摘要：本文介绍了预应力锚索注浆理论国内外研究状况及意义，针对岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论开展研究实践，形成基础、过程、效果三个部分成果，第一部分基础理论、第二部分过程理论、第三部分效果理论。
关键词：岩土混合质，超高边坡，预应力锚索，循环注浆
一、研究现状与意义
我国在快速建设高铁网、城市轨道交通等工程发展迅速，车辆段工程大部分选址远离城市中心范围，选址特殊靠近山体，场区挖填平衡，形成工程边坡的高度越高稳定性越差，失稳就会滑坡和崩塌。边坡支护工程在车辆段工程建设中需求很大。在运用预应力锚索对对形成的岩土超高质边坡加固时，如何能够达到预定设计的抗拔力，注浆技术应是关键，然而注浆技术理论的研究滞后，一些注浆工程参数的确定、注浆工程的设计，仍依靠施工经验，在确定注浆孔距、浆液配比和注浆压力时因缺乏理论指导随意性太大，不能根据岩土质的变化，采取相应的注浆方法，使得注浆工程的投资和效果难以有效控制。
二、《岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论》简介
广州城建职业学院与中铁一局集团有限公司组建的科研团队，针对广州市轨道交通十四号线邓村车辆段与综合基地施工I标超高边坡，地层岩土混合裂隙发育、地形复杂等施工难题，开展关键施工技术课题研究，创新施工工艺，完成了《岩土质混合超高边坡施工关键技术应用研究》课题研究，使得超高边坡稳定，不出现地质灾害；同时提高了施工效率，缩短了工期，节约了成本。同时形成了《岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论》成果包括三个部分：第一部分《岩土混合质超高边坡复合地层孔隙、裂隙、层隙发育理论》；第二部分：《岩土混合质超高边坡循环注浆理论》；第三部分《岩土混合质高边坡预应力锚索循环注浆锚固效果理论》，三个部分互相关联，第一部分是基础理论、第二部分是过程理论、第三部分是效果理论等。并转化为形成《岩土混合质超高边坡施工关键工法》（工法编号：GDGF228-2016）省级工法的核心部分。
成果于2016年4月15日通过了广东省住房和城乡建设厅组织的鉴定（粤建鉴字【2016】14号，科技成果登记号：GK16365），技术达到了国内先进水平。
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三、《岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论》成果
第一部分基础理论：岩土混合质超高边坡复合地层孔隙、裂隙、层隙发育理论
地层在土方开挖断面及三维立体方向，都有两种或若干个岩土力学性质、工程地质、水文等特性不同的地层组合，主要表现在垂直及平面方向变化组合，分布不同时代、岩性、风化程度、层序的地层，从而表现不同层级的差异性。
岩土不同层级孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育情况不同，根据岩土层的岩土质量指标RQD确定岩层的岩土孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育情况，进行岩土质混合超高边坡地层分级：第一层级孔隙完全发育层（RQD＜25%），第二层级孔隙、节理裂隙较完全发育层（25%≤RQD≤50%），第三层级节理裂隙完全发育层（50%＜RQD≤75%），第四层级节理裂隙和岩层渗水间隙相融较完全发育层（75%＜RQD≤90%），第五层级（RQD＞90%）岩层渗水间隙完全发育层即中风化与微风化、微风化与微风化界面之间。
地层发育不是单一层面而是不同岩土层结构面相互渗透融混合质体，孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育有三种类型：一类不完全发育情况：有发育，不连续，无水渗透；二类较完全发育情况：发育连续，含水饱和度在80%以上，有水裂隙渗透。三类完全发育情况：发育连续，地下水沿岩层缝隙渗透。
第二部分过程理论：岩土混合质超高边坡循环注浆理论
在预应力锚索孔位注浆在锚索每孔位区域根据岩土体，孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育有三种类型：不完全、较完全、完全发育情况可进行两阶段循环注浆法：
第一阶段常压循环注浆法：压力0.4-1Mpa。第一次注浆排水挤砂，第二次这时在孔口壁上形成1cm的孔壁保护层，防止塌孔，第三次注浆渗漏补浆，第四次注浆：补浆后孔内浆体达到饱满。
第二阶段高压循环注浆法：根据锚索孔位岩土体，孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育具体情况，掌握注浆次数，循环注浆次数根据岩土体岩土体，孔隙、节理裂隙、渗水层间隙发育完全发育程度不同而不同，当岩土体裂隙及岩层间渗水间隙发育完全锚索孔位注浆次数多。在第一阶段常压循环注浆后1~2小时或注浆体强度达到5Mpa时进行，高压循环注浆压力为2--5Mpa。注浆压力要根据注浆次数的增多，采取徐徐渐进升高的方法，循环注浆才能在不破坏土体的情况下达到填充岩土体孔隙、节理裂隙、渗水层间隙的作用。
第三部分效果理论：岩土混合质高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论
针对本岩土混合质地层孔隙、裂隙及岩层间渗水间隙发育不完全及完全等复杂水文地质情况，循环注浆所产生的锚固结构，在岩土体裂隙发育区域：形成压出锚固段混入泥砂形成的浆脉结石体和类似混凝土骨料和水泥浆的结合体；在岩层间渗水间隙区域：形成较为密实的浆体和高压补注浆渗入岩缝中带有许多浆脉的不规则浆体，这种不规则浆体链接岩体与锚固墩体从而形成齿形结合体。
四、理论实践形成省级工法的核心部分
经过了在大型特殊工程一级危险源“广州市轨道交通十四号线邓村车辆段与综合基地施工I标超高边坡”工程支护边坡施工中运用实践，并形成了《岩土混合质超高边坡施工关键工法》。
1、工艺原理
岩土混合质超高边坡施工关键技术原理是超高边坡地层复杂，施工前复核地层掌握岩土体的结构层级特征，边坡施工模拟准确、科学的制定方案；当超高边坡岩土质混合孔隙、裂隙及岩层间渗水间隙发育时，采用预应力锚索循环注浆法，锚索极限抗拔力能够达到设计要求；超高边坡地形复杂多变，采用GPS-RTK放样精度、效率高、成本低。针对超高大危险源，在施工中采用精密仪器对超高边坡各项指标进行监测，及时、客观、真实、可靠的掌握信息，提前预警潜在的安全、质量事故。
2、施工关键工艺
（1）工艺流程
地层复核施工模拟GPS-RTK放样土方开挖及刷坡 钻孔
清孔锚索制作锚索安装循环注浆锚墩制作锚索张拉及封锚边坡监测
（2））关键工艺是循环注浆，其针对本岩土混合质地层孔隙、裂隙及岩层间渗水间隙发育不完全及完全等复杂水文地质情况，应用预应力锚索循环注浆锚固技术，能够克服锚索注浆的质量问题，提高锚索实际最大极限荷载值，使得锚索极限抗拔力达到设计要求，效果突出，验收合格，保证了工程质量。
五 结论
针对岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论开展研究实践，形成基础、过程、效果三个部分成果，第一部分基础理论：岩土混合质超高边坡复合地层孔隙、裂隙、层隙发育理论，第二部分过程理论：岩土混合质超高边坡循环注浆理论，第三部分效果理论：岩土混合质超高边坡预应力锚索循环注浆锚固理论，并通过工程实践形成省级工法的核心部分等；研究科技成果已在一级危险源“广州市轨道交通十四号线邓村车辆段与综合基地施工I标超高边坡”工程支护边坡施工中运用效果突出显著，各项技术指标满足验收规范，验收合格。
参考文献
[1]李小青，徐俊，张伟，等.预应力锚索在滑坡体治理中的应用研究[J].华中科技大学学报，2004，21（4）：20-22.
论文作者:方金刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/7
标签：岩土论文; 注浆论文; 裂隙论文; 孔隙论文; 预应力论文; 理论论文; 锚固论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;