张永生
（山东三山公路工程监理咨询有限公司，山东，聊城，252000）
【摘 要】在重丘区及山区的高速公路建设中，由于施工等各种原因造成高填方路基出现失稳滑移的现象时有发生，本文结合高速公路监理实践，分析研究失稳滑移路基采取的锚杆与注浆加固处理技术。
【关键词】失稳路基；加固技术；高速公路；应用
1．失稳路基的情况概述
产生路基失稳现象的高速公路工程开始路基施工第三年，该项目K49+530～K49+570段右幅路基发生不同程度的失稳，路基超车道和行车道出现2条连续裂缝，分布在约40cm的范围内，裂缝最大宽度达80cm，且外侧裂缝出现明显的错台现象，表现出典型的路基失稳现象。为保证该段路基的稳定性和高速公路的安全运营，必须对该段路基进行加固处理。
2．原因分析
路基病害发生以后，监理工程师组织有关专家参加的专题论证会，对路基失稳的原因进行了深入研究，并达成了共识：
该段路基位于丘陵地带冲沟台地，路基填筑前均开挖至中风化路岩，且路基K49+536处石拱涵未出现任何裂缝及沉降迹象，因此可以排除路体地基缺陷导致的路基失稳。失稳路基的平均填高约19.5m,属于典型的高填方，施工过程中局部有土石混填现象。
综合以上情况分析，该段路基失稳的主要原因：
路基过高，两侧又没有采取牢固的挡土及加固措施；当时的连日大雨是路基失稳的直接诱因，雨水使得路基局部处于高含水状态，承载力降低；受地形的影响，实际路基横断面参数未能按设计施工，也是产生路基失稳的因素之一。
3．加固处理的设计方案
基于对路基失稳原因的分析及现场实际情况，考虑高速公路通车要求，通过利用极限平衡方法，对失稳路基边坡进行反复试算，得出满足失稳条件下的岩土体主要物理力学参数，根据这些参数及注浆改性岩土体经验参数，对加固后的路基的稳定性进行验算。
由于路基边坡在沿轴线方向的变形很小，可以忽略不计，力学分析采用二位计算模型。根据失稳路基现场状况，路基坐落在中风化基岩上，且失稳只发生在路堤范围内，因此，模型只考虑地基以上的半幅路基。
计算过程中路面荷载按汽—超20及挂—120进行计算，取P=32kpa.为安全起见，计算中没有考虑加筋的抗拉效应。加固后路基边坡安全系数均大于1.3，满足公路路基规范要求。
设计采用侧向粘结型锚杆、压力注浆土体该性方案，进行该段失稳路基加固，设计方案主要包括：
3.1在坡面安装6排粘结型锚杆，自上而下锚杆长度分别为16m,16m,16,16m,16m, 13.5m。
3.2锚杆安装过程中，利用锚杆孔进行二次压力注浆，以提高土体的物理力学参数和路基的整体抗侧滑能力。
通过压力注浆，浆液在土体中渗透挤密劈裂，在土体中形成水泥骨架，有效地改善土的物理力学性质，增加了土体的сφ值，提高路基边坡的自稳能力。因此说压力注浆对土体改性的效果尤为重要，压力过小、注浆量偏小达不到设计目的，而压力过大有可能造成负面效应，因此注浆参数的控制是本次设计成功与否的关键所在。
只要严格按本方案的设计参数和技术要求精心施工，完全可以控制失稳路基变形的进一步发展，满足高速公路安全运营的需要。
4．施工设计
4.1锚杆孔直径为90-110m，钻孔过程中如发生塌孔，可采取多次注浆，循环钻进的方式成孔。
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4.2锚杆钢筋之间的连接，原则上可采用对焊或锥型螺纹的方式连接，但考虑到现场的施工条件，也可采用搭接焊，搭接长度不得低于300mm，焊缝应饱满。
4.3锚杆安装后，实行二次压力注浆，水泥为普硅32.5级，水灰比0.5-0.6。
4.4 1-6排（自上而下）锚孔有效注浆长度分别为12m、12m、12m、12m、12m、9m,出浆孔间距1m。
4.5第一次注浆压力以孔口溢浆为准，第二次注浆采用注浆压力控制，注浆压力设计值第1排不超过1.0Mpa。第2排不超过1.5Mpa，第3至6排不超过 2.0Mpa，但不起压时，由注浆量控制，单孔注浆量不超过2m3。
5．施工技术要求
5.1锚杆孔位、孔径、孔深及布置形式应符合设计要求，孔距误差不得超过300mm，孔深误差不得超过300mm，锚杆钻孔轴线与设计偏差不大于5°
5.2钻孔应有详细记录。
5.3锚杆插入孔内长度不得小于设计的95％
5.4锚杆安装前应平直、除锈、除油。
5.5为确保锚杆位于孔径中心，沿锚杆每4米焊接穿行定位支架。
5.6锚杆注浆压力不应超过设计注浆压力，并注意路基及坡面变化，出现异常情况立即停注。
6．关于二次压力注浆
二次压力注浆技术实际上是通过采用特殊的施工工艺，在第一次整孔注浆浆液初凝的瞬间实施二次高压注浆，使浆液在特定位置（按要求设定）定点扩散，从而使浆液凝固在岩土体中形成梳妆，类似于树根状，浆体与岩土体的接触面积增加80％以上。
二次注浆时可施加压力，破碎岩体在高压下，裂隙被充填，土体在高压下被挤实、劈裂，孔壁周围的土层被逐渐固结和强化。经实际测算，一般土体在注浆压力达到2Mpa以上时，含水量可降低15％，空隙率降低20％，而凝聚力с提高20％左右，内摩擦角φ提高5～10％，其物理力学特性得到根本改善。
7．施工工艺
7.1放点位
根据设计要求放出孔位，并作醒目标记，然后根据坡度，孔轴线角度及钻机底步高度计算出钻机工作中平台位置高度，扎制脚手架。
7.2成孔
该段路基属土石混填，成孔施工难度大，需采用冲击回转、螺旋、三翼、空筒等钻具，根据地层采用不同钻具施工，有时需采用其中的两种钻具相结合进行成孔。
根据现场实际情况主要采用三翼钻头后带小螺旋并加高压风吹孔，同时由人工用钢筋勾压孔口向外掏碎石。
7.3 锚杆制作
锚杆钢筋之间的连接采用搭接焊，搭接长度不低于300mm，焊缝应饱满，为保证锚杆体居中，每隔4m焊接一级船形支架。
7.4 锚杆安装
锚杆安装前应平直，除油、除锈。因锚杆长度较长，孔口位置较高并上倾20或25度，安装锚杆需用扎制三角架，缆绳吊装等辅助手段。
7.5 注浆
设计采用水灰比0.5－0.6的单液水泥浆，使用普硅32.5R水泥，用搅拌机搅拌均匀。
一次注浆从孔底注浆，注至孔口溢浆为止，注浆管插至距孔底30－50cm处，并可缓慢上拔。
二次注浆为压力注浆，孔口需用封口器封堵，注浆至设计要求的压力，并注意路面及坡面变化，如出现异常应立即停注。注浆完成后不能扰动锚头，锚头不得悬挂重物。
8．结语
加固处理后连续三年进行观测，综合分析该路段的处理效果，实践证明该方案相当成功，通过本工程实例，总结有几点体会：
8.1高填路基稳定问题，在设计和施工阶段就应引起重视，设计中应根据各段的地层、地形及水文条件，选择相应的加固措施，以避免完工后再处理的被动局面。施工单位应将现场的异常情况及时向建设单位、设计单位及监理单位反映，以便将隐患消灭在萌芽中。
8.2失稳滑移路基采用锚杆与压力注浆设计施工处理技术，经验收达到规范要求，较好地解决了路基不稳定问题，并且该方法较其他方法有施工方便、造价低、可缩短工期的优点。
8.3锚杆与压浆加固路基的设计与施工技术，为解决路基高填方易失稳滑移病害提供了一项简单、便捷处置方法，尤其是山谷丘陵地区路基边坡放坡受到严格限制的地带，更具有广泛的推广使用价值。
作者简介：
张永生（1972-）男，汉族，山东聊城人，工程师，大学学历，毕业于山东建筑材料工业学院测量工程专业，研究方向为公路与桥梁工程。
论文作者:张永生
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/14
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