奚兵1 刘泽2 陈高1
（1.浙江省交通工程建设集团第三交通工程有限公司，浙江，杭州，310053）
（2.湖南科技大学土木工程学院，湖南，湘潭，411201）
grouting reinforcement of Mortar rubble retaining wall and effect detection
XI Bing1 LIU Ze2 CHENG Gao1
（1.the 3rd traffic engineering Co., Ltd,.Zhejiang Traffic Engineering Construction Group，zhengjiang hangzhou 323000;）
(2. School of Civil Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, 411201, China.)
【摘 要】在分析挡土墙灌浆加固作用机理的基础上，给出了挡土墙墙身灌浆加固设计方法，对一座墙体空洞大、墙身质量差的挡土墙进行了灌浆加固实践，并采用钻孔探测法对灌浆后的效果进行了检测。结果表明，当墙身空洞大、质量差时，对墙身进行灌浆可以从三方面改善墙体质量：1、充填墙体空洞，增加墙体实际受荷面积；2、改变墙身材料性质，提高墙体抗压抗剪强度，3、改善墙身应力分布，减少应力集中；采用钻孔探测法检测灌浆效果操作简单、直观性强，可以用于挡土墙墙身质量检测。
【关键词】浆砌片石挡土墙；灌浆；加固；检测
【Abstract】The design method of grouting reinforcement for retaining wall was given on the basis of analyzing the mechanism of grouting reinforcement of retaining wall, the effect of grouting was detected by the method of borehole detection In the practice of grouting reinforcement for a retaining wall with a large wall cavity and poor wall body. The results show that when the cavity of retaining wall is large and the quality of retaining wall is poor, grouting can be carried out in three ways to improve the quality of the wall: 1、Filling wall cavity and increasing the actual bearing area of the wall; 2、Changing the properties of the wall body material and increasing the strength of the wall; 3、Improving the stress distribution of the wall body and reducing the stress concentration; The method of borehole detection to detect the grouting effect is simple and intuitive, and can be used to detect the quality of retaining wall.
【Key Words】mortar rubble retaining wall; grouting; reinforcement; detection
1．引言
在山区公路建设中，由于石料来源广、强度较高、抗风化性能较好，且成本低、施工简单，浆砌片石挡土墙得到大量应用，但由于用料多、机械化程度低、使得工人劳动强度高，施工时的偷工减料现象很难避免，从而造成浆砌片石挡土墙成为山区公路支挡结构中病害最为严重的墙型之一。
公路挡土墙的病害直接影响道路交通安全，是道路运营的重大安全隐患。因此，工程界对挡土墙的病害及处治开展了大量的研究。叶建胜[1]分析了山区公路挡土墙的病害发生机理。，梁根才[2]研究了库水位变化对挡土墙的影响。沈水进[3]、马保成[4]等研究了暴雨下公路挡墙的水毁规律与成灾机理。商婉华[5]根据大敖堤围迎水坡脚挡土墙的实际条件开展不同加固措施的研究。韩顺学[6]采用高压旋喷注浆法对铁路路基挡土墙进行加固。郭建新[7]结合工程实例介绍了分层多次高压注浆预应力锚固技术的参数和计算方法。葛家良[8]通过注浆模拟试验, 分析了被注浆介质的结构特征、浆液水灰比、注浆压力等因素对浆液扩散半径和结石体强度的影响规律。阮文军[9]通过试验研究了影响浆液扩散性能的因素。朱赤[10]结合工程实例分析了双液注浆加固沿河浸水挡土墙墙趾的施工工艺。本文结合浙江省交通科技项目（2013H26-4）的研究，采用墙身灌浆法对一座墙体空洞大、墙身质量差的挡土墙进行了加固实践，并采用钻孔探测法对灌浆后的效果进行了检测，为今后类似工程的加固提供了参考。
2．挡土墙灌浆加固作用机理与灌浆设计
2.1 灌浆加固作用机理
浆砌片石挡墙在山区公路建设得到广泛应用，但由于浆砌片挡墙具有材料消耗量大、工人劳动强度高、工作环境恶劣等特点，而且目前还没有相应的专业设备，因此工程中的常用设备如挖机、钩机等在挡土墙施工中用来搬运、摊铺石料、水泥砂浆，对挡土墙质量至关重的块石选择、搭配、浆液座实、空洞充填等基本要求被忽略，使得浆砌挡土墙形同干砌挡墙，病害严重，有的甚至还在施工期就出现臌肚、墙体剪切破坏。
灌浆加固是通过加压的方式将预配浆液注入到岩土体内，待浆液凝结后，使岩土体强度得到有效提高的加固方法，具有施工设备简单、适应性强、工期短、见效快，环境影响小等优点。当用于浆砌片石挡墙墙身灌浆加固时，可从三个方面对墙身质量进行改善：
2.1.1 充填墙体空洞，提高墙体整体性，增加墙体实际受荷面积，从而减小墙身应力。
2.1.2 改变墙身材料性质，提高墙体抗压抗剪强度。当墙体以不规则的块石、片石堆砌而成时，且座浆率低，浆砌片石挡墙等同干砌结构。干砌片石结构的轴心抗压强度一般随片石砌块的强度增加而增大，介于0.1MPa~0.4MPa之间；当采用浆砌结构时，相同砌块条件下，浆砌片石的轴心抗压强度随砂浆强度的增加而提高，可达干砌结构强度的4~6倍。
2.1.3 改善墙身应力分布，减少应力集中。当墙身依靠石块间的咬合嵌固作用保持稳定时，相互接触的块石局部会产生很大的应力，使块石破碎，挡墙变形。灌浆后浆液填充到块石间的孔隙、空洞内，可以使构成墙体的块石、片石胶结成整体，改善墙体的应力分布，减少应力集中现象。
2.2 挡土墙墙身灌浆设计方法
对挡土墙墙身进行灌浆加固时，可从墙面、墙背或墙顶钻孔后进行灌浆。
2.2.1 灌浆材料宜采用纯水泥浆，水灰比为0.5~0.8；当墙体空洞很大时可采用水泥砂浆。
2.2.2 单位长度挡土墙的灌浆量可按下式估算：
（1）
式中： 为墙身横断面面积； 为土体或墙身的孔隙率或空洞率； 为有效灌注系数； 为损失系数，可取0.3~1.0。
2.2.3灌浆前宜采喷射混凝土等方法对挡土墙进行封面，避免漏浆。当墙面沟缝质量较好时，也可以直接钻孔注浆，发现漏浆点后停止注浆，采用棉布、土工布等材料对漏浆点进行封堵，待已注浆液初凝后再进行二次或多次灌浆。必要时宜通过喷射混凝土或架立模板在墙面灌注混凝土砂浆，使浆液通过面墙侧形成一定厚度的加固层，并通过孔隙进入墙体一定深度。
3．挡土墙灌浆加固
3.1 工程背景
浙江某省道在建设时为就地取材、降低工程投资而大量使用浆砌片石挡土墙。在施工时工人为了降低劳动强度、提高施工效率，使用挖机搬运材料、摊铺水泥砂浆，使得挡土墙座浆率不足、墙体存在大量空洞（图1），路基施工尚未结束，挡土墙就已出臌肚、剪切破坏迹象。由于已建成的挡土墙数量庞大，全面返工就会造成巨大经济损失，为了保证挡土墙的质量，经业主、设计院、施工单位等多方多次讨论分析、确定采用墙身灌浆法对已建成的浆砌片石挡墙进行灌浆加固。
图1 墙身座浆率不足
3.2 灌浆设计与施工
加固方案如图2所示，从墙背挖出部分填料，露出挡墙墙背，开挖深度为2~3m，再从墙体的块石空洞、缝隙间进行压力灌浆，浆液以32.5级普遍硅酸盐水泥制备，水灰比0.6~0.8。灌浆时要求能从墙面观测点有轻微渗出，当渗出量较大时应停止灌浆，采用有效措施对渗漏点进行封堵并待浆液初凝后再进行二次灌浆。图3~图5为灌浆施工过程。
图4 浆液加压输送
图7 探测
3.3 灌浆效果检测
为了解灌浆效果，验证灌浆加固法对挡土墙墙体内部结构的改善作用。灌浆结束约一个月后采用钻孔检测法对挡墙的灌浆质量进行检查。
检查方法为：利用钻机在挡土墙墙胸打设直径为 mm的探测孔（钻孔深度不小2m），使用CXK6钻孔成像仪对挡土墙墙体内部结构进行观测（图7）。
在灌浆后的挡土墙上随机选取了20个点进行钻孔检测。检测时发现经灌浆加固的部位绝大部多数钻孔都能比较顺利的达到钻孔深度要求，钻杆拔出也比较顺利。检测结果如图8所示。从图中可以看到，一些部位的探孔孔壁比较光洁连续，表明浆液对墙体的空洞缝隙有很好的充填效果，使墙身座浆率得到提高，必然使墙身强度和整体性得提高，但也有些部位探孔效果较差，探孔孔壁的裂隙、空洞明显，浆液充填并没有到位，主要是受浆液流失不均匀、灌浆不足造成的，但较灌浆前墙体也有了明显的改善。可见，墙身灌浆可以有效提高墙体座浆率和墙体密实度，从而提高浆砌片石挡土墙的墙身质量，但应控制好浆液的浓度，浓度过高浆液流动性差，很难进入到位置更深、通道较小的墙身内，若浓度过低，浆液流动性较好，渗透效果较好，但漏浆严重，在大体空洞中也很难存留，也难以达到应有的加固效果。
图8 探孔图像
4．结语
在山区公路建设中，浆砌片石挡土墙得到广泛应用，但由于用料多、施工机械化程度低、工人劳动强度大等多方面原因，浆砌片石挡墙的质量常常为人诟病，运营后的病害也屡见不鲜，严重威胁道路交通安全，开展挡土墙的稳定性评估与加固技术研究是目前道路维护管理的重要课题之一。本文结合工程实例对浆砌片石挡土墙的灌浆加固进行初探，获得了一些有益的结论：
4.1 当墙身空洞大、质量差时，对墙身进行灌浆可以从三方面提高墙体质量：充填墙体空洞，增加墙体实际受荷面积；改变墙身材料性质，提高墙体抗压抗剪强度；改善墙身应力分布，减少应力集中。
4.2 给出了简单实用的墙身灌浆设计方法。
4.3 采用钻孔探测法检测灌浆效果操作简单、直观性强，可以用于挡土墙墙身质量检测。
参考文献：
[1]叶建胜，刘泽，梁根才，等。山区公路挡土墙失稳机理与加固方法研究[J]。中外公路，2016，36（2）：16-20.
[2]梁根才，刘泽，叶建胜.基于流固耦合的库水位变化对公路挡土墙稳定性影响研究，中外公路，2015，35（5）：62-67.
[3]沈水进.公路水毁机理与决策系统研究[D]. 杭州:浙江大学, 2012.
[4]马保成. 沿河公路路基水毁灾害评价及防治措施研究[D]. 长安大学, 2008.
[5]韩顺学, 潘冰, 李旭. 采用高压旋喷注浆法加固挡土墙技术[J]. 铁道建筑, 2006, (5):78-79.
[6]郭建新. 分层多次高压注浆预应力锚固技术机理和应用[J]. 路基工程，2008，(6):44-45.
[7]徐志永，施斌. 高压注浆预应力锚固技术加固失稳挡土墙作用机理分析与应用[J].岩土工程界, 8(9):48-50.
[8]葛家良，陆士良. 注浆模拟试验及其应用的研究[J]. 岩土工程学报，1997，19(3):28-33.
[9]阮文军. 注浆扩散与浆液若干基本性能研究[J]. 岩土工程学报，2005，27(1):69-73.
[10]朱赤. 沿河浸水挡土墙墙趾注浆的施工技术[J]. 路基工程, 1997, (4):52-55。
基金项目：
浙江省交通科技项目（2013H27-6、2016041）
作者简介：
奚兵，男，1975.10，高级工程师，主要从高速公路建设与管理研究
通讯作者：
刘泽
论文作者:奚兵1,刘泽2,陈高1
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年6月总第211期
论文发表时间:2016/8/12
标签：挡土墙论文; 墙体论文; 浆液论文; 挡墙论文; 钻孔论文; 空洞论文; 应力论文; 《工程建设标准化》2016年6月总第211期论文;