岩面(4)以下一个钢筋锚固长度(B)。

3.根据权利要求2所述的滑带土带筋旋喷置换方法，其特征在于：旋喷体(2)是由土和水泥浆混合而成的“水泥土”体，旋喷体(2)的单轴抗压强度控制在1～10MPa。

4.根据权利要求2所述的滑带土带筋旋喷置换方法，其特征在于：钢筋锚固长度(B)是允许受力过程中钢筋不被拔出的计算长度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的滑带土带筋旋喷置换方法，其特征在于：钢筋(3)由旋喷杆带入引孔(1)底部，上部距旋喷体(2)顶面保留一个防腐蚀保护层厚度，单个引孔(1)内钢筋数量一般不多于3根，直径不大于32mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的滑带土带筋旋喷置换方法，其特征在于：基岩面(4)是具有一定强度的岩体表面，实施时以旋喷射流不能切割为准。

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