專(zhuān)利名稱(chēng)：高聚物多棱樁注漿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于邊坡防護(hù)及滑坡治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及公路邊坡防護(hù)、滑坡治理的高聚物多棱樁注漿方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較為頻繁的國(guó)家，每年因地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡和失蹤人數(shù)約占自然災(zāi)害總數(shù)的1/3，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億元人民幣。其中滑坡災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害中發(fā)生頻率和危害最大的一種，占地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生總數(shù)的50%-60%。大規(guī)模的滑坡災(zāi)害一旦發(fā)生，往往導(dǎo)致交通中斷、河道堵塞、廠(chǎng)礦被摧毀和村鎮(zhèn)被掩埋，造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展、人類(lèi)工程活動(dòng)日益加劇，滑坡災(zāi)害發(fā)生的頻率和規(guī)模亦呈逐年增加趨勢(shì)，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此，加強(qiáng)滑坡災(zāi)害的預(yù)防和控制工作，積極探索滑坡災(zāi)害處治的新材料、新技術(shù)和新裝備已成為當(dāng)前迫切需要解決的重要課題。滑坡是斜坡上的巖土體在重力作用下，沿著斜坡內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)軟弱面產(chǎn)生整體下滑的現(xiàn)象。誘發(fā)滑坡的因素是多方面的，邊坡巖土體的地質(zhì)構(gòu)造和物理力學(xué)性質(zhì)是決定其穩(wěn)定性的內(nèi)因，降雨、地下水位變化以及人類(lèi)工程活動(dòng)等是影響邊坡穩(wěn)定的外因?；碌男纬蛇^(guò)程往往是內(nèi)外素相互作用的結(jié)果。針對(duì)產(chǎn)生滑坡的主要誘因，目前常用的滑坡治理措施可概括為清除滑坡體、修建排水工程、滑帶土改良、減重反壓、修建支擋工程等5種方式。通過(guò)挖方作業(yè)一次性清除滑坡體適用于處理小型土質(zhì)邊坡，對(duì)于大型滑坡采用該方法則不經(jīng)濟(jì)；修建排水工程屬間接治理措施，通過(guò)在滑坡體內(nèi)外分別修建排水和截水系統(tǒng)，將地下水、地表水引排至天然溝谷，從而避免邊坡土體遇水軟化，強(qiáng)度降低而產(chǎn)生滑坡；滑帶土改良法是通過(guò)電滲、焙燒、化學(xué)注漿等方法改善滑帶巖土體的性質(zhì)， 提高其強(qiáng)度和抗滑能力，也屬于間接措施；減重反壓是通過(guò)在坡頂挖方卸載、在坡腳堆載反壓的方式，達(dá)到減小下滑力，提高抗滑力，改善邊坡穩(wěn)定狀況的目的，主要適用于中小型滑坡治理，設(shè)計(jì)施工簡(jiǎn)單，但僅涉及土方工程，采用該方法的前提條件是施工場(chǎng)地便于機(jī)械設(shè)備進(jìn)駐，否則采用人工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低；修建支擋工程是通過(guò)在滑坡體上建造支擋構(gòu)筑物來(lái)增加其抗滑能力，保證滑體穩(wěn)定。常用的支擋形式有抗滑擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨桿(或錨索)和抗滑樁。抗滑擋土墻修建于坡腳部位，適用于處治規(guī)模不大、下滑推力較小的滑坡；預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索主要用于巖質(zhì)邊坡加固，在土質(zhì)邊坡中由于難以形成有效錨固力因而較少使用；抗滑樁適用于不同規(guī)模的滑坡治理，應(yīng)用較為廣泛。在上述滑坡治理措施中，修建支擋結(jié)構(gòu)是最直接有效、涉及土方工程量最小的滑坡治理方法，其中抗滑樁憑借其抗滑能力大、樁位布置靈活、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)受到了工程技術(shù)人員的青睞?？够瑯兜臉扼w穿過(guò)滑動(dòng)面深入滑床內(nèi)部，利用樁與周?chē)鷰r土體的共同作用，把滑坡推力傳遞到穩(wěn)定地層，借助穩(wěn)定地層的錨固作用和被動(dòng)抗力，來(lái)平衡滑坡推力，達(dá)到改善滑坡?tīng)顟B(tài)、穩(wěn)定滑體的目的。
抗滑樁按施工方法可分為打入樁、鉆孔樁和挖孔樁，根據(jù)所用材料可分為木樁、鋼樁和鋼筋混凝土樁，其截面形狀有圓形、管形和矩形。與其他形式支擋結(jié)構(gòu)相比，抗滑樁具有許多顯著優(yōu)點(diǎn):(I)抗滑能力強(qiáng)，利用穩(wěn)定地層對(duì)樁體的嵌固作用產(chǎn)生抗力，比單純依靠自重抵御下滑力的擋土墻具有明顯優(yōu)勢(shì)；(2)樁位布置靈活，可設(shè)在滑坡體中最利于抗滑的部位，既可單獨(dú)使用，也可與錨桿、錨索等支擋結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用，將抗滑樁分排設(shè)置時(shí)，可將巨大滑坡體切割成若干分散單元體，對(duì)滑坡起到分而治之的效果；(3)適用性強(qiáng)，可用于不同規(guī)模和類(lèi)型的滑坡治理；(4)可通過(guò)開(kāi)挖樁孔，直接揭露校核地質(zhì)情況，修正原設(shè)計(jì)方案。盡管抗滑樁的優(yōu)點(diǎn)十分突出，但相對(duì)于滑坡治理工程的需求而言，仍然存在一些難以克服的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在:(I)施工過(guò)程中采用機(jī)械或人工挖孔，對(duì)邊坡擾動(dòng)較大，尤其是采用打入樁時(shí)，劇烈的振動(dòng)極易惡化滑坡?tīng)顟B(tài)；(2)機(jī)械挖孔需泥漿或水泥護(hù)壁，工序復(fù)雜，施工速度較慢，人工挖孔勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，難以滿(mǎn)足緊急搶險(xiǎn)任務(wù)的需要；(3)設(shè)備龐大，能耗高，適用性差，對(duì)于地形較陡的邊坡工程，機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大；(4)施工周期長(zhǎng)，物資消耗量大，成本高；(5)木樁及鋼管樁耐久性較差，水泥混凝土樁與土體彈性模量差別較大，變形協(xié)調(diào)能力弱，在滑體推力作用下易開(kāi)裂；(6)水泥混凝土樁施工過(guò)程產(chǎn)生大量廢液，廢料，污染環(huán)境。綜上所述，抗滑樁是目前廣泛應(yīng)用的滑坡治理措施，但現(xiàn)行抗滑樁施工技術(shù)存在對(duì)邊坡擾動(dòng)破壞較大、工期長(zhǎng)、造價(jià)高、施工不便等缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足當(dāng)前滑坡災(zāi)害預(yù)防和控制工作的迫切需要，因此發(fā)展便捷高效、經(jīng)濟(jì)適用的抗滑樁施工新材料、新技術(shù)及新裝備對(duì)于提升我國(guó)滑坡災(zāi)害治理水平、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。高聚物注漿技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的地基基礎(chǔ)快速加固技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化的特性，達(dá)到加固地基、填充脫空的目的。目前，高聚物注漿技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的地基加固和道路維修，國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)滑坡治理高聚物多棱樁注 漿方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有滑坡治理技術(shù)的不足，特別是現(xiàn)行抗滑樁技術(shù)造價(jià)高昂、施工速度慢、對(duì)邊坡擾動(dòng)大，不能滿(mǎn)足緊急搶險(xiǎn)任務(wù)的需要，提出了一種施工快捷、經(jīng)濟(jì)耐久、安全環(huán)保的高聚物多棱樁注漿方法。利用該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)土質(zhì)滑坡體的快速處治，為滑坡治理提供一種先進(jìn)、高效、安全、適用的新方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種高聚物多棱樁注漿方法，具體實(shí)施步驟如下:
(1)布置樁位:在需要處治的邊坡上，按設(shè)計(jì)布置樁位；
(2)制作多棱鉆具，樁位成孔:制作多棱鉆具，按照設(shè)計(jì)的樁位，依次在每一樁位處，使用靜力壓入裝備將多棱鉆具壓入至設(shè)計(jì)深度，形成多棱體樁孔；
(3)安裝注漿管:在樁孔中安裝注漿管，注漿管位于樁孔中央，注漿管出漿口深入樁孔底部；
(4)高聚物提升注漿:將高聚物提升注漿控制裝備放置到注漿管的孔上方，將注漿管放置入高聚物提升注漿控制裝備的導(dǎo)管固定裝置中，采用高聚物注漿系統(tǒng)通過(guò)注漿管向樁孔內(nèi)注射雙組份膨脹性高聚物材料，同時(shí)開(kāi)啟高聚物提升注漿控制裝備；
(5 )成樁:按設(shè)定速率向上提升注漿管，注射的雙組份膨脹性高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，自下而上填滿(mǎn)樁孔，膨脹擠密孔壁巖土，與周?chē)鷰r土充分結(jié)合，形成高聚物多棱樁。所述步驟(2)中多棱鉆具由鉆桿和均勻焊接在鉆桿圓周上的棱組成，鉆桿錐式探頭直徑D為40-80mm，棱為焊接有刃口的三角形鋼板，棱高H為100-400mm，棱的底邊與鉆桿的夾角α為30-45度，棱厚度T為10-30mm。所述多棱鉆具為三棱鉆具或四棱鉆具。本發(fā)明根據(jù)工程地質(zhì)特點(diǎn)，制出一種具有三棱或四棱的多棱成孔鉆具，采用靜力壓孔方式，在滑坡體中靜力壓出多棱體樁孔，然后向多棱體樁孔中注射雙組份膨脹性高聚物注漿材料，高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，填充多棱體樁孔，粘結(jié)擠密周?chē)鷰r土體，形成具有較強(qiáng)抗滑能力的高聚物多棱樁。與現(xiàn)行邊坡治理抗滑樁技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)無(wú)水反應(yīng)，適用性強(qiáng)。該發(fā)明構(gòu)建的高聚物多棱樁，能夠快速構(gòu)筑抗滑支擋結(jié)構(gòu)體系，尤其適用于大中小型滑坡災(zāi)害搶險(xiǎn)。無(wú)水反應(yīng)高聚物材料不干縮，具有較強(qiáng)的抗拉性能和抗振抗裂性能，體積膨脹率大，樁體形態(tài)飽滿(mǎn)，能完全填充樁孔，不僅適用于一般巖土環(huán)境，而且適用于水泥基材料不適宜的邊坡防護(hù)和滑坡治理；
(2)抗拔、抗剪力高。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多棱樁相比于圓形、矩形截面樁增大了樁與周?chē)馏w的接觸面積，顯著提高了樁的抗拔和抗剪能力。(3)對(duì)邊坡擾動(dòng)較小。采用靜壓成孔、無(wú)水注漿方式，施工過(guò)程對(duì)原邊坡擾動(dòng)較小。(4)施工快捷，·不需養(yǎng)生。鉆孔、提升注漿連續(xù)作業(yè)，施工快捷；材料反應(yīng)后15分鐘即形成90%左右的強(qiáng)度，不需養(yǎng)生。(5)經(jīng)濟(jì)。與現(xiàn)行抗滑樁技術(shù)相比，高聚物注漿多棱樁技術(shù)可節(jié)省造價(jià)50%。(6)施工方便。高聚物注漿系列化裝備適應(yīng)于不同場(chǎng)地，進(jìn)場(chǎng)方便，施工用電量小。(7)耐久性好。高聚物注漿材料性能穩(wěn)定,無(wú)污染,柔韌性好,與巖土體緊密粘合，協(xié)調(diào)變形，滲透系數(shù)小，長(zhǎng)期埋入地下具有良好的抵抗化學(xué)溶劑腐蝕和抗?jié)B性能。因此，本發(fā)明研發(fā)高聚物多棱樁注漿方法在邊坡治理中具有諸多優(yōu)勢(shì)。與現(xiàn)行的技術(shù)相比，高聚物多棱樁注漿方法又是一套全新的技術(shù)，主要表現(xiàn)在:
(I)在成樁材料和成樁理念方面:高聚物多棱樁注漿方法從柔性成樁理念出發(fā)，采用的是無(wú)水反應(yīng)高分子聚合物新型注漿材料，具有安全環(huán)保、輕質(zhì)耐久、膨脹率高、抗?jié)B性好、早強(qiáng)等特點(diǎn)。構(gòu)建的高聚物多棱樁是柔性體，與土體緊密膠結(jié)，變形協(xié)調(diào)，抗?jié)B抗裂性能好。(2)在處治機(jī)理方面:高聚物多棱樁注漿方法利用高聚物材料反應(yīng)后的膨脹力將樁孔填充并膨脹擠密孔壁巖土，與周?chē)鷰r土充分結(jié)合形成高聚物多棱樁支擋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定滑坡體。(3)在施工方式方面:通過(guò)靜力壓入多棱鉆具成孔、高聚物提升注漿的方式形成高聚物多棱樁，施工方便快捷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滑坡體的快速處治，對(duì)邊坡擾動(dòng)較小。(4)在樁體形態(tài)構(gòu)造方面:突破了現(xiàn)行抗滑樁普遍采用的圓形、矩形截面形式，創(chuàng)新性地提出了多棱樁體的概念，提高了樁的抗拔、抗剪能力。綜上所述，本發(fā)明無(wú)論從成樁材料、成樁理念、處治機(jī)理、施工方式還是樁體形態(tài)構(gòu)造等方面都和現(xiàn)行抗滑樁技術(shù)明顯不同，具有適應(yīng)性強(qiáng)、快捷、輕質(zhì)、高韌、經(jīng)濟(jì)、耐久等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。


圖1為高聚物多棱樁成孔多棱鉆具立面圖。圖2為高聚物多棱樁成孔多棱鉆具俯視圖。圖3為靜力壓入成孔示意圖。圖4為高聚物提升注漿示意圖。圖5為高聚物多棱樁剖面圖。圖6為高聚物多棱樁俯視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種高聚物多棱樁注漿方·法，具體實(shí)施步驟如下:
(1)布置樁位:在需要處治的邊坡上，按設(shè)計(jì)布置樁位；
(2)制作三棱鉆具，樁位成孔:制作三棱鉆具1，三棱鉆具I由鉆桿1-1和均勻焊接在鉆桿1-1圓周上的三個(gè)棱1-2組成，鉆桿錐式探頭直徑D為40-80mm，直徑D可以為40 mm、50 mm >65 mm >75 mm或80 mm,即40_80mm之間任意值,棱為焊接有刃口的三角形鋼板,棱高 H 為 100-400mm，棱高 H 可以為 100 mm ,200 mm、350 mm 或 400 mm，即 100_400mm 之間任意值，棱的底邊與鉆桿的夾角α為30-45度，棱厚度T為10-30mm，三棱鉆具相鄰棱之間夾角β為120度；按照設(shè)計(jì)的樁位，依次在每一樁位處，使用靜力壓入裝備2將三棱鉆具I壓入至設(shè)計(jì)深度，形成三棱體樁孔；
(3)安裝注漿管:在樁孔3中安裝注漿管4，注漿管4位于樁孔3中央，注漿管4出漿口深入樁孔3底部；
(4)高聚物提升注漿:將高聚物提升注漿控制裝備5放置到注漿管4的孔上方，將注漿管4放置入高聚物提升注漿控制裝備5的導(dǎo)管固定裝置中，采用高聚物注漿系統(tǒng)通過(guò)注漿管4向樁孔3內(nèi)注射雙組份膨脹性高聚物材料6，同時(shí)開(kāi)啟高聚物提升注漿控制裝備5 ；
(5)成樁:按設(shè)定速率8cm/s向上提升注漿管，注射的雙組份膨脹性高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，自下而上填滿(mǎn)樁孔，膨脹擠密孔壁巖土，與周?chē)鷰r土充分結(jié)合，形成高聚物三棱樁7。實(shí)施例2
一種高聚物多棱樁注漿方法，具體實(shí)施步驟如下:
(1)布置樁位:在需要處治的邊坡上，按設(shè)計(jì)布置樁位；
(2)制作四棱鉆具，樁位成孔:制作四棱鉆具，四棱鉆具由鉆桿和均勻焊接在鉆桿圓周上的四個(gè)棱組成，鉆桿錐式探頭直徑D為40-80mm,直徑D可以為40 mm、50 mm >65 mm >75mm或80 mm,即40-80mm之間任意值；棱為焊接有刃口的三角形鋼板,棱高H為100-400mm,棱高H可以為100 mm >200 mm、350 mm或400 mm,即100-400mm之間任意值,棱的底邊與鉆桿的夾角α為30-45度，棱厚度T為10-30mm，四棱鉆具相鄰棱之間夾角90度；按照設(shè)計(jì)的樁位，依次在每一樁位處，使用靜力壓入裝備2將四棱鉆具壓入至設(shè)計(jì)深度，形成四棱體樁孔；
(3)安裝注漿管:在樁孔3中安裝注漿管4，注漿管4位于樁孔3中央，注漿管4出漿口深入樁孔3底部；
(4)高聚物提升注漿:將高聚物提升注漿控制裝備5放置到注漿管4的孔上方，將注漿管4放置入高聚物提升注漿控制裝備5的導(dǎo)管固定裝置中，采用高聚物注漿系統(tǒng)通過(guò)注漿管4向樁孔3內(nèi)注射雙組份膨脹性高聚物材料6，同時(shí)開(kāi)啟高聚物提升注漿控制裝備5 ；
(5)成樁:按設(shè)定速率8cm/s向上提升注漿管，注射的雙組份膨脹性高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，自下而上填滿(mǎn)樁孔，膨脹擠密孔壁巖土，與周?chē)鷰r土充分結(jié)合，形成高聚物四 棱樁。
權(quán)利要求
1.一種高聚物多棱樁注漿方法，其特征在于:具體實(shí)施步驟如下: (1)布置樁位:在需要處治的邊坡上，按設(shè)計(jì)布置樁位； (2)制作多棱鉆具，樁位成孔:制作多棱鉆具，按照設(shè)計(jì)的樁位，依次在每一樁位處，使用靜力壓入裝備將多棱鉆具壓入至設(shè)計(jì)深度，形成多棱體樁孔； (3)安裝注漿管:在樁孔中安裝注漿管，注漿管位于樁孔中央，注漿管出漿口深入樁孔底部； (4)高聚物提升注漿:將高聚物提升注漿控制裝備放置到注漿管的孔上方，將注漿管放置入高聚物提升注漿控制裝備的導(dǎo)管固定裝置中，采用高聚物注漿系統(tǒng)通過(guò)注漿管向樁孔內(nèi)注射雙組份膨脹性高聚物材料，同時(shí)開(kāi)啟高聚物提升注漿控制裝備； (5 )成樁:按設(shè)定速率向上提升注漿管，注射的雙組份膨脹性高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，自下而上填滿(mǎn)樁孔，膨脹擠密孔壁巖土，與周?chē)鷰r土充分結(jié)合，形成高聚物多棱樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高聚物多棱樁注漿方法，其特征在于:所述步驟(2)中多棱鉆具由鉆桿和均勻焊接在鉆桿圓周上的棱組成，鉆桿錐式探頭直徑D為40-80mm，棱為焊接有刃口的三角形鋼板，棱高H為100-400mm，棱的底邊與鉆桿的夾角α為30-45度，棱厚度T 為 10_30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高聚物多棱樁注漿方法，其特征在于:所述多棱鉆具為三棱鉆具或四棱鉆具?！?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及公路邊坡防護(hù)、滑坡治理的高聚物多棱樁注漿方法，具體實(shí)施步驟如下(1)布置樁位；(2)制作多棱鉆具，樁位成孔；(3)安裝注漿管；(4)高聚物提升注漿；(5)成樁。本發(fā)明根據(jù)工程地質(zhì)特點(diǎn)，制出一種具有三棱或四棱的多棱成孔鉆具，采用靜力壓孔方式，在滑坡體中壓出多棱體樁孔，然后向多棱體樁孔中注射雙組份膨脹性高聚物注漿材料，高聚物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后體積迅速膨脹并固化，填充多棱體樁孔，粘結(jié)擠密周?chē)鷰r土體，形成具有較強(qiáng)抗滑能力的高聚物多棱樁。本發(fā)明具有無(wú)水反應(yīng)、適應(yīng)性強(qiáng)、抗拔抗剪力高、對(duì)邊坡擾動(dòng)小、施工快捷、經(jīng)濟(jì)、耐久等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E02D15/04GK103233473SQ201310134919
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者王復(fù)明, 張蓓, 李曉龍, 陳洪良, 趙線(xiàn)峰 申請(qǐng)人:河南博特工程防護(hù)有限公司