土钉墙与注浆技术.doc

1土钉墙与注浆技术1.1. 路堤灌浆技术摘自《中南公路工程》2001.3《灌浆法在高路堤稳定中的应用》由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小有关，而压力主要取决于路基的密实度、强度和初始应力钻孔深度、灌浆位置和灌浆液在地下流动的形式是：当灌浆压力较低时，路基填料的渗透性较好，水泥浆在中等浓度的情况下以渗流的方式渗入路基的孔隙这种方式可以认为路基原结构未受扰动和破坏，灌浆量及浆液半径常用渗流理论求解当压力逐渐加大，其他条件不变时，浆液的流动由层流转变为紊流，在紊流条件下的灌浆量与浆液扩散半径常用紊流理论求解上述两种情况称为渗入注浆法，适用于碎石土、沙卵土夯填料的路基在拈性土夯填的路基渗透性很小，渗入法灌浆难以达到预期目的，需要采用劈裂性灌浆第三种灌浆法是压密灌浆法通过钻孔向土中灌入极浓的浆液，使注浆附近土体压密而形成浆泡初始灌浆压力沿径向扩散，随着浆泡的扩大，便会产生较大的上抬力一般情况下都会使用两种或两种以上的灌浆方法，才能形成渗透- 充填- 置换-复合防渗补强的地基浆液配比大致为：水:料=1:（0.8-1.0 ）,水泥: 粉煤灰=1:1浆液的扩散半径按下式计算： )(33rRkhnt如果 R>r，则: /rR式中：t 为凝固时间，s；k 为渗透系数， cm/s；n 为空隙率， %；h 为注浆压力，Pa；β 为水与浆液之间的黏度比；R 为浆液扩散半径， cm；r 为灌浆孔半径，cm。

灌浆量计算： 10).(BVnaQ式中：Q 为灌浆量，n 为孔隙率， %；a 为灌入充填率，%；V 为加固土体积，m 3;B 为损失系数，%1.2. 灌浆法施工应用施工程序为：布孔-钻机选型 -下注浆花管-灌注施工灌浆压力和浆液浓度是保证灌浆质量的重要因素灌浆结束应以设计的终孔压力和平均单孔注浆量为双重控制标准单孔灌浆量=排距×孔距×孔深×填土孔隙率钻机采用 GY-50-1 型钻机，合金钻头 φ75mm 无泵回旋钻进钻孔主要布置在地面可以看到裂缝的部位，裂缝中保持孔距 4m 左右成孔深度椐孔内取芯决定当取芯较完整无裂隙发育时，即终孔一般要保持孔深 1m 左右为保证灌浆反力，须在孔口以水泥浆埋管，埋管深度以不遮蔽裂缝为原则少数裂缝分布较浅，采用棉纱、纤维等在孔口堵塞在浆池中配制水泥浆，采用容积法控制用水量，加入适量水泥后用 BW-250 型泵冲搅均匀开始水灰比控制在 1.2:1 左右，然后调剂到 0.8:1 进行正常灌注灌注前在孔内注入清水，防止裂缝堵塞；当灌注压力大于 0.25MPa 或地面裂缝溢浆时停止灌浆.当孔内或裂缝中浆液下泄,要及时补浆直至不再下泄,保证裂缝中充满水泥浆干法成孔使用通长螺旋钻杆成孔，适用于均质的残积土地层。

湿法成孔使用泥浆护壁钻进成孔，适用于地质情况复杂、地下水较丰富以及在软土地层成孔等摘自《中南公路工程》1998.1《路基边坡风化与防护》灌浆法只适用于无地下水，或虽有地下水，但是对水泥不发生浸蚀作用，且流量不大的破碎层中用于灌浆的水泥应加以选择：21、 当破碎岩中无地下水，或者虽有地下水，但是不含有害杂质时，宜选用硅酸盐水泥；2、 当破碎岩中有地下水，且水中含有溶解的 Ca++，Mg ++的量不大（<4mg/l）时，宜选用火山灰质水泥或者矿渣水泥；3、 当地下水含有硫酸盐时，宜选用抗硫酸盐水泥（即铝酸三钙低于 5%的硅酸盐水泥） 1.3. 土钉系统摘自《中南公路工程》2001.3《土钉挡土技术》土钉:最常用的土钉类型是钻孔注浆钉,还有把角钢\圆钢或钢管用振动冲击钻或液压棰直接击入土中的击入钉; 用端部密封\周围钻孔注浆的花管锚管作为土钉的注浆击入钉 ,用高频击入锤把注浆管击入土中从端部 20mpa 压力注浆的的高压喷射注浆击入钉土钉的施工程序为成孔、置入钢筋、注浆、补浆为了保证钢筋处于孔的中心位置，沿杆体长每隔 2-3m 设对中支架土钉钢筋一般为 φ25-35mm，锚孔为 φ75-150mm 。

为了使土钉与喷射混凝土面层较好联结常把土钉外端作成螺纹，通过螺母、楔形垫圈和方形钢垫板与面层连接面层土钉支护的面层通常用 50-80mm 厚的钢筋网喷混做成，钢筋直径 6-8mm，网格尺寸 200-300mm由于喷混层不是主要受力部件，喷混层不需要很厚，可以用预制混凝土板拼接永久工程的喷混层厚度至少 150-250mm，分两次喷成，也可以在第一次喷混层基础上现浇一层混凝土排水系统为了防止地表水渗透对面层产生压力和侵蚀，防止土的强度和黏结力降低，施工前应在地面设置排水沟，或设置混凝土地面；坡面上从上到下设置浅表排水管排除面层背后的渗透水根据情况还可以设置深部排水系统永久工程可在面层背后用土工织物做成竖向排水通道，或者设置带孔的竖向排水管1.4. 稳定性分析目前土钉墙结构设计主要包括整体稳定性分析和局部稳定性分析两项内容整体稳定性分析是在极限平衡状态下，由力或力矩平衡求取对应于某一滑动面的安全系数，不能得到土钉在工作荷栽作用下的受力大小虽然整体稳定，但是由于土坡逐渐滑动破坏，使得上部几层土钉达到破坏状态因此，还要检验各层土钉的局部稳定稳定性的分析计算方法见“土钉挡土技术” 路基软基注浆施工的施工准备在施工前应做土的干密度、含水量、液塑限试验。

为了对比，可以在注浆前后进行标准贯入试验，确定土的分层松散程度注浆前后土体的物理力学参数对比参数有：天然含水量、重度、孔隙比、压缩系数、压缩模量、抗剪凝聚力和内摩檫角成孔施工机械有 GY-50 型油压钻机，冲击干钻方法成孔，孔径 D=75-91mm，孔深 6-7m，钻孔深度进入地基原状土 0.5m施工时采用间隔式成孔，待第一批钻孔注浆完毕后再钻第二批孔，达到设计的钻孔密度锚杆水平、垂直方向的误差不得大于 3CM，倾角误差不得大于 2º注浆注浆管采用 φ20mm 高压胶管，注浆管下部间隔 0.5m 钻一小孔,并用胶带将小孔和下端开口多层封闭.注将管直接下到孔底,孔外露出 0.5m 以连接高压输浆管小型卧式搅拌机拌制灰浆,BW200-40 型高压注浆泵灌注水泥浆.水泥浆采用 425#普通硅酸盐水泥，水灰比 0.85,掺速凝剂. 注浆顺序采用先外围后中间,防止水泥浆溢出加固范围.开始注浆压力为 0.5-1.5MPa,以填充和渗透3注浆为主,后期以挤密和压密注浆为主,注浆压力可到 0.8-2.5MPa,最大可达到 4.0-6.0MPa钢管锚杆加固设计摘自《锚固技术》1997.《》岩土层高压注浆预应力锚固技术摘自《岩土锚固新技术》1998.《某特殊路堑稳坡方案研究与应用》在第一次整孔注浆浆液初凝的瞬间实施二次高压注浆,使浆液在锚杆锚固段的特定位置定点扩散,从而使浆液凝固体在土体内形成树根状,浆体与土体的接触面积增加 80%以上,预应力在逐渐降低 8%-10%以后趋于稳定,可以长期保持。

由于第二次注浆施加高压最高达 6MPA，土体被挤实、劈裂，孔周围的土层被逐渐固结和强化实测注浆压力达到 6MPA 时，含水率可降低 15%，孔隙率降低 20%，粘聚力提高 17%，内摩檫角提高 5%高压水环形扩孔锚固技术摘自《岩土锚固新技术》1998.《某特殊路堑稳坡方案研究与应用》在钻孔过程中，运用高压水射流在锚杆锚固段的特定位置进行环形扩孔，达到增大土体与浆体接触面积 ，锚杆不需要第二次注浆1.5. 框架墙的设计摘自《岩土锚固新技术》1998.《预应力框架档土墙》墙背土压力按照库仑理论为主计算，多级墙墙背土压力按照延长墙背法计算，墙背摩檫角岩层采用 δ=φ/2，土层采用 δ=2φ/3水平支点力的计算习惯是把地梁与锚杆连接处视为一个绞支点，地梁为简支梁或者连续梁，锚杆为轴心受拉杆件，利用三弯矩方程计算，不过此计算结果偏于保守比较符合实际的计算方法是分段等值梁法：地梁上部支点段弯矩等于零之间的地梁作为简支梁插入计算，上一段梁中计算出的支点反力假定不变，作为外力计算下一段梁中的支点反力框架挡土墙适用于边坡高度 30M 以上的岩土层地段，一般根据地形地层情况设计成多级墙，墙高控制在 6-8M 范围，多级墙之间设置不小于 1。

5M 宽的平台，最上一级预应力锚索的覆土厚度不应小于4-5M，以保证锚杆的正常受力地梁和横梁一般设计为正交的十字梁型或框架结构十字梁适合于山坡加固，框架结构用于支挡结构为了充分发挥锚索作用，地梁间距不应小于 4M，锚杆间距不应小于2M；地梁截面宽度不应小于 50CM ，横梁截面宽度不应小于 40CM，地梁和横梁高度应相同锚索根据设计锚固力和岩土层可以选取预应力钢筋或者低松驰预应力钢绞线，其总长度不应小于 10M，钻孔直径以 10-12CM 为佳，倾角尽量与地梁保持垂直（10º-15º） ，锚杆直接固定在地梁与横梁连接处1.6. 桩锚的简化计算摘自《岩土锚固技术》1998 《基坑边坡大变形处理简介》锚索的布置计算可视桩为简支梁，主动压力按照土体应力三角形分布，梁的容许弯距即为锚索安装位置锚索的间距、锚固长度按规范至少取 4m；还要计算锚索的安全系数，梁的安全系数要考虑正截面和斜截面强度二次高压注浆土层锚杆参数的确定摘自《岩土锚固技术》1998 《高压注浆土层锚杆在海滨软土深基坑中的应用》滨海地区地层为第四系全新统海陆相饱和松散沙层和流塑~软塑状淤泥或淤泥质土多层结构海口市景瑞大厦基坑深 10.5-12.4m，灌注桩直径 0.8m，长 16.8-20.5m，间距 1.1m，一桩一锚4（400kn）,交通银行大厦和海鹰大厦的基坑深 13。

8-14m ，一排锚杆长 20-22m，设计锚固力 500-600kn锚杆的二次注浆应联系高压注浆工艺参数进行验算，再在基坑支护整体设计中平衡调整1、锚固力的确定单根锚杆的锚固力在软土中的合理植为 400-600kn，过小则不需要二次高压注浆，过大则杆体结构施工工艺复杂二次高压注浆段合理长度定在 10-15m，额定高压注浆量为 0.3-0.5m3 以上（水灰比 0.5） ，钻孔直径 130-150mm水泥土锚固体直径计算大于 300mm，设计计算取220-250mm土层抗煎强度 τ 植与注浆压力相关系数 K 在二次高压注浆按照 0.8-1.3m（软粘土至沙土）选取，较常压一次注浆高 0.3-0.5m；同时选择上覆土层和含沙量较大的锚固土层计算结果还要参照原位拉拔试验数据验证调整，慎重选定2、锚杆长度的确定通常选定的锚杆长度不按照设计计算的长度 30m 施工，而是选定二次高压注浆土锚的合理长度为不超过 20－22m ，锚固段长度为 10－ 15m计算超过合理长度时应提高单位长度锚固强度，增加高压注浆次数，适当扩大锚固体直径还可以进行孔底机械扩孔如果仍不足则从总体支护设计中调整解决，不可轻易增加长度。

3、锚杆与应力的确定对锚杆施加 60％设计锚固力的预拉应力，仅将锚杆拉直拉紧就可以控制桩顶位移小于 20－30mm，不必施加过大的预应力对锚杆实行全长注浆锚固，能更好适应边坡土体变形发展形态4、锚杆排数的确定在软土深基坑预应力锚索桩的桩基稳定条件下，和锚杆施工质量有保证的前提下，一般只设置一排二次注浆土锚但是在实行变形控制的区位、原护坡桩验算抗弯强度偏低的区段，或者桩基深度不够、底部不稳的区段，应考虑设置两排锚杆5、基坑支护安全系数的确定原则上应符合规范要求，但是考虑基坑是临时措施，通常采用安全系数为 1.3—1.5，而且不再单独考虑设计锚固力安全系数（但要考虑杆体结构强度） 6、锚杆张拉试验二次高压注浆土层锚杆工艺技术复杂，必须通过试验掌握技术后，方可应用试验的锚杆设计拉力 500kn，长 25m，锚固段长 18m，倾角 15º，由 6 根 Φ12.7 钢绞线和 1 根二次注浆管组成，全长一次常压注浆，锚固段二次高压劈裂注浆试验机具采用柳州欧维姆建筑机械公司配套设备：OVM12－6 型锚具，YCW-100 型拉拔千斤顶，ZB4。