摘 要:详细介绍了利用钢花管喷浆加固边坡,以及利用一部分钢花管进行边坡内部排水处理的方法,并对施工技术、质量要求和效果以及施工安全监测进行分析,使其对于加固含水量较高的土质边坡可以达到良好的效果。
关键词:钢花管;边坡加固;排水
1 钢花管边坡支护与排水的原理与方法
1.1 钢花管支护与排水的原理
一般的钢花管支护基本原理是借助于加固材料在主动区(滑动区)所产生的拉力传到阻抗区,以增加滑动面上的垂直应力,进而提高土层的抗剪强度;并且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力,产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动,达到加固边坡的目的。钢花管的注浆可以使破碎岩体及软弱土体提高强度,而钢花管本身留在土体内部也可以起到加筋的作用。如果将一部分钢花管注浆,而将另一部分不注浆,则不注浆的钢花管便可用作排水管道,周围土体的积水可以通过排水孔进入排水钢花管,再通过排水钢花管排出,既起到了加筋加固的效果,又可以起到土体内部排水的效果。
1.2 钢花管支护与排水的方法
1.2.1 工程地质勘察
工程施工前首先要对该工程的地质情况进行取样勘探和技术分析,得出地质勘探与分析报告,确定工程地段土体中黏性土、粉沙土、破碎岩体等各类物质的大体分布情况及其性质。同时得到该边坡地段的地下水位以及降水量等数据,估算大体的排水范围和排水量大小,从而确定钢花管用于排水部分的分布。
1.2.2 边坡的大体修整
为了便于各种技术的应用和施工方便,在地质勘察与分析结束后,首先要对边坡进行一次大体的修整。把过于突出及凹陷处修平并清除坡面虚土,但不能过分整修,否则会影响边坡的稳定,只要不会对施工过于影响即可。
1.2.3 加工管材
选用两批不同管径的钢管,用于灌浆加固的钢材管径稍大些,一般采用50mm钢管;用于排水加固的钢材管径稍小些,一般采用40mm钢管。灌浆加固钢材采用无缝钢管,沿轴向每隔5cm开一对直径为4mm的出浆孔,梅花状布置。两截钢管的连接,采用locm长的螺纹套管连接,接缝处采用焊接,保证其强度和封闭性。钢花管尾部100cm内不设置出浆孔,而钢花管头部出浆孔直径增大,一般采用5-6mm孔径,并要将头部削尖,并焊缝密实,便于打管。排水加固钢材也采用无缝钢管,沿轴向每隔5cm开一对直径为3mm的排水孔,梅花状布置。两截钢管的连接,与灌浆管相同,采用locm长的螺纹套管连接,接缝处采用焊接,保证其强度和封闭性。钢花管尾部100cm内不设置排水孔,而钢花管头部排水孔直径略微增大,一般采用4mm孔径即可,同时也需将头部削尖,并焊缝密实,便于打管。灌浆钢花管和排水钢花管的每个开孔处都需要焊接一小块角钢板,构成孔前倒刺以及保护块,利于灌浆和排水,不让松散土质被压入钢花管内。
1.2.4 放线定位
坡面修正检查合格后,进行放线定锚孔位置。一般在土质边坡工程中,采用纵距为3m、横距为2m的压力注浆钢花管,由于该方法钢花管中有一部分是用于排水,并不灌浆,故边坡工程中的钢花管分布应当相应缩短间距,采用纵距为2.5m、横距为1.5m的梅花状排列。每一排钢花管采用灌浆钢花管和排水钢花管交错排列。整体布置可看作灌浆钢花管沿斜线多排分布,也可看作四个排水钢花管沿斜线多排分布,每一斜排灌浆钢花管和排水钢花管交错有序,两种钢花管分布均匀,各自能充分发挥自己的加固作用,从而保证工程的质量。
1.2.5 打管
打管时需先打灌浆钢花管,利用压力锤击打管尾,将灌浆钢花管按设计角度打入指定贯入深度。打灌浆钢花管时需注意要先用轻锤以一定压力将管头部打入一定深度,约为0.5-1米左右,检查管头是否发生偏移,确定管头不发生偏移后再逐渐加大压力。打管入土时速度应均匀,连续施打,锤间间歇时间不要过长,一根管最好一气呵成。打管如发现落锤反弹过大,则表示管尖可能遇到障碍,需要换轻锤慢慢锤击,打过这一段,再换重锤。钢花管的尾部击锤处加一个弹性衬垫更好,使锤击施力更均匀,打管效果更好。如果打管完毕后发现钢花管打斜了,则对原钢花管不做特殊处理,而在原钢花管旁边再打一根,确保该处加固稳定。
1.2.6 压力灌浆
灌浆钢花管和排水钢花管打管质量验收完毕后,进行灌浆钢花管的压力灌浆。其中注浆泵要选用额定压力6mpa以上的可调控进浆压力的注浆泵,且泵上的压力表一定要安装正确,能正常显示准确读数。还要有额定压力为20mpa的高压注浆胶管若干米,洗孔用的喷水头及搅拌池等设备。灌浆前先要对管壁进行洗壁注浆,对钢花管内壁进行低浓度水泥浆清洗,当管口冒浆浓度与注浆浓度差不多时,则停止洗壁。然后用带喷头的洗孔水管插入到钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,冲洗留在钢花管内的水泥浆,以疏通出浆孔。清洗完毕后开始正式灌浆,灌浆分多次,灌浆压力依次提高,初始压力一般控制在0.5mpa左右,每注完一定量(大约10 kg/m)的水泥浆,需要休息片刻,然后继续灌注。一般注5次左右,水泥用量约水泥用量约200kg/m左右,每次灌注完需要休息半小时左右,再用压力水冲洗管壁,再进行下依次灌浆。
灌浆顺序一般采用间隔灌注,但由于本设计中每两根灌浆钢花管中均有一根排水钢花管,所以依次灌注即可。
排水钢花管虽然不用灌浆,但也需要清洗管内壁,用带喷头的洗孔水管插入到排水钢花管底部,用高压水边冲洗边上提,排出打管时进入管内的杂质,并起到清洗排水孔的作用,利于排水。在施工过程中还需将在边坡底部修一条排水明沟将边坡上流下的水排入指定集水坑。
1.2.7 挂网和喷浆
钢花管全部施工完毕并验收通过后,进行边坡表面的挂网和喷浆。用φ6的钢筋编成@250 mm×250mm 的网片,并通过插入土中的钢筋固定,并用加固钢筋与钢花管焊接固定,布满整个边坡。然后用c20 细石
混凝土垂直于坡面自下而上喷射,喷射厚度不小于80 mm,其中保护层厚度不小于20 mm。
2 施工监测措施
采用全站仪和水准仪联合观测的方法,在坡脚、坡顶埋置足够的控制点和水准点,进行现场监测。监测内容主要包括坡顶水平移位、垂直位移和坡顶土体变形以及边坡各部分的倾斜变形等。每完成一道工序都必须确定土体变形具体数据后再进行下一部。喷射的水泥浆和混凝土必须做抗压强度,确保水泥浆和混凝土的质量,外部喷射完混凝土后要进行外观检查,确保无漏喷、离鼓、钢筋网外露等现象。施工结束后,要对边坡进行长期的安全监测,一旦发现变形等问题,要及时分析原因,并采取相应的补救措施。
3 结语
对于含水量较高的岩土体边坡支护,采用钢花管进行喷浆和排水双用途,可以在对边坡进行加固的同时,排除内部积水,消除不利因素,大大的提高了边坡的稳定性。针对不同的工程特点,对钢花管的布置形式以及施工方法进行略微的改动,可以达到更好的加固效果。
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