弱面岩质边坡注浆方法及用于注浆的锚管

摘要

本发明公开了一种弱面岩质边坡注浆方法及用于注浆的锚管。钻凿锚孔，所述锚孔直径比锚管体外径大至少100mm；在锚孔内对中放入锚管，在锚孔孔口填塞混凝土；用注浆泵将双层搅拌机中的悬浮浆液压入锚管注浆；当输浆流量大于岩石吸浆流量或者注浆压力大于浅层岩体裂隙充填物的抗剪强度时，启动回浆阀，使孔内浆液通过回浆管返回双层搅拌机的储浆桶，循环注浆。本发明有效解决了传统压入式注浆跑浆、以及裂隙充填不满，不能适用于浅层加固的难题。采用本发明的循环注浆方法，扩大了注浆范围，提高了单孔浆液注入率，能有效增强边坡夹层的抗水渗、水蚀能力，提高边坡整体的稳定能力。且本发明的锚管结构简单，易于制作，成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程中的岩体内部加固方法及其所用装置，特别涉及弱面夹层类的岩质边坡的注浆加固方法及其所用注浆装置。

背景技术

岩土工程中，含弱面夹层类的岩质边坡在降雨和地下水作用下很容易滑坡。目前，为了防止弱面夹层岩石边坡的水蚀管涌而导致的浅层滑坡，采用的加固方法有主要有两种：一种是锚杆加固岩层与喷射混凝土封闭坡面的联合方法；另一种是岩层高压注浆充填溶洞、断层、弱面夹层和节理裂隙。

锚杆与喷混联合加固方法存在着严重的缺点：大气和岩层之间的温差使坡面混凝土壳臌胀产生裂隙和离层，导致封闭失效，雨水下渗；锚杆注浆不能充满弱面夹层，渗水腐蚀锚杆杆体，缩短锚杆使用寿命，留下了安全隐患。

岩层高压注浆的注浆工具有自钻式锚杆和双层管(或双重管)。自钻式锚杆通常用于风化岩、碎石层、回填层、砂砾层和卵石层等难以成孔地层。自钻式锚杆要提供注浆中空通道以及钢钎扭力矩两种性能，采用的特殊钢材增加了锚杆的成本；自钻式锚杆只有一个注浆通道，只能用于压入式注浆。双层式或者双重式注浆管用于同时注入两种不同性质浆液的深层定位注浆，由于管材特殊，结构复杂、成本昂贵，也只能压入式注浆且不能作为锚杆加固岩层。

而压入式注浆是借助于外加压力推挤浆液压迫夹层充填物、充填岩层裂隙的一种注浆方法。压入式注浆工艺用于浅层注浆存在三个缺点：一是边坡浅层注浆没有覆土压浆层，如果不能调节灌浆压力将造成坡面跑浆、冒浆，且边坡裂隙充填不满；二是浅层坡面岩层失水严重，浆液在锚孔和岩层的流动过程中损失水分，流动性变差而堵塞渗浆通道；三是停注时浆液不能回流，堵塞锚孔，导致不能反复灌注。

发明内容

本发明的目的在于解决弱面浅层岩体注浆容易跑浆，以及裂隙充填不满的问题，提供一种用于弱面岩质边坡浅层岩体的锚固注浆一体化的循环注浆方法，并提供一种用于循环注浆的锚管。

本发明用于弱面岩质边坡浅层岩体的循环注浆方法的详细技术方案为：钻凿锚孔，锚孔直径比锚管管体外径大100mm；在锚孔内对中放入锚管，在锚孔孔口填塞混凝土；用注浆泵将双层搅拌机中的悬浮浆液压入锚管注浆；注浆过程中根据岩层稳定性通过注浆阀和回浆阀调节注浆流量和注浆压力；当输浆流量大于岩石吸浆流量或者注浆压力大于浅层岩体裂隙充填物的抗剪强度时，启动回浆阀使孔内浆液通过回浆管返回搅拌机的储浆桶，循环注浆。

上述方法中所用的锚管由锚头、锚管体和锚管体上的注浆孔组成，在锚头部分设置垫板和螺母作为预应力施加装置，距垫板600mm～1000mm处设置止浆塞，止浆塞下部连接回浆管入口，出口延伸至锚孔外连接双层搅拌机的储浆桶。

使用本发明的锚管，在锚孔内形成循环注浆通道，注浆时既可有效保持浆液的含水量，又可通过调节注浆压力和流量，降低了对坡体岩层的扰动。特别是在无上覆土层出现坡面跑浆需要处理时，可以注入清水冲洗锚孔，防止浆液凝固堵塞锚孔，不仅为后序段反复注浆保留了通道，而且利用劈裂注浆封闭坡面裂隙，为后序段注浆提高压力创造了条件，从而有效地解决了传统压入式注浆跑浆、以及裂隙充填不满，不能适用于浅层加固的难题。且本发明的锚管采用普通中空钢就可以制成，结构简单，易于制作，成本低廉。

与现有边坡加固注浆方法相比，本发明所采用的循环注浆方法既保持了传统锚固施工简便可行的特点，又通过提高开灌压力实现夹层粘土劈裂注浆封闭坡面裂隙，为反复注浆提高注浆压力创造了条件；通过后续注浆控制注浆压力和流量，扩大了注浆范围，提高了单孔浆液注入率。采用本发明的循环注浆方法，能有效增强边坡夹层的抗水渗、水蚀能力，提高边坡整体的稳定能力。

该发明不仅为交通、水利、能源和建筑等行业弱面夹层岩质边坡和软岩、破碎岩体、砂砾卵石互层边坡提供了一种从岩体内部浅层加固、整治地质灾害的锚注方法，而且为坡面生态防护和消除岩土工程人工施工痕迹创造了条件，也消除了因锚杆锈蚀使加固工程提前失效的隐患。

附图说明

图1：本发明的锚管结构示意图；

图2：用本发明的锚管进行循环式注浆的剖面结构图；

图3：实施例2循环注浆方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

采用的普通直缝焊管制作锚管体(6)，自孔底20cm处钻凿第一排注浆孔(8)，焊接孔底对中支架(7)，每隔20钻凿注浆孔(8)，并在锚管体(6)上段和中段分别焊接对中支架(7)。在锚头(1)部分设置垫板和螺母(2)作为预应力施加装置，距垫板(3)800mm处设置止浆塞(4)，止浆塞下部连接回浆管(5)入口，回浆管出口延伸至锚孔外。

实施例2

某高速公路路段左边坡为粘土夹层破碎灰岩边坡。坡面长240m，最大高度39.6m，为顺向边坡。边坡共分四级，每级边坡高10m，坡比1∶0.75～1∶1。该边坡被四组节理和数条断层切割，坡顶自然边坡地下水渗透到断层和裂隙中，造成夹层粘土软化和流失，出现浅层岩层顺层滑移。高速公路业主要求坡面进行生态防护，不能喷射混凝土，要求对边坡进行浅层加固。采用图3所示的工艺流程实施循环注浆。

如图2所示，清理边坡后，钻凿直径54mm，孔深4～6m的锚孔，锚孔直径比锚管体(6)外径大100mm。用高压水清洗孔内岩渣，放入实施例1制作的锚管，在锚孔孔口深度600mm位置安装止浆塞(4)，然后填塞混凝土(9)。锚头(1)与边坡平齐部分的位置安装垫板(3)和螺母(2)。采用标号52.5普通硅酸盐水泥、粘性土、粉煤灰作为悬浮浆液的浆材，利用双层砂浆搅拌机搅拌配制悬浮浆液。用注浆泵将悬浮浆液压入锚管，锚管入口处设压力表(12)和注浆阀(10)。悬浮浆液经过注浆孔(8)进入锚孔，孔内的一部分浆液挤压进弱面夹层裂隙中。注浆过程中，根据岩层稳定性及压力表，通过调节注浆流量和注浆压力。当输浆流量大于岩石吸浆流量或者注浆压力大于浅层岩体裂隙充填物的抗剪强度时，启动回浆管(5)上的回浆阀(11)，使孔内浆液返回搅拌机的储浆桶，实现循环注浆。待孔内浆液结石体干缩后进行补浆，浇注混凝土格梁。当格梁强度达到设计强度的70％后，拧紧螺母(2)施加预应力。

对用本发明的方法注浆后的边坡岩体采用声波检测和钻孔取岩心样，结果显示：在距锚孔中心1.9m范围内岩体声波波速提高了10％～27％，6m浅孔低压循环式注浆半径超过1.9m。该边坡四年后稳定状况良好，相邻未注浆边坡出现多处局部滑坡。

在同一边坡将压入式注浆和循环式注浆进行对比试验，结果显示：

①压入式注浆法采用水灰比2∶1或1.5∶1浆液开灌，在水灰比1.5∶1和最大注浆压力1.6Mpa以上条件下，正常灌浆可持续时间25～30min。循环式注浆法采用注浆压力0.05MPa水灰比2∶1浆液开灌就能获得较大的进浆流量，当采用水灰比0.8∶1和最大注浆压力1.0Mpa条件下正常灌浆可持续时间40min。

②节理不发育区域注浆压力达到1.6MPa时，出现浅层裂隙水力劈裂跑浆；节理发育区域当注浆压力达到0.2MPa时就可能产生浆液的劈裂作用，引起地表冒浆。

③使用循环注浆法锚孔比压入式注浆法锚孔的单孔多注入固料200L。