抗滑桩施工技术论文精品(七篇)
时间：2023-04-01 10:13:37
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇抗滑桩施工技术论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
篇(1)
1.工程概况及特点
本段路堑处在山区，自然坡度为30~450。表层（Q4el+dl）粉质粘土夹碎石；下伏泥质灰岩,解理裂隙发育,岩心破碎；地下水不发育。为保持堑坡稳定，左侧设桩板墙加固。抗滑桩间距5m，桩径2*2.25m，桩长13~23m，桩顶2m以下设上下两排锚索，锚索长17~22m，单根锚索吨位750KN，锚固段长9.5m，孔径130mm。
2.施工方案
1）施工中需要解决以下技术难题：人工挖孔的控制爆破技术、T形桩护壁施工、成孔后护壁处理、钢筋笼加工安装、混凝土的浇筑、锚索安放与张拉技术等。
2）总体施工方案分为6道工序：施工准备、桩孔开挖、护壁施做与处理、钢筋笼加工与吊装、桩身混凝土浇筑、锚索施工与张拉。
3.各工序施工技术
3.1施工准备
①尽量安排在旱季施工，先施工桩，然后开挖土石方，严禁先开挖土石方后做桩，路堑施工前应平整孔口地面。
②测量放样要准确无误，引出护桩。
③要设置对滑坡变形、移动的观测桩。
3.2桩孔开挖
①桩孔采取人工跳桩开挖，分节施工。
②孔内有害气体浓度超标或孔深超过10m时，均应设置通风设备。
③孔内爆破既要保证桩孔自身安全,还要保证周围人员、房屋树木等物品的安全。为此采取以下措施：采用浅眼爆破，炮眼深度，硬岩层不得超过0.4m，软岩层不得超过0.6m；装药量不得超过炮眼深度的1/3，达到使岩层松动即可，尽量不让岩渣飞出，孔口用竹排覆盖，竹排距孔口面要留高度不小于20cm的空隙，为使爆破瞬间的产生大量气体能及时排出。炮眼采取正方形布置，距孔壁不小于35cm，孔与孔间距应为孔深的1.5倍，且不小于60cm。所用炸药应为防水管状炸药，每个炮眼用药量严格限制在1/3管长以内。爆破采用导爆管、导火索、火雷管起爆。每个炮眼放一枚导爆管，然后将孔内所有导爆管汇集成束，引到孔口外面，再用一只（或两只）火雷管配上导火索与成束的导爆管捆在一起，这样在孔口点燃导火索就可以了。经过多次试验，该爆破方案安全可行。炮眼装完炸药后一定要用粘土捣实封牢。
④爆破前，对炮眼附近的支撑应采取防护措施。护壁混凝土强度未达到2.5MPa前，不得进行爆破作业。一个孔内进行爆破作业时，其他孔内不得留有施工作业人员，必须全部撤至安全地带。
⑤挖孔时，能不爆破尽量不爆破，爆破后如有边角部分确有人工无法开挖到位的，可采用微量炸药爆破即可。
3.3护壁施做与处理
①护壁要高出地面20~30cm，采取每节1.0 m的C15混凝土护壁，厚度不小于15cm。
②护壁应安设牢固，滑动面处的护壁应予以加强，承受较大推力的护壁和锁口的混凝土中应增加钢筋。挖孔和护壁必须交替连续作业，以防坍孔。
③护壁模板制作 桩身截面尺寸为：2.0*2.25m，靠路基侧两端另设0.3*0.4m的挡块，因为挡块部分和靠近路基侧的一面要必须是平面的，而另外三面才可以采用适合采用方桩通用模板（上口小下大的结构形式）。在挡块部分要加工成一块倒梯形模板（尺寸为上底宽0.4m、下底宽0.3m、高1.0m）和一块矩形模板（尺寸为0.4*1.0m），在每块模板上部分别预留一个大约0.20*0.20m的开口，在靠路基侧的模板尺寸为1.0*2.6m，在模板上部预留二~三个宽*高=0.25*0.20m的开口。
④安装模板时在底脚要预留一排孔眼，便于固定模板，在模板与孔壁之间要设置临时内支撑（短木棍），在模板之间要设横向支撑。
⑤由于每一节护壁混凝土用量少，采用人工现场拌制混凝土，现拌现浇。分层捣实，收尾时将预留开口处混凝土补平。
⑥护壁浇筑一般安排在下午进行，浇完混凝土后可以有一个晚上的凝固时间。
⑦因为护壁的施工是分节进行的，接缝很多，必须另行处理。分两步进行处理，第一步，对不平的地方进行粗略整平，重点处理接缝；第二步，在需要拆除护壁的部分铺设一层宝丽板，用钢钉固定，接缝处用胶带纸封牢，以防漏浆，达到表面整齐美观的效果。
3.4钢筋笼加工与吊装
①由于钢筋笼太重（最重的达14.3吨），配筋又密，而且护壁有的部分还铺设了宝丽板，这给加工和吊装作业带来了很大的困难。
②钢筋笼加工吊装方案：桩身下部钢筋笼采取在钢筋加工场做，竖向主筋采取三根或两根焊接成束在桩孔内安装，上部钢筋笼采取先在钢筋加工场加工成半成品，在桩孔内进行焊接安装。
③方案优点:可以保证不会破坏铺设的宝丽板保护层厚度,更重要的是钢筋笼不会变形。缺点:桩孔内安装时间较长,吊机使用台班较多,孔内作业环境较小、时间长，焊接时会产生许多有害气体。
④针对该方案的不足处采取以下措施：把必须使用吊机作业的项目尽量集中，尽可能缩短使用吊机时间；采取空压机通风换气，保持孔内空气良好，另外在孔内搭设临时工作平台，定时换人作业，一般连续工作时间不超过2小时。
3.5桩身混凝土浇筑
①浇筑方案：采取集中场拌混凝土，搅拌运输车运输到现场，吊机吊送到桩孔口，串筒辅助下滑到孔内，分层浇筑。
②桩身浇筑前要铺一层厚20~30mm的水泥砂浆，在水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。采取容量大约1立方的料斗从运输车接混合料，用吊车吊送到桩孔口，沿着预先设置好的串筒下落到浇筑面。要求串筒出料口距混凝土浇筑面的高度不宜超过1m。采取分层浇筑，层厚不得大于40cm。
③桩身混凝土达到设计强度后应依据有关规范和规程进行无损检测。
3.6锚索施工与张拉
①由于锚固桩上部设有两排锚索，要等上一排锚索施工完成后，方可开挖下一层的桩前土体。开挖土体后，在桩身进行锚索孔放样定位。
②锚索孔采用风动钻进，严禁采用水冲钻进，严格按照设计倾角（15°）、深度、孔径钻进成孔，钻至设计孔深后必须采用高压风吹孔，以清除孔内岩粉余碴。
③成孔后立即安放锚索入孔。在锚固段，每隔1.0m设置一个对中支架，张拉段每隔1.0m用细钢丝绑扎，并将张拉段钢绞线放于内径46mm的波纹塑料软管内，管内注满黄油，以便进行张拉及防止钢绞线锈蚀。
④放入锚索束后应及时注浆，采用孔底返浆法压力注浆，一次注满锚固段和自由段，注浆压力为0.6~0.8MPa，要确保砂浆饱满、密实。
⑤外锚头采用C30钢筋混凝土现浇，锚头顶面必须与锚索轴线垂直。
⑥锚索张拉施工时应先进行抗拔试验，以便取得岩层与砂浆体锚固体间的极限抗拔力，调整锚固段的长度。锚索张拉必须在孔内砂浆、外锚头等混凝土达到设计强度后才能进行，张拉应分级进行，每级按设计值的25%递增。每级稳定5分钟后，下一级才能进行，最后一级张拉120%，并稳定15分钟，间隔6~10天后再进行补偿张拉，然后锁定。
⑦封孔注浆时，注浆管必须插到底，注浆必须饱满。
4.结语
1）桩身开挖是施工技术的难点，控制爆破技术最难。为了解决该技术难题，查阅了许多有关文献资料，反复检算，又经过多次试爆，才定下方案。经过实践验证，所采取的爆破方案安全、高效、可行，达到了预期效果。
2)护壁处理、钢筋笼安装、混凝土浇筑、锚索张拉和封孔等工序也是桩身质量控制的重要工序。宜万铁路这段抗滑桩施工方案严谨可行，施工控制严格，不仅保证了安全、质量和美观的要求，而且提高了效率，该项工程原定十个月的工期，结果只用了八个月就完成了，整整提前了两个月，节约机械台班、人工及管理费等成本大约50万元。现在该工程已经完工好几年了，抗滑桩非常稳定。由于质量优良，外表整齐美观 ，赢得了业主和参观者的多次好评。
【参考文献】
[1]实用土木工程手册.人民交通出版社.
[2]铁路路基支挡结构设计规范.[TB10025-2006].
[3]客货共线铁路路基施工技术指南.[TZ202-2008].
[4]铁路混凝土工程施工技术指南.[TZ210-2005].
[5]客货共线铁路桥涵工程施工技术指南.[TZ203-2008].
篇(2)
论文关键词：水利 水电 造价 管理
一、前言
江西柘林水电厂位于赣西北修河中游末端永修县境内。原有装机容量4*45MW，水库总库容79.2亿立方米，1999年为了缓解江西电网的调峰矛盾，柘林水力发电站扩建240MW装机容量，总投资7.56亿元。主体工程于1999年12月17日由国家计委批準开工建设，首台机组已于2001年年底并网发电，第二台机组已于2002年5月并网发电。柘林水力发电厂为稳定江西电网，发挥防洪、灌溉等综合效益，促进赣西北地区的经济发展起到了重要作用。
柘林扩建工程属生产性建设项目。它是由引水工程、发电厂房工程、开关站工程、交通工程、机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程、围堰工程等单项工程所组成。而这些项目的投资也成为扩建工程固定资产的投资总额。很多工程项目都把工程造价的管理重点集中在项目决策和设计方案上，常常忽视了实施阶段的造价控制和管理。而项目实施阶段能够反映项目资金的使用程度，更能够反映投资的效益，是整个造价管理中需要关注的环节。水利水电工程造价管理一个系统、全面、动态的过程，容易受到市场经济变化和施工技术的影响，所以造价控制一直都是项目中的难点。
二、招投标管理
工程项目招投标是造价管理和控制的有效手段，能够通过公平、公开的竞争来选择资历好、实力强的施工供应商。招投标过程中的招标文件和投标文件都要进行严格审查，既要维护建设单位利益又要维护承建单位利益，保证整体造价的合理控制。
选好设备供应商、施工企业。优选设备供应商、施工企业的因素很多，但选择设备供应商的重点应放在设备质量、设备供货信誉、设备价格中：选择施工企业的重点应放在过去的业绩、现有的实力、现有的任务、后备资源和履约能力上。把握选择重点对保证工程质量、控制工程投资具有决定性的意义。
例如：柘林水电站扩建工程中，设备费约占总投资的33%，建筑工程约占总投资的25.72%。很显然，在一个资金密集、技术密集、现代化水平要求高的电站项目中，在设备供应商及施工队伍的选择上，其重要意义是不可言喻的。如果选择一个不合格的设备供应商及施工队伍，那幺将后患无穷。
在编制招标文件时，要根据国家规定、工程要求来制定合理的的控制价。有些投标单位为了获取市场竞争力，降低投标工程报价，甚至和施工条件、工期、质量等和工程安全质量息息相关的信息背道而驰，降低投标报价，最后导致工程质量低劣。
招标工程开标前要对施工现场进行勘察，勘察人员包括设计单位、建设单位、投标单位，在现场进行技术交底，建设单位和设计单位对工程进行答疑。评标组织专业的评标小组进行评标，严格审核投标文件中的工程量清单、材料预算价格、施工技术方案等，保证内容条款都符合工程需要。对条款中意思不明确的要和投标单位进行核实，并且在投标内容上进行标注或者说明，减小甲乙双方的误解。
三、现场施工对工程造价的管理
虽然投标文件中对技术措施和施工方案进行了明确规定，但是水利水电工程施工受到很多其他条件的影响，比如地质条件、主要材料价格调整等都会引起工程造价的变更，仅仅凭借合同文件来约束施工工程造价是不够的，还需要在实际施工中对工程造价进行严密控制。作为建设工程的投资费用管理，它属于投资管理范畴。更明确地说，它属于工程建设投资管理范畴。
1.在分项目标上抓住工程结算环节
工程结算是各单项工程竣工时由施工单位编制的，经监理工程师审核实际完成工作量，作为向项目法人进行价款结算的依据文件。柘林水电站扩建工程土建工程及机电设备安装工程采取按月结算的方式，每月月底由施工单位按本月实际完成量报送月进度报表，交监理部审核后，由扩建部对当月完成的工作量及单价进行复核，以核定本月实际完成的投资。财务部门根据扩建部审定的工程结算表所确认的工程价款，按照合同规定抵扣预付备料款、价差材料款、工程质量保证金后，在拟定的时间内付给施工单位工程款。在结算过程中一定要控制新增单价的审核及计费依据编制。
2.加强技术经济比较，合理组织施工
施工单位需要根据施工方案对现场实际情况进行认真审查，并且制定一定的管理措施，对人员、材料、设备、技术进行合理分配和管理，合理组织施工，避免设备閑置和人员分配不均产生各种浪费，尽量减少工程造价。柘林扩建工程“80山包”项目在结算时就一直存在争议，当时因山体帷幕灌浆压力过大，造成山体整体抬高。设计院迟迟未给出合适的解决方案，施工单位人员、设备只能现场待命大半年，后期结算时施工单位就索赔一项就达50万元之多，加大了项目投资费用也加大了结算时的争议。
3.加强现场的设计变更管理
水利水电施工引起设计变更的主要原因有三个。一是设计方案不符合实际情况，图纸不符合实际情况。二是施工合同不够全面、具体，给工程留下很多隐患;三是工程本身就有很多不可控和不可预见性的因素，会因为地质、水文等多种外在条件的影响。
柘林水电厂扩建工程引水明渠及进水口边坡开挖，因当时地质勘探资料不足边坡开挖角度太大现场滑坡时时发生，设计图纸由一级阶梯改成二级阶梯，增加预应力锚索30个，增加锚桿近百根。开挖护坡投资直线上升，业主还申请动用了基本预备费。这就是因为地质情况的不了解造成的投资费用增加。
所以在工程实施的过程中需要注意设计变更问题。首先，现场管理人员要与设计人员进行充分的沟通，发现施工图纸和现场情况有沖突的地方，要及时发现问题，若需要变更的尽早进行变更，把设计变更最好控制在施工之前。其次，设计院在变更设计的过程中要尽量采用招标文件中已有的单价项目。第三，遇到必须要变更的项目，牵涉到造价费用的时候，要跟预算人员进行沟通，选择经济合理的变更方案。第四，变更需要设计单位代表、建设单位代表、监理工程师共同签字才能通过。第五，造价人员要随时关注现场变更情况，掌握工程造价的变化，并做好相应的数据记录、资料记录。
4.提倡安全文明施工
安全文明施工能够保证工程顺利进行，在很大程度上降低了造价超算的风险。按照国家相关规定和工程技术规定对施工噪音、粉尘、污水排放等进行严格控制能够加强工程质量、缩短工期，从而降低工程造价。
5.正确处理质量、工期、造价之间的关系
水利水电工程项目施工管理就是对质量、工期、造价之间的组织协调，三者之间相互牵连，相互影响，其中任何一个目标发生变化就会引起另外两个目标的变化，所以要想做好造价管理需要平衡三者之间的关系，保证利用最低造价在最短时间内建设处质量最好的工程。
首先，正确处理好造价和质量之间的关系。工程质量需要满足水利水电工程需要，符合国家相关规范和标準。主要从工程的使用性能、可靠性、寿命、安全性几个方面来制定相应的质量标準。在施工过程中，严格按照质量标準来施工，保证工程质量。还需要把专业技术和经济相结合起来，在保证工程质量的同时，渗透降低工程造价的观念。
其次，正确处理好造价和工期的关系。采取一定的技术组织措施缩短水利水电项目的工期，从而减少人工、机械、材料等直接费用，减少工程管理费、建设期贷款利息等间接性费用。对工程工期进行优化，编制相应的网络计划来指导施工，保证施工的顺利性。
四、工程竣工后结算阶段应注意的问题
1.设计变更中的索赔问题
设计变更不仅在施工过程中非常重要，在工程结算中也非常重要。因为只要是变更就会涉及到费用的变化。设计变更中涉及到索赔问题，一定要按照相关法律法律和程序进行合理索赔后者不畅。
2.结算应严格按照程序进行
合同结算内容并不仅仅局限于合同工程量清单、变更项目、标外项目，工期及费用索赔也是乙方增加工程款的一条合理途径，这一块往往被我们重视的。工程竣工后的结算，所有过程都要严格按照结算程序来进行。监理工程师和建设单位根据合同条款对结算书进行认真审核，找出有出入的地方，比如设计变更产生的费用等，在审核过程中都要尤其仔细。柘林水电厂扩建工程厂房土石方开挖及引水明渠开挖工程(ZLTJ-C1标)合同价9611万元，结算时因设计、地质原因变更，增加抗滑桩一项增220万元。项目因签证变更为主要原因造成竣工结算价为10925万元，增加13.6%资金投资。
五、使用有经验的造价咨询人员
现在水利水电工程中主要以政府、业主或者受委托的建设单位来对工程造价进行管理，这种方式有一定的优势，但是在管理过程中常常由于人力资源方面的原因无法对造价进行深入管理。水利水电工程可以聘请多经验、高素质的造价人员参与造价管理，不能能够减轻建设单位的负担，还能提高造价管理水平。
篇(3)
（①北京中建建筑设计院有限公司长沙分公司，长沙 410100；②贵州大学土木工程学院，贵阳 550025；
③湖南城建职业技术学院，湘潭 411101）
摘要：边坡常伴随崩塌、滑坡和泥石流等灾害，严重危害着工程周围群众的生命财产安全，研究边坡加固意义重大。将注浆液压入破碎边坡内部，通过对软弱岩土体的加固可提高边坡稳定性。通过室内试验，确定了5种水泥基注浆材料的最佳配比、物理力学性能和初凝终凝时间。在推导了注浆压力和注浆扩散半径的公式后，结合溆怀高速边坡加固工程实践，提出并实施了具体注浆加固方案。最后，通过数值模拟和现场检测对注浆加固效果进行了验证。结果表明：注浆改善了土层物理力学性质，提高了土体强度及承载力，水泥黄砂粉煤灰注浆加固切实可行，效果显著。
关键词 ：边坡工程；加固；水泥基；注浆；室内试验；数值模拟
中图分类号：U213.1+58 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0223-07
收稿日期：2015年06月25日。
基金项目：贵州省科技厅工业攻关项目，项目编号：黔科合GY字（2009）3029。
作者简介：黄晴（1982-），男，湖南浏阳人，中级工程师，主要从事结构设计与边坡病害治理等研究。
0 引言
据统计，2010年全国共发生各类地质灾害3万余起，死伤约3500人，直接经济损失约63.9亿元，其中与边坡失稳有关的灾约占总数的97%[1]。边坡失稳也经常成为地震、暴雨等自然灾害引发的次生灾害。
伴随大量基础设施建设，公路、铁路、水电及大型房建项目遭遇大量的边坡问题，而边坡治理费高昂。因此，开展边坡加固研究具有重要的现实意义[2，3]。
19世纪初，Charles在修复被水流侵蚀的沙砾土地基时，采用了粘土注浆技术，首次实现了注浆技术的工程应用[4]。注浆技术最初是作为地基处理的方法进入工程界视野，由于其成本低、操作方便、加固效果好，因而被推广至各类工程病害治理，边坡工程加固成为其另一发挥优势的平台。20世纪初，化学注浆在欧美地区被广泛采用，并获得良好效果。但随着人们环保意识的增强，化学注浆对环境及人体的负面影响逐渐被关注，现仅局限于特定环境使用[5]。
作为化学注浆的替代品，水泥注浆则更具有环境友好型优势，但其亦存在一些不足，如：其可注性较差，凝固时间长，初凝、终凝时间及早期强度控制难，施工中易析水。为改善水泥注浆的上述缺点，学者们在注浆液方面开展了系列研究工作[6]，如：采用超细水泥或辅助化学材料来提高其可注性，利用工业矿渣替代部分水泥以提高结石体的早期强度并节省成本等等。水泥基浆材注浆因其原材料丰富、成本低、硬化后强度高且环境友好等优点而被广泛应用。本文对不同水泥基注浆材料进行室内试验研究，并在实际工程中对试验结果进行验证与应用。
1 注浆材料试验研究
为提供可靠的现场注浆参数，开展此次注浆材料试验研究。本文就几种常见的水泥组合注浆材料的性能进行室内试验，以《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T 17671-1999），《建筑砂浆基本性能试验方法》（JGJ/T70-2009）[7，8]为参考。试验内容包括：
①选择水泥、石英黄砂、水玻璃、粉煤灰等作为注浆材料，并根据试验设计进行组合；
②测定浆液凝结时间：测定不同注浆材料浆液的初凝与终凝时间；
③检测抗压强度、抗弯强度：分别测定浆液在初凝时点、终凝时点的抗压、抗弯强度。
1.1 试验材料
试验采用的材料及其参数如下：
①水泥：普通硅酸盐水泥P.O 32.5，P.0 42.5；
②砂：黄砂，细度模数μf=2.51；
③水玻璃：长沙升阳化工材料有限公司生产，模数2.20～2.50；
④粉煤灰：湖南长沙粉煤灰厂，一级粉煤灰；
⑤减水剂：山东莱芜减水剂厂FDN-A型减水剂。
1.2 纯水泥浆试验结果与分析
纯水泥浆作为注浆材料的优点是：施工简便、对仪器设备要求不高、强度较高、浆液配合比和稠度都易于调整、适用范围广。其缺点是：易发生析水或沉淀、粘度不足时易被稀释或冲刷、凝结时间长且控制难。纯水泥浆试验结果如表1所示。
从表1中试验结果可知，纯水泥浆作为注浆材料，组分简单，控制参数少，可控性好，主控参数为水灰比。随着水灰比的增加，抗压强度、抗弯强度和结石率均下降，这是因为随着浆液变稀，其稠度和密度均减小，导致力学性质下降。
1.3 水玻璃浆液试验结果与分析
掺入水玻璃的水泥浆的优点是：无毒无污染，凝结时间和浆液扩散半径易控制，配比调整方便；其缺点是：生产工艺要求高，浆液性质受气候影响大。水泥水玻璃注浆液试验结果如表2所示。
从表2中试验结果可知，相比纯水泥浆，加入水玻璃后，浆液的凝胶时间大幅缩短。根据试验结果还可得出：浆液中水玻璃掺量越高，凝胶时间越短，二者几乎呈直线关系；水泥浆的水灰比约小，水泥与水玻璃之间发生的反应越快，凝胶时间越短；温度越高，水泥与水玻璃的反应越快，凝胶时间越短。
浆液的力学性质与配比有很大关系，表现为：当水泥浆浓度较低时，抗压强度随水玻璃掺量的增加而下降；当水泥浆浓度较高时，抗压强度则随水玻璃掺量的增加而增加；当水泥浆浓度中等时，抗压强度与水玻璃掺量关系不大。其原因是强度的形成与浆液中水泥和水玻璃的绝对含量有关。
1.4 水泥黄砂浆液试验结果与分析
水泥浆中掺入黄砂作为注浆液的优点是：原材料来源广，成本低，生产方便，对设备要求不高，配比与稠度易调整。缺点是：浆液容易于沉淀或析水，初凝与终凝时间均较长且控制难，浆液易被地下水冲走，形成的结石体强度稍低。具体试验结果如表3所示。
从表3中试验结果可知，在水泥浆水灰比一定的情况下，黄砂掺量较少时，抗压、抗弯强度均可获得少量提高，随着黄砂掺量的再增加，浆液稠度与重度均增加，而抗压、抗弯强度则会缓慢降低。
1.5 水泥粉煤灰浆液试验结果与分析
在水泥浆中加入粉煤灰，通过改变粉煤灰含量形成不同配合比，各配比下的试验结果如表4所示。
从表4中试验结果可知，掺入粉煤灰的注浆液在固定水灰比时，结石体的抗压、抗弯强度随粉煤灰掺量的增加逐渐上升，而后又逐渐下降，但降幅不大；粉煤灰的掺量对稠度、结石率和初凝、终凝时间几乎无影响，但掺入粉煤灰可提升注浆液的稳定性和泵送能力。
1.6 水泥黄砂粉煤灰浆液试验结果与分析
在第1.2~1.5节的试验中发现，水泥浆、水玻璃、水泥黄砂浆和水泥粉煤灰浆各有优缺点。为克服上述各配比浆液的缺点，设计将水、水泥、黄砂和粉煤灰等几种注浆材料混合组成水泥黄砂粉煤灰浆液进行试验。基于原材料来源及环保等问题，暂不加入水玻璃。试验结果如表5所示。
从表5中试验结果可知，水泥黄砂粉煤灰注浆液的力学性质与纯水泥浆接近，其性能在不同配比时可调范围较大；浆液的结石率高，稳定性好，施工便利，对设备无特殊要求，无污染，黄砂与粉煤灰的掺入又极大降低了成本，优势明显。
2 注浆压力与扩散半径
水泥基注浆加固边坡的机理，主要通过浆液化学胶结作用、惰性填充作用和离子交换作用，改变岩土体性质，形成新岩土体结构。结石体的作用类似于抗滑桩，可提高边坡整体稳定性。注浆加固的抗滑方式是改善岩土体的c、φ值和渗透性，阻止浅层发生破坏，而改善程度与边坡岩层岩性、注浆材料的性质和施工过程等因素有关。边坡注浆采用水泥浆、水泥粘土浆、化学浆液等，理论上可考虑为稳定的宾汉姆流体，以下按宾汉姆流体，对浆液的注浆压力和扩散半径进行推导。
2.1 注浆压力
浆液在平面内径向等厚度裂隙中的运动为层流，若不考虑惯性和重力，将浆液单元体径向平衡的微分方程略去高阶无穷小后，可近似表示为
（1）
其中，p、τ表示作用于单元体的应力大小；r、z为裂隙的径向和纵向。假设纵向为b（m），因为z=b/2时，τ=0。若对式（1）沿纵向积分，则可得到
（2）
将式（2）代入宾汉姆流体流变方程，则有
（3）
根据边界条件z=0，v=0，对式（3）积分可得
（4）
又因为裂隙平面内径向的浆液注浆量可表示为
（5）
再将式（4）代入式（5），积分整理后可得
（6）
对式（6）进行积分，可得宾汉姆流体在平面径向等厚度裂隙中的流动基本方程，即
（7a）
或
（7b）
式（7a）、式（7b）中，rc为注浆孔半径，r为浆液扩散半径，pc为注浆口压力，p为半径为r处的压力，或称剩余压力，则（pc-p）为有效压力。
当τB=0时，式（7a）和式（7b）可变为牛顿流体的基本方程
（8）
显然，单位时间内沿半径扩散所需的浆液量应等于注浆量，则由qdt=2πbrdr可得
由式（18）可知，要增加扩散半径，时间相同的情况下需要增加注浆压力，而压力相同的条件下就需要增加注浆时间。
3 工程应用
3.1 工程概况
溆怀高速公路是湖南省规划的“五纵七横”高速公路网中娄底至怀化高速公路的西段。东起溆浦县的卢峰镇，线路经江口、火马冲、泸阳，止于黄金坳枢纽互通。本文依托工程位于溆怀高速K20+800～K20+935段左侧，该段边坡高46m，边坡岩体破碎，坡率分别为1:2和1:2.5（如图1所示），边坡物理力学参数见表6。
3.2 施工组织方案
3.2.1 参数计算
①注浆量。
浆液设计扩散半径为5m，根据室外和室内试验数据，取孔隙率为0.42，注浆管高度450cm，以水泥黄砂粉煤灰为注浆浆液，配合比为水：水泥：砂：粉煤灰=1:1:0.5:0.3。现将各参数代入式（19），可算得每个注浆孔所需注浆量为Q=332.95L。
（19）
工程实际采用间歇式注浆，每孔均需循环注浆。考虑到实际情况会出现跑浆现象，实际每孔平均注浆量应在500L以上。
②注浆压力。
注浆压力的大小和注浆量及扩散半径有关，现场选定的注浆压力为2~2.5MPa，实际施工时由于岩土体下部孔隙率较大，注浆管道显示的注浆压力仅为0.1~0.2MPa。
③注浆孔间距。
设计边坡注浆形成的纵向宽度为5m，根据实际情况布置梅花形注浆孔，注浆管间距1m。
3.2.2 注浆加固施工
根据设计要求和边坡现场条件，对边坡上裂隙所围区域进行注浆加固，具体施工工序有钻孔、注浆和插钢筋。钻孔深度要求严格满足设计要求[9，10]，即穿过滑动面，入岩2~3m。注浆方式为纯压式注浆，孔口封闭。钻孔平面布置采用梅花形布孔，孔间距为5m，行间距也为5m。施工完毕后边坡表面采用植草防护。
3.2.2.1 注浆试验
为进一步了解岩土体的可注性，需在注浆施工前开展注浆试验，并检验注浆设计参数，必要时可修正原注浆方案。注浆试验安排如下[11~13]：
①选择试验地点。
应选择地质条件相对较差的区域开展注浆试验。根据地勘资料，选定K20+900左侧40m处10m×8.6m区域进行注浆试验。
②注浆试验孔的布置。
按设计要求，沿六角形外围布置4个注浆孔作为Ⅰ序列，外围另2个注浆孔作为Ⅱ序列，六角形中心为Ⅲ序列注浆孔，中心孔四周布置4个检查孔，共布孔11个，见图2。每序列孔的施工间歇时间应大于12h。
③注浆试验钻孔。
采用XY-1A-100型和XY-1B-150型地质钻机，钻具?准110mm，钻孔深度要求入岩2m。
④试验孔注浆。
1）注浆材料：采用水泥黄砂粉煤灰浆液，配合比为水：水泥:砂:粉煤灰=1:1:0.5:0.3。
2）注浆压力：在进行注浆试验过程中，注浆压力可逐级提高。
⑤检验注浆效果。
试验孔注浆完成7d后，现场取样进行室内试验，测定结石体抗压和抗弯指标，作为检验注浆试验效果的依据。
3.2.2.2 注浆施工
①总体施工顺序。
首先，现场测量放线，标注注浆孔位；然后，钻注浆孔，注浆完成后插入1Φ25钢筋（入岩2～3m）；最后，开挖坡面，对坡面进行植被防护施工。
②注浆施工工艺。
1）注浆孔布置：孔径90mm，孔深需入岩2～3m，孔距5m，梅花形平面布置。注浆孔沿着滑坡边缘从上至下依次钻孔与注浆，从地裂缝后缘开始，先施工第Ⅰ序孔，再施工第Ⅱ序孔。
2）注浆材料：选用32.5级普通硅酸盐水泥，符合拌制混凝土用水要求的水作为灌浆用水。浆液水灰比初灌为1:1，以后逐步降低至0.6:1。水泥浆搅拌时间需大于3min，浆液制成后4h内须完成灌注。
3）注浆压力：注浆压力根据现场注浆情况调整[14]，初步设计注浆压力为0.2~0.6MPa。
3.3 注浆效果的数值模拟
3.3.1 模型参数选取与建立
采用荷兰代尔弗特大学开发的PLAXIS有限元软件进行数值模拟计算与分析，该软件主要用于分析岩土体的变形、稳定性、地下水渗流等问题[15]。选用摩尔-库仑本构模型，有限元模型的几何尺寸及网格划分见图3，各项边坡参数取自表6。刚性基底边界，左右边界仅考虑x方向位移。初始应力为岩土体自重应力，忽略地下水的影响。
3.3.2 边坡稳定性分析
注浆前位移矢量如图4所示，注浆前位移增量见图5。由图4、图5可知，边坡开挖后将发生大变形，故必须采取适当支护或加固措施。
由图6、图7及其它模拟计算结果得到，注浆加固后，边坡的位移仅有0.03mm，安全系数为1.3，均可满足稳定性要求，表明注浆加固效果良好。
3.4 注浆效果的室内试验分析
为进一步验证现场注浆加固效果，在注浆工程结束后，又从工作区取得原状土样40个，其中注浆前18个，注浆后22个。通过室内测试分析后得出：土样的粘聚力提高了15kPa，内摩察角增加3.2°，孔隙比、含水量、饱和度及压缩系数均不同程度减小，而压缩模量、密度及液限塑限则均增大（见表7）。注浆前后土体试验结果表明，注浆改变了土层的物理力学性质，提高了土体的强度和承载力。
4 结论
①对纯水泥浆、水玻璃、水泥黄砂、水泥粉煤灰和水泥黄砂粉煤灰五种注浆材料进行了试验研究，分析了五种材料的初凝、终凝时间及各时间点的抗压、抗弯强度，试验结果表明水泥黄砂粉煤灰注浆液具有更高的强度，可注性较好，且成本更低。
②通过确定注浆量、注浆压力和注浆孔间距，设计并实施了依托工程边坡治理的注浆处治方案。
③基于PLAXIS有限元软件，对依托边坡工程注浆前、后的稳定性进行了分析。
④注浆前后土体试验结果表明，注浆改变了土层的物理力学性质，提高了土体的强度和承载力，水泥黄砂粉煤灰注浆加固切实可行，效果显著。
参考文献：
[1]中新网chinanews.com/gn/2011/02-06/2827978.
shtml[EB/OL].2011，02，06.
[2]孙广忠，姚宝魁.中国滑坡地质灾害及其研究——中国典型滑坡[M].北京：科学出版社，1988：1-12.
[3]贺可强，阳吉宝，李显忠，等.堆积层滑坡预测预报及其防治[M].一版.北京：地震出版社，1996：1-18.
[4]张有，欧阳永龙.浅议岩土注浆加固技术的发展与应用[J].中国矿业，2005,14（6）：70-72.
[5]郝哲，王来贵，刘斌，等.岩土注浆理论与应用[M].地质出版社，2006：105-121.
[6]奇俊德，李世峰.素水泥浆注浆材料性能研究[J].西部探矿工程，2006，121（5）：22-25.
[7]GB/T 17671-1999.水泥胶砂强度检验方法[S].北京：中国标准出版社，1999.
[8]JGJ/T70-2009.建筑砂浆基本性能试验方法[S].北京：中国标准出版社，2009.
[9]中国水利水电基础工程局.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].中国电力出版社，2002：41-44.
[10]刘润，闫玥，闫澍旺，等.浅层压力注浆法加固风化岩质边坡及加固效果分析[J].天津大学学报，2006，39（5）：523-536.
[11]胡继承.裂隙岩体中的现场注浆试验研究[D].中南大学硕士论文，2005：21-22.
[12]魏万鸿.压水试验中应注意的问题[J].甘肃农业，2006，（1）：216-217.
[13]中华人民共和国水利部.水利水电工程钻孔压水试验规程[M].2003.