一种抗滑桩倾斜复位纠偏与加固方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗滑桩倾斜复位纠偏与加固方法，该方法是将水泥注浆、预应力锚索加载与掏土结合，通过在产生倾斜的抗滑桩上增设预应力锚索，使预应力锚索的锚固段进入桩内侧的稳定岩土内提供锚固力，在抗滑桩外立面的锚索外端头处设置反力装置，其次在桩身内侧施做垂直掏土孔，然后对锚索进行加载，待桩身复位后对锚索进行锁定，并对桩前土灌注水泥浆，最终达到对发生倾斜的抗滑桩进行复位纠偏和加固的目的。本发明将垂直钻孔掏土技术、预应力锚索加载控制技术及工程注浆技术三者有效结合，纠偏完成后预应力锚索成为抗滑桩补强加固的一部分，水泥注浆可有效改善桩前岩土物理性能，提高桩前抗力，施工快速，成本较低且效果好。
【专利说明】
一种抗滑桩倾斜复位纠偏与加固方法
技术领域
[0001] 本发明属于岩土工程领域，涉及抗滑粧，具体的说是一种抗滑粧倾斜复位纠偏与 加固方法。
【背景技术】
[0002] 抗滑粧是一种抗滑处理的重要工程手段，广泛应用于岩土工程领域。抗滑粧工程因粧 前岩土抗力不足而引起的粧身倾斜变形问题在公路、铁路以及市政交通等工程领域比较常 见，目前一般采取的技术手段有:对粧背岩土刷方卸载、拆除倾斜变形抗滑粧后原位重新设 粧、变形抗滑粧间或粧背增设抗滑粧工程，但是上述几种技术手段都存在不足： 粧背岩土刷方卸载，一是粧背需具备刷方卸载的条件，二是无法对产生倾斜变形的粧 身无法纠偏，粧身侵占粧前净空;拆除倾斜变形抗滑粧后原位重新设粧，一是造价高，二是 拆除过程中，会引起粧背岩土体的滑塌变形，存在施工安全风险;变形抗滑粧间或粧背增设 抗滑粧工程，也存在造价高和施工安全风险以及粧身侵占粧前净空的问题。
[0003] 预应力锚索锚固技术由于其结构轻型、施工安全、方法有效、施工速度较快和经济 实用，已在全世界大部分国家的铁路、公路、码头、隧道、大坝、地下工程等岩土工程领域的 各个行业得到广泛应用，并已产生了巨大的经济效益和社会效益。主要工作机理是钻孔穿 过软弱岩层或滑动面，把一端(锚固段)锚固在坚硬的岩层中，然后在另一个自由端(称外锚 头)通过加力装置进行张拉加载，从而对岩体进行锚固。
[0004] 掏土纠偏/倾法是建/构筑物纠倾的常用和基本手段。其方法是在建/构筑物沉降 的一侧或底端进行掏土，减少受力面积，在另一侧或上部荷载的作用下，该侧或该侧底端土 体应力增大，最终随着土体应力的重新调整和分布，达到建/构筑物纠倾的目的。
[0005] 建筑工程注浆技术是岩土工程界用于防渗、堵水、固结、降低地表下沉以及提高地 基承载力的常用工程手段。将工程注浆技术、掏土法与预应力锚索组合作为抗滑粧倾斜复 位纠偏与加固技术，尚未有工程案例。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对现有抗滑粧倾斜后工程处治技术手段的不足，提供一种相对经 济、安全的抗滑粧纠偏与加固方法。
[0007]本发明实现目的由以下技术方案完成： 一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，包括如下步骤： ①布设预应力锚索:根据抗滑粧设计抗滑推力值F计算需布设的预应力锚索总张拉力 值T，再根据锚索总张拉力值及锚索拉拔现场基本试验参数确定每孔预应力锚索张拉力值 I"、锚索孔数、孔径、每孔锚索钢绞线束数量，然后在产生倾斜变形的抗滑粧上开始安装预 应力锚索，预应力锚索在粧立面轴两侧对称布设，预应力锚索穿过抗滑粧粧身并深入到抗 滑粧粧背岩土的稳定持力层中，锚索下索完成后在锚索孔注水泥砂浆，锚索下索和注浆完 成后，在抗滑粧上预应力锚索的外锚头处采用混凝土现浇制作锚斜托，锚斜托的斜面与预 应力锚索的孔道轴线垂直，待锚斜托混凝土和锚索孔内水泥砂浆强度均达到要求，在锚斜 托处依次安装锚具、限位板、压力传感器、液压千斤顶和工作锚具，液压千斤顶与电动油栗 液压系统采用油管连接，由压力传感器及电动油栗上的油压表共同组成数字测力系统，通 过液压千斤顶连接的电动油栗对每一预应力锚索张拉加载每孔预应力锚索设计拉力值f 10%的拉力； ② 设置掏土孔:在抗滑粧的内侧开始掏土，掏土孔数量根据现场选择的掏土孔孔径、粧 身偏移情况计算确定，并保证掏土孔不碰及已施工的预应力锚索，掏土孔分批进行，掏土孔 孔径75~300cm，当掏土至预应力锚索数字测力系统的压力传感器和油压表值出现下降时 停止掏土； ③ 倾斜抗滑粧的复位纠偏与加固：再次对每一预应力锚索按照每孔预应力锚索设计拉 力值f的0.25倍、0.5倍、0.75倍及最终设计荷载分级加载，加荷速度宜为50KN/min~ ΙΟΟΚΝ/min，每级持荷10分钟，加载过程中同步记录油压表和压力传感器的读数，检算载荷 力，实时观测抗滑粧的倾斜复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚索加荷值尚未达到设 计荷载值，而抗滑粧回倾已经达到复位纠偏目标值时，表示预应力锚索加载工作完成；当锚 索加荷值达到设计值并持荷10分钟时，而抗滑粧回倾尚未达到复位纠偏目标值时，暂停预 应力锚索加载，然后继续在抗滑粧的内侧增加掏土孔，当掏土至预应力锚索数字测力系统 的压力传感器7和油压表值出现下降时停止掏土，再次对预应力锚索进行分级加载，直至达 到抗滑粧的复位纠偏目标； ④ 布置水泥注浆孔:一根抗滑粧的复位纠偏完成后，在抗滑粧前方的区域内布置水泥 注浆孔，完成注浆，注入的水泥浆液充填粧前土的空隙和孔隙后形成复合体，完成一根抗滑 粧的纠偏加固后依次进行下一根，直至完成全部倾斜抗滑粧的纠偏与加固。
[0008] 进一步的，预应力锚索孔位第一排布设在粧顶以下0.5m处，其余按照下排锚索孔 位距上排锚索孔位2m的竖向间距布设，每排锚索布设2孔，且呈对称布设与抗滑粧立面轴两 侦I加载时应对布设的预应力锚索同步进行张拉加载。
[0009] 进一步的，预应力锚索由6~10根OS 15.2的1860级钢绞线组成，锚固段为6~ 12m，锚索孔下俯角为15°~25°，孔径为130mm~150mm，锚索孔水平方向呈放射状由内向外 偏2。。
[0010]进一步的，掏土孔采用人工掏土或机械钻孔取土，掏土孔深度为孔底钻至粧身理 论旋转中心标高位置。
[0011]进一步的，抗滑粧粧前水泥注浆范围为(b+0.4)mX3m的矩形区域，其中，b为粧身 宽度，水泥注浆孔在平面按照梅花型布置，水泥注浆孔的深度为粧前地面标高至粧身偏移 旋转中心位置标高，注浆孔孔径75~90cm，纵横向孔间距0.75m，注浆顺序先外后内。
[0012] 进一步的，对于同排多根产生倾斜变形的抗滑粧，须逐粧实施粧身倾斜复位纠偏 与加固。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明抗滑粧的复位纠偏与加固方法，将垂直钻孔掏土技 术、预应力锚索加载控制技术及工程注浆技术三者有效结合，通过在产生偏移的抗滑粧上 增设预应力锚索，使预应力锚索的锚固段进入稳定岩土内提供锚固力，在锚索外端头设置 反力装置，其次在粧身内侧施做垂直掏土孔，然后对锚索施加预应力，待粧身复位后对锚索 进行锁定，并对粧前土灌注水泥浆，最终达到对发生倾斜的抗滑粧进行复位纠偏和加固的 目的。本发明高效、可控、抗滑粧纠偏加固准确，纠偏完成后预应力锚索成为抗滑粧补强加 固的一部分，使纠偏加固资源得到了合理的利用和配置，节省了投资、减少了浪费，水泥注 浆可有效改善粧前岩土物理性能，提高粧前抗力，施工快速，成本较低且效果好。本发明同 时达到了对抗滑粧倾斜进行纠偏与加固的目的，较目前常用的对粧背岩土刷方卸载、拆除 倾斜变形抗滑粧后原位重新设粧、变形抗滑粧间或粧背增设抗滑粧等抗滑粧倾斜处治工程 手段，具有造价低、施工安全、工期短等诸多优点，另外，本发明技术实施后，使倾斜抗滑粧 得到纠偏，避免了粧身倾斜引起的粧身变形侵界问题。
【附图说明】 [0014] 图1.为本发明结构示意图； 图2.为本发明的粧头预应力锚索加载示意图； 图3.为本发明的锚索孔水平方向放射状图； 图4.为本发明的粧身立面锚索孔位布置示意图。
[0015]图中：1.抗滑粧;2.预应力锚索；3.锚斜托;4.锚具；5.限位板;6.压力传感器； 7.液压千斤顶;8.工作锚具;9.掏土孔;10.水泥注浆孔。
【具体实施方式】 [0016] 以下结合具体实施案例和附图对本发明在实现目标时所采用的技术手段和方法做进 一步解释说明。
[0017]如图1、图2所示，将本发明的技术手段和方法用于某边坡抗滑粧纠偏与加固工程 中，其具体实施步骤如下： 首先，根据抗滑粧1的设计抗滑推力值计算布设预应力锚索2的总张拉力T，再根据锚索 总张拉力T及锚索拉拔现场基本试验参数确定每孔预应力锚索设计拉力值锚索孔数、每 孔锚索钢绞线束数量、孔径等预应力锚索2的参数，预应力锚索2穿过抗滑粧1并深入粧背岩 土的稳定持力层中，在抗滑粧1上外锚头处现浇制作锚斜托3,锚斜托3的斜面须保证与预应 力锚索2的孔道轴线垂直;锚斜托采用C25混凝土现场浇筑，锚索注浆采用Μ30水泥砂浆，待 锚斜托3和锚索孔注浆水泥砂浆强度均达到设计要求后，在锚斜托3处依次安装锚具4、限位 板5、压力传感器6、液压千斤顶7和工作锚具8,通过液压千斤顶7连接的电动油栗先张拉加 载预应力锚索2设计吨位的10%;对预应力锚索2同步张拉加载每孔预应力锚索设计拉力值 f 10%的设计拉力后，暂停加载;然后在抗滑粧1的内侧开始掏土，掏土孔深度为孔底钻至粧 身理论旋转中心标高位置，掏土孔孔径75~300cm，掏土孔采用人工掏土或机械钻孔取土。 掏土孔9数量根据现场选择的掏土孔9孔径、粧身偏移情况计算确定，并保证掏土孔9不碰及 已施工的预应力锚索，掏土孔9分批进行，当掏土至预应力锚索2张拉测力系统的压力传感 器6和油压表值出现下降时停止掏土;再次对预应力锚索2按照每孔预应力锚索设计拉力值 f的0.25倍、0.5倍、0.75倍及最终设计荷载同步分级加载，加荷速度宜为50KN/min~ ΙΟΟΚΝ/min，每级持荷10分钟，加载过程中同步记录压力传感器6和油压表的读数，检算载荷 力的大小，实时观测抗滑粧1的倾斜复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚索2加荷值尚 未达到设计荷载值，而抗滑粧1回倾已经达到复位纠偏目标值时，表示预应力锚索2加载工 作完成；当锚索加荷值达到设计值并持荷〇 . 5小时，而抗滑粧1回倾尚未达到复位纠偏目标 值时，暂停预应力锚索2的加载，然后继续在抗滑粧1的内侧增加掏土孔9,当掏土至预应力 锚索2张拉测力系统的压力传感器6和油压表值出现下降时停止掏土，再次对预应力锚索2 进行同步分级加载，直至达到抗滑粧1的复位纠偏目标;复位纠偏完成后，为提尚粧如岩土 抗力，在粧前(b+0.4)mX3m的矩形区域内进行水泥注浆，其中b为粧身宽度，水泥注浆孔在 平面按照梅花型布置，水泥注浆孔的深度为粧前地面标高至粧身偏移旋转中心位置标高， 注浆孔孔径75~90cm，纵横向孔间距0.75m，注浆顺序先外后内。完成一根抗滑粧的纠偏加 固后依次进行下一根，直至完成全部倾斜抗滑粧的纠偏与加固。通过锁定复位纠偏过程中 的预应力锚索，以及粧前岩土的注浆工序，最终达到抗滑粧倾斜复位纠偏与加固。对于同排 多根产生倾斜变形的抗滑粧，须逐粧实施粧身倾斜复位纠偏与加固。
[0018] 预应力锚索由6~10根15.2高强度、低松弛的1860级钢绞线组成，锚固段为6 ~12m，锚索孔下俯角为15°~25°，孔径为130mm~150mm，锚索孔水平方向呈放射状由内向 外偏角度a为2°。预应力锚索孔位第一排布设在粧顶以下hi处，hi为0.5m，其余按照下排锚 索孔位距上排锚索孔位h2处，h2为2m的竖向间距布设，每排锚索一般布设2孔，对称布设与 抗滑粧立面轴两侧，加载时应对全部锚索孔同步进行张拉加载。
[0019] 实施例1 通过某边坡工点共设置16根抗滑粧，粧顶理论允许位移量为10cm，其中有8根粧顶位移 量大于理论允许位移量，采用本发明的方法用于某边坡抗滑粧纠偏与加固工程中，其具体 实施步骤如下： 抗滑粧1的悬臂长H=10m，抗滑粧1的设计抗滑推力值F=5000KN，锚索下俯角为θ=25°，利 用公式f= ;其中，F为抗滑粧设计抗滑推力值，τ为锚索总张拉力，η为粧 悬臂高，Θ为锚索下俯角，计算得锚索总张拉力Τ=2758.5ΚΝ，为简化操作并偏于安全，每孔锚 索设计拉力值1^=700 ΚΝ，布设4孔，合计锚索拉力值2800ΚΝ>Τ=2758·5ΚΝ;4孔预应力锚索2 成对布设在抗滑粧立面轴两侧，预应力锚索2穿过抗滑粧1并深入粧背岩土的稳定持力层 中，预应力锚索2的钢绞线束由7根OS15.2高强度、低松弛的1860级钢绞线绑扎组成，根据 现场锚索拉拔基本试验，确定案例中的锚索孔径采用130mm，锚固段长度采用10m，锚索孔注 浆水泥砂浆强度采用M30;锚索下索和注浆完成后，在抗滑粧1上外锚头处采用C25混凝土现 浇制作锚斜托3,锚斜托3的斜面须保证与预应力锚索2的孔道轴线垂直;待15天后，锚斜托3 混凝土和锚索孔注浆水泥砂浆强度均达到要求，在锚斜托3处依次安装锚具4、限位板5、压 力传感器6、液压千斤顶7和工作锚具8,通过液压千斤顶7连接的电动油栗先对4孔预应力锚 索2同步张拉加载设计拉力值f的10%，即70 KN;对4孔预应力锚索2同步张拉加载70 KN的 设计拉力后，暂停加载；然后在抗滑粧1的内侧开始掏土，掏土孔9数量根据公式 4; 長X 一 X :越你欠_ : + '2;... m...' . ：.毒 . 顶至粧身偏移旋转中心高度，f为掏土孔9直径，为掏土孔9深度，J为粧截面正面 宽度，上述单位均为m，Μ为掏土孔数，f值为折算系数考虑到锚索张拉过程中，粧背岩 土的压缩挤密，根据经验一般取值为0.35~0.45，抗滑粧1截面正面宽度为2m，侧面宽度为 3m，经测量粧顶位移Δ5· =0.48m，计算得職，根据现场情况，确定掏土孔9采用 机械成孔，掏土孔9直径=0.168m，掏土孔9深度&，掏土孔9深度等于翁:，考虑 0.5m的沉渣段，所以掏土孔9深度取i取0.4，将上述参数代入掏土孔9数量 计算公式，计算得n=8.3个，为便于实际操作，初步确定掏土孔9数量为8个，在粧背开始施做 掏土孔9,掏土孔9间距0.75m，并保证掏土孔9不碰及已施工的预应力锚索2,掏土孔9按照 "分批"的原则实施，当完成4个掏土孔时，预应力锚索2张拉数字测力系统的压力传感器6和 油压表值出现了下降，立即停止掏土;再次对预应力锚索2按照0.25、0.5倍、0.75倍及最终 设计荷载分级加载，加荷速度宜为50KN/min~ΙΟΟΚΝ/min，每级持荷10分钟，当加荷至最终 荷载值时，经观测发现抗滑粧1回倾至粧顶变形位移量为粧顶变形位移量仍 大于理论允许位移量，暂停预应力锚索2的加载;再次在粧背施做掏土孔9,当施做完成3个 掏土孔9时，预应力锚索2张拉测力系统的压力传感器6和油压表值再次出现了下降，立即停 止了掏土;再次对预应力锚索2按照0.25、0.5倍、0.75倍及最终设计荷载分级加载，加荷速 度宜为50KN/min~ΙΟΟΚΝ/min，每级持荷10分钟，当加荷至最终荷载值时，抗滑粧1回倾至粧 顶位移=0.08m，粧顶变形位移量小于理论允许位移量，实现了粧身复位纠偏目标，预 应力锚索2加载工作完成;预应力锚索2加载工作完成后，为提高粧前岩土抗力，在粧前2 · 4m X3m的矩形区域内布置水泥注浆孔10,水泥注浆孔10的孔径90cm，注浆孔深度为3.5m，注浆 孔深度为粧前地面标高至粧身偏移旋转中心位置标高，即注浆孔深度
，纵横向孔间距1.5m，平面梅花型布置，注浆顺序先外后内，完成注浆。完成一根抗滑粧 的纠偏加固后依次进行下一根，直至完成全部倾斜抗滑粧的纠偏与加固。通过锁定复位纠 偏过程中的预应力锚索，以及粧前岩土的注浆工序，最终达到抗滑粧倾斜复位纠偏与加固。
[0020] 通过该案例中抗滑粧倾斜复位纠偏与加固的试验证明，对产生倾斜变形的抗滑粧 工程采用该纠偏与加固方法是合理、安全、经济。该种方法不仅使抗滑粧工程得到了补强加 固，而且保证了粧前净空，特别是纠偏过程中使用的预应力锚索工程，纠偏完成后成为了抗 滑粧补强加固的一部分，使纠偏加固资源得到了合理的利用和配置，节省了投资、减少了浪 费，在公路、铁路及市政交通等工程领域具有广阔的应用前景。
[0021] 本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特征在于:包括如下步骤： ① 布设预应力锚索：根据抗滑粧（1)设计抗滑推力值F计算需布设的预应力锚索（2)总 张拉力值T，再根据锚索总张拉力值及锚索拉拔现场基本试验参数确定每孔预应力锚索张 拉力值I v、锚索孔数、孔径、每孔锚索钢绞线束数量，然后在产生倾斜变形的抗滑粧（1)上开 始安装预应力锚索(2)，预应力锚索(2)在粧立面轴两侧对称布设，预应力锚索(2)穿过抗滑 粧粧身并深入到抗滑粧粧背岩土的稳定持力层中，锚索下索完成后在锚索孔注水泥砂浆， 锚索下索和注浆完成后，在抗滑粧(1)上预应力锚索(2)的外锚头处采用混凝土现浇制作锚 斜托(3)，锚斜托(3)的斜面与预应力锚索(2)的孔道轴线垂直，待锚斜托混凝土和锚索孔内 水泥砂浆强度均达到要求，在锚斜托(3)处依次安装锚具(4)、限位板(5)、压力传感器(6)、 液压千斤顶(7)和工作锚具(8)，液压千斤顶(7)与电动油栗液压系统采用油管连接，由压力 传感器(6)及电动油栗上的油压表共同组成数字测力系统，通过液压千斤顶连接的电动油 栗对每一预应力锚索张拉加载每孔预应力锚索设计拉力值I v 10%的拉力； ② 设置掏土孔:在抗滑粧（1)的内侧开始掏土，掏土孔(9)数量根据现场选择的掏土孔 (9)孔径、粧身偏移情况计算确定，并保证掏土孔(9)不碰及已施工的预应力锚索（2)，掏土 孔(9)分批进行，掏土孔(9)孔径75~300cm，当掏土至预应力锚索（2)数字测力系统的压力 传感器(6)和油压表值出现下降时停止掏土； ③ 倾斜抗滑粧的复位纠偏与加固：再次对每一预应力锚索（2)按照每孔预应力锚索设 计拉力值Iv的0.25倍、0.5倍、0.75倍及最终设计荷载分级加载，加荷速度宜为50KN/min~ ΙΟΟΚΝ/min，每级持荷10分钟，加载过程中同步记录油压表和压力传感器的读数，检算载荷 力，实时观测抗滑粧的倾斜复位情况，及时反馈数据信息；当预应力锚索（2)加荷值尚未达 到设计荷载值，而抗滑粧（1)回倾已经达到复位纠偏目标值时，表示预应力锚索(2)加载工 作完成；当锚索加荷值达到设计值并持荷10分钟时，而抗滑粧回倾尚未达到复位纠偏目标 值时，暂停预应力锚索(2)加载，然后继续在抗滑粧（1)的内侧增加掏土孔(9)，当掏土至预 应力锚索(2)数字测力系统的压力传感器7和油压表值出现下降时停止掏土，再次对预应力 锚索进行分级加载，直至达到抗滑粧(1)的复位纠偏目标； ④ 布置水泥注浆孔:一根抗滑粧的复位纠偏完成后，在抗滑粧（1)前方的区域内布置水 泥注浆孔(4)，完成注浆，注入的水泥浆液充填粧前土的空隙和孔隙后形成复合体，完成一 根抗滑粧的纠偏加固后依次进行下一根，直至完成全部倾斜抗滑粧的纠偏与加固。2. 根据权利1要求所述的一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特征在于:预应力锚 索（2)孔位第一排布设在粧顶以下0.5m处，其余按照下排锚索孔位距上排锚索孔位2m的竖 向间距布设，每排锚索布设2孔，且呈对称布设与抗滑粧(1)立面轴两侧。3. 根据权利1要求所述的一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特征在于:预应力锚 索（2)由6~10根OS 15.2的1860级钢绞线组成，锚固段为6~12m，锚索孔下俯角为15°~ 25°，孔径为130mm~150mm，锚索孔水平方向呈放射状由内向外偏2°。4. 根据权利要求1-3任一项所述的一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特征在于： 掏土孔(9)采用人工掏土或机械钻孔取土，掏土孔(9)深度为孔底钻至粧身理论旋转中心标 尚位置。5. 根据权利4要求所述的一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特征在于：抗滑粧 (1)粧前水泥注衆范围为(b+0.4 )m X 3m的矩形区域，其中，b为粧身宽度，水泥注衆孔（10 )在 平面按照梅花型布置，水泥注浆孔(10)的深度为粧前地面标高至粧身偏移旋转中心位置标 高，注浆孔孔径75~90cm，纵横向孔间距0.75m，注浆顺序先外后内。6.根据权利要求1、2、3或5任一项所述的一种抗滑粧倾斜复位纠偏与加固方法，其特 征在于:对于同排多根产生倾斜变形的抗滑粧，须逐粧实施粧身倾斜复位纠偏与加固。
【文档编号】E02D37/00GK105887948SQ201610233430
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】张鹏元, 张志强, 戴楠, 于贵, 舒中文, 吴坤, 邹文龙, 张惠超
【申请人】中铁西北科学研究院有限公司西南分院