王晶 谢雄兵
中交一公局第六工程有限公司 天津 300000
摘要：本文介绍了钢花管边坡支护技术的设计原理及施工工艺，并结合工程实例，针对仁博高速公路工期短、雨季持续时间长、煤系土不良地质等特点，分析了K405+175～K405+612左侧边坡采用钢花管注浆技术对煤系土不良地质进行防护的措施，实践证明处理效果良好。
关键词：钢花管边坡加固；质量控制；稳定性分析；效果分析
1．工程概况
广东省仁化至博罗高速公路新丰至博罗段TJ19标位于惠州市龙门县，起点K405+000，终点K417+120，全长12.12Km。全线包括龙门北互通1处，龙门服务区1处；挖方254万方，填方252万方。
由于开工滞后，导致工期压缩，给边坡防护施工造成较大的工期压力，现场实际施工情况难以按照设计要求“开挖一级、防护一级”，防护工程普遍滞后。由设计图看，部分边坡设计过于受限于分级高度的规定，较为机械生硬，依据工况对边坡进行设计是维持边坡稳定的重要保证，违反设计工况，具有较大隐患，且广东省雨季旱季区分明显，为保证路堑边坡稳定，避免边坡垮塌，对边坡防护加固进行“动态设计”尤为重要。
2．工程地质情况
地貌单元为构造剥蚀丘陵，地貌形态以丘陵为主，其间穿越多段堆积河谷，丘陵山体以馒头型或长梁型为主，坡度较和缓，一般在20～30°之间，局部超过30°，线路大部分伴山坡坡脚展线，地势一般左高右低，部分右高左低。根据勘察报告，粗略统计沿线地层，第四系主要为河谷区或冲沟冲积或冲洪积黏性土、混碎石黏性土、砂层、砂砾卵石，丘陵山坡表面残坡积黏性土；下伏基岩有侏罗系下统蓝塘群、石炭系下统大塘阶测水组、石凳子组和石炭下统-泥盆系上统帽子峰组、大赛坝组碎屑岩、碳酸盐岩。
通过路堑边坡实际开挖情况及地质补堪资料，部分边坡发现有前期勘察未反映的不良地质。如之前没有反映有煤系地层的，揭露发现有煤系地层。煤系土边坡不仅有岩土边坡的不良地质特性，同时由于其碳质含量高，吸热能力强，风化更加迅速，并且其特殊的矿物质，在水-土干燥-浸水作用下，还会发生物理-化学变异，原本有一定结构的炭质变质为液性较高的泥炭土，高水敏性以及具有膨胀性的蒙脱石含量会有一定增加，浸水后强度可衰减到原有强度的一半甚至更多，加之项目区降雨量大，暴雨较频繁，边坡开挖未及时防护，在较短时间即可产生崩塌、滑塌、滑坡等失稳破坏。因此必须对煤系土边坡采用针对性处理措施，否则很可能在短时间内出现问题，且一旦问题出现，再去治理，由于其性质衰变，可变化为近似软土性质的边坡，到时治理难度和费用都会成倍增加。
1：1.5；边坡防护加固形式分别为：第一级人字形骨架、锚杆格梁防护、第二级人字形骨架植草防护、第三级锚杆格梁防护、第四级三维网植草防护。边坡范围地层从上至下为厚约1.20～13.00m的浅灰色强风化砂岩、厚约11.40～13.50m的灰黑色强风化炭质页岩、厚约1.0m的灰白色中风化灰岩。
3.工程应用实例
本项目K405+175～K405+612左侧，K406+810～K406+940左侧边坡原设计防护形式如表1所示，通过后期进行实时工程地质勘察及边坡监测，组织广东省地质专家对煤系地质边坡进行多次论证分析，将两段煤系地质边坡防护调整为钢花管注浆加固处理。
3.1钢花管注浆边坡加固技术原理
钢花管支护是土钉墙支护结构的一种方法。它的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，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，达到稳定开挖面的目的，即基坑土体开挖时所产生的不平衡主动区土压力通过混凝土面层和钢花管锚固体，最终均由钢花管锚杆承担，开挖边坡的整体稳定性亦通过钢花管对土体的加固来实现。
钢花管采用一定管径的钢管，制作成滤管（花管），入土端加工成桩尖状，滤水孔对向，然后采用挖掘机将钢花管按设计角度及位置顶入土中再进行高压注浆。
3.2钢花管边坡防护施工方法
3.2.1施工准备
潜孔钻机、注浆机、砂浆搅拌机、空压机、水泥、锚固剂、钢花管、水等。
3.2.2施工工艺流程
施工顺序为：边坡坡面修整→测量放样→钻孔→成孔检查→清孔→钢花管安装→锚固剂封孔→注浆。
图3.1 钢花管边坡防护设计横断面图
3.2.3施工注意事项
a．测放点位
按设计要求间距进行桩位施放，桩间距误差±100mm。
b.钻孔
成孔选用SH-30型钻机进行钻孔，钻孔方向不得与设计角度偏差±2°，钻孔底部偏斜尺寸孔深的3%，钻孔直径130mm；
钻进方式：采用无水钻孔；
钻孔顺序：采用间隔钻孔，防止邻孔干扰；
c.钢花管安装
花钢管杆体采用内置管径108mm，壁厚6mm无缝钢管，杆件上为Ф10mm出浆孔，准备好杆体后延引孔位置压入地层中。
图3.2 钢花管设计大样图及钢管布置图
d.制备水泥浆液
压浆浆液为纯水泥浆，水灰比宜为0.45～0.50，采用JW型制浆机进行浆液制备，浆液应搅拌均匀，随搅随用，须在浆液达到初凝前用完。
e.绑设压浆管
压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管，压浆管的抗压应大于3MPa。压浆接头应保持密闭，不漏浆、泄浆，绑设牢固，不脱落。
f.压浆
钢花管进入土体后，及时插入注浆管至距孔底250～500mm处，并采用UB3型压浆泵进行压浆，及时注入水泥浆并二次压浆，控制压浆压力在0.3～1MPa左右，稳压3～5min，并持续注浆10min，出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆，并迅速打开回浆筏门，避免漏浆、爆管。
3.3边坡稳定性监测
施工阶段，施工人员发现地质异常和边坡监测测量边坡岩土变形动态等等都是信息的重要来源，尽管有经验的施工人员可以依据这些信息做出相应的经验性反应，但往往因为缺乏专业高度，对问题分析不够深入，所进行的应对也就不够系统和专业，缺乏科学性。因此对边坡布射监控点进行稳定性监测一种极为实用和有效办法。
3.3.1钢花管边坡防护稳定性监测结果分析
以K405+175～K405+612左侧路堑边坡2017年8月份监测数据为例，设计共布置6个地表位移监测点，2个深部位移监测孔。
图3.3 K405+175～K405+612左侧路堑监测点布置图
3.3.2监测数据成果及分析
表3.1 K405+175～K405+612左侧路堑边坡监测数据
本期K405+175～K405+612 左侧路堑边坡测斜孔深层水平位移变形量均较小。X方向本期最大变形出现在K405+275 二级测斜孔，位移达到1.6mm，深度为8m，Y方向本期最大变形出现在K405+250 四级测斜孔，位移达到1.2mm，深度为8m。
地表位移数据结果汇总与分析：
本期K405+175～K405+612左侧路堑地表位移监测点变形量均较小。
图3.4 K405+250断面四级平台深部位移成果图
本期该边坡6个地表位移监测点地表位移变形量及沉降速率均较小、2个深部位移监测孔深部水平位移量无明显突变，结合监测数据及现场巡查综合分析，边坡整体处于稳定状态。
4.施工效果分析
钢花管防护工程施工工期为45天，比普通边坡施工工期节约34天，期间还可与边坡土方开挖工程交叉进行。本工程在确定煤系土边坡钢花管防护方法前，也曾详细论证过其他的边坡防护方法，实践证明，本工程采用的煤系土边坡钢花管防护工程是成功的，施工后边坡稳定性效果好，工期短，并且对煤系地质边坡防护很有针对性，值得推广。
参考文献：
[1]广东省仁化（湘粤界）至博罗公路施工设计图纸
论文作者:王晶,谢雄兵
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：钢花论文; 防护论文; 位移论文; 钻孔论文; 地质论文; 浆液论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第8期论文;