重慶交通科研設(shè)計(jì)院

1、西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目合同號(hào)：2001-318-000-25邊坡加固施工工藝與施工控制技術(shù)研究研究報(bào)告（簡(jiǎn)本）完成單位：云南昆石高速公路建設(shè)指揮部重慶交通科研設(shè)計(jì)院參加單位：云南省公路科學(xué)技術(shù)研究所二四年三月中文題名邊坡加固施工工藝與施工控制技術(shù)研究英文題名Research on Construction and Control Technology for Reinforcing Slope交通編號(hào)項(xiàng)目來源交通部分 類 號(hào)U41起止年限2001.92004.3第一完成單位云南昆石高速公路建設(shè)指揮部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人夏保祥（高級(jí)工程師）報(bào)告撰寫人夏保祥（高級(jí)工程師）陳謙應(yīng)(研究員)李桓興(高級(jí)工程)項(xiàng)目

2、主要參加人員陳謙應(yīng)（研究員）李桓興（高級(jí)工程師）馬萬權(quán)（高級(jí)工程師）柴賀軍（研究員）沈康?。ǜ呒?jí)工程師）楊建國（副研究員）張世?。ǜ呒?jí)工程師）劉茂光（研究員）俞韶秋（工程師）唐勝傳（副研究員）賈學(xué)明（助研）張 亮（高級(jí)工程師）陳 贊（副研究員）高金榮（工程師）胡承強(qiáng)（工程師）喻自祥（工程師）王 輝（助工）賴思靜（助研）肖文（工程師）張紹成（工程師）鄧旭東（助工）陶麗娜（助研）主題詞邊坡加固 施工工藝 施工控制關(guān)鍵詞錨固體系 樁身預(yù)應(yīng)力抗滑樁 壓力灌漿 LFZ活化劑 中文摘要：在廣泛收集國內(nèi)外相關(guān)研究成果和大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料基礎(chǔ)上，項(xiàng)目針對(duì)邊坡加固施工工藝和施工控制技術(shù)中的關(guān)鍵問題，從邊坡變形破

3、壞機(jī)制入手，對(duì)邊坡開挖的過程進(jìn)行了物理數(shù)值模擬，為邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和治理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)錨桿和錨索加固機(jī)理進(jìn)行了模擬研究，提出了錨固選型的方法，研制了錨索和錨桿施工防腐材料，建立了錨桿施工質(zhì)量無損檢測(cè)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。首次提出了樁身施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力抗滑樁，提出了預(yù)應(yīng)力抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和合理構(gòu)造型式，確定了預(yù)應(yīng)力抗滑樁的施工控制工藝。開發(fā)出了廉價(jià)、穩(wěn)定的水泥水玻璃漿液和新型水泥粘土漿液巖土灌漿材料和適用與新型水泥粘土漿液的LFG活化劑。提出了壓力灌漿加固邊坡設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南以及錨桿、錨索加固邊坡設(shè)計(jì)與施工指南。開發(fā)了基于GIS 的“云南昆石高速公路邊坡病害防止管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)”。英文摘要：Based

4、 on the comprehensive collecting of the related research progress and abundant field investigation data, physical simulation has been carried out in this project to obtain the key construct and control technique in reinforcing slope through deformation failure mechanism. The achievement provides bas

5、is for stability evaluation and design for slope reinforcement.The reinforcement mechanism of bolt and stay rope is simulated, as a result select criterion and antisepsis methods are put forward altogether.The interior prestressed anti-slide pile is designed firstly, at the same time design procedur

6、e and construct technique are set up.New grouting serum and LFG activation are developed for reinforcing slope by grouting.Slope disease treatment management and evaluation system for Kun-Shi freeway is developed based on GIS which integrate data management, evaluation and forecast, stability calcul

7、ation, prevention and cure slope disease and provide powerful tool for slope disease treatment.1 項(xiàng)目概況“邊坡加固施工工藝與施工控制技術(shù)研究”是2001年交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目（合同編號(hào)2001-318-000-25），項(xiàng)目由云南昆石高速公路建設(shè)指揮承擔(dān)，重慶交通科研設(shè)計(jì)院、云南省公路科學(xué)技術(shù)研究所參加完成，項(xiàng)目總研究經(jīng)費(fèi)為420萬元，項(xiàng)目執(zhí)行起止期限為2001年9至2004年3月。在山區(qū)高等級(jí)公路的修建過程中，最為普遍和突出的問題就是邊坡的穩(wěn)定性問題。為防止地質(zhì)災(zāi)害和保護(hù)環(huán)境，就必需要對(duì)邊坡

8、進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幹巍＿吰碌募庸烫幹?，有多種不同的方法和措施，大量的工程實(shí)踐證明，許多經(jīng)加固處治后的邊坡仍然發(fā)生變形破壞，其原因之一是處治方法不對(duì)，處治措施不得力，原因之二是由于施工方法不當(dāng)，施工工藝達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量得不到保證。因此，針對(duì)具體工程，不失時(shí)機(jī)地開展邊加固施工工藝與施工控制研究，對(duì)保證邊坡穩(wěn)定，防止邊坡坍塌、滑動(dòng)等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)環(huán)境效益。有鑒于此，本項(xiàng)目依托于云南省昆（明）石（林）高速公路開展研究，項(xiàng)目旨在解決邊坡加固施工工藝與施工控制關(guān)鍵技術(shù)問題。項(xiàng)目以研究邊坡變形破壞機(jī)制及其演變規(guī)律為基本出發(fā)點(diǎn)，研究開發(fā)出具有廣泛應(yīng)用前景的邊坡加固新方法、新

9、工藝、新材料和新產(chǎn)品，以及與之配套的施工工藝，施工質(zhì)量檢測(cè)與控制方法。形成一類產(chǎn)品（巖土灌漿材料產(chǎn)品）、一套工藝（邊坡施工工藝與加固工藝）和一套體系（邊坡加固質(zhì)量保證體系）等三大成果。使我國邊坡加固技術(shù)邁上一個(gè)新臺(tái)階，達(dá)到節(jié)約工程投資，提高工程施工及運(yùn)行質(zhì)量的目的。根據(jù)以上認(rèn)識(shí)，本項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容和目標(biāo)如下：1）邊坡變形破壞機(jī)制及開挖過程模擬研究 （1）邊坡變形破壞特征集發(fā)展演化規(guī)律研究 （2）邊坡開挖過程模擬研究2） 錨桿、錨索質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)研究 （1）錨桿、錨索加固邊坡效果評(píng)價(jià)及型式選擇 （2）錨桿、錨索防腐技術(shù)開發(fā) （3）錨固段質(zhì)量檢測(cè)研究3）預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究 （1）

10、預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法 （2）預(yù)應(yīng)力抗滑樁合理構(gòu)造型式 （3）預(yù)應(yīng)力抗滑樁施工工藝（4）預(yù)應(yīng)力抗滑樁的質(zhì)量及檢測(cè)4）壓力灌漿加固邊坡的施工工藝研究與材料開發(fā) （1）廉價(jià)灌漿材料及特殊灌漿材料開發(fā) （2）灌漿施工工藝及漿液跑、漏控制技術(shù)研究 （3）灌漿質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)及檢測(cè)方法2 研究方法和技術(shù)路線本項(xiàng)目研究的主要目的在于解決工程中的實(shí)際問題，同時(shí)必需要在邊坡加固施工工藝與施工控制方面有所創(chuàng)新。為此采用的總體技術(shù)方案主要是通過調(diào)查研究總結(jié)分析已有的研究成果和技術(shù)資料，采用現(xiàn)代新的理論和方法以及技術(shù)手段，建立適宜邊坡變形破壞分析理論和方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)體示范工程，開展邊坡加固新方法、新材料及其應(yīng)用技術(shù)

11、、檢測(cè)、評(píng)價(jià)方法研究。研究執(zhí)行的技術(shù)路線如圖11所示：邊坡工程質(zhì)地條件研究地形地貌邊坡變形破壞物理模擬研究巖土物理力學(xué)性質(zhì)邊坡地質(zhì)模型建立邊坡巖土體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究邊坡變形破壞特征調(diào)查研究邊坡巖體結(jié)構(gòu)研究邊坡變形破壞機(jī)制及防治效果研究邊坡加固主要型式及關(guān)鍵技術(shù)研究錨桿、錨索質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)壓力灌漿加固邊坡的工藝與材料開發(fā)預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究邊坡變形破壞特征及變形演化規(guī)律邊坡開挖過程和加固效果物理模擬邊坡變形破壞和加固效果數(shù)值模擬物理地質(zhì)現(xiàn)象圖11 研究技術(shù)路線3 課題各專題開展的研究工作3.1變形破壞機(jī)制及開挖過程模擬通過對(duì)西南地區(qū)典型邊坡工程的調(diào)查，結(jié)合示范工程，選擇了具有代表性

12、的三類邊坡，均質(zhì)土質(zhì)滑坡、緩傾角順層邊坡、具有軟弱基座的逆向邊坡，研究了不同邊坡的破壞類型，分析了不同類型邊坡所適應(yīng)的加固處治措施；采用底摩擦試驗(yàn)，對(duì)典型邊坡在開挖前、開挖后及加固處治后的變形破壞機(jī)制和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與研究；采用二維離散元對(duì)邊坡開挖前、開挖過程中邊坡變形破壞機(jī)制和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與研究，對(duì)邊坡的防治效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過對(duì)邊坡變形破壞機(jī)制的物理數(shù)值模擬研究，為邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算模式和計(jì)算方法的建立，提供了可靠的依據(jù)。圖1 室內(nèi)底摩擦試驗(yàn)儀（邊坡變形破壞機(jī)理研究）圖2 邊坡巖土體試驗(yàn)大型直剪儀（1×1m） 3.2 錨桿、錨索質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)研究專題系統(tǒng)地研究了公路邊坡

13、錨固體系的分類、使用情況、使用特點(diǎn)等方面的內(nèi)容。通過對(duì)錨固段的內(nèi)力分布形式、節(jié)理，邊坡錨固機(jī)理、預(yù)置錨固體系加固效果的研究，提出了公路邊坡錨固體系的選型設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了防腐蝕的聚合物砂漿材料，提出了反射波檢測(cè)錨固體系質(zhì)量的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了大量的示范工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)施，加快了工程實(shí)施進(jìn)度，降低了工程成本。3.3 預(yù)應(yīng)力抗滑樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究進(jìn)行了三維預(yù)應(yīng)力抗滑樁的加固機(jī)理、應(yīng)力應(yīng)變特征研究，提出了預(yù)應(yīng)力抗滑樁和普通抗滑樁的加固機(jī)理對(duì)比分析成果。建立了預(yù)應(yīng)力抗滑樁計(jì)算方法、并研究相應(yīng)的計(jì)算流程和主要計(jì)算程序；提出矩形和梯型兩種斷面抗滑樁的合理構(gòu)造形式、施工工藝和主要技術(shù)保證措施； 初步開發(fā)

14、出預(yù)應(yīng)力抗滑樁快速質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。 通過實(shí)體示范工程的研究，分析了預(yù)應(yīng)力抗滑樁在工程處治中的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)等綜合應(yīng)用技術(shù)。在昆石公路兩個(gè)滑坡加固實(shí)體示范處治工程中，采用預(yù)應(yīng)力抗滑樁結(jié)構(gòu)形式節(jié)約了整個(gè)抗滑樁工程造價(jià)的27%。3.4 壓力灌漿加固邊坡的施工工藝研究與材料開發(fā)結(jié)合我國高等級(jí)公路建設(shè)和維修中采用的注漿工藝、注漿設(shè)備和注漿材料等方面存在的問題和不足，開發(fā)了新型的水泥水玻璃、水泥粘土和水泥粉煤灰等無機(jī)漿液，以及Lfz活化劑等廉價(jià)灌漿材料。對(duì)以上幾種新型漿液的開發(fā)研究和應(yīng)用、水泥類漿液的穩(wěn)定性問題、Lfz活化劑以及壓力灌漿的灌漿段孔口的有效密封裝置（止?jié){袋）的研制和應(yīng)用情況進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，

15、提出了相應(yīng)的施工工藝并分析了其經(jīng)濟(jì)性。 圖3 壓力灌漿漿材配方及性能檢驗(yàn) 圖4 通車一年后昆石路k22+900右邊綠化后效果圖 圖5 昆石路k61滑坡全貌通車一年后處治效果圖 圖6 昆石公路K45邊坡加固示范工程圖7 昆石公路K45經(jīng)過邊坡加固處治，通車一年后的現(xiàn)狀4 項(xiàng)目研究主要技術(shù)成果（1）通過對(duì)前人研究成果的總結(jié)和對(duì)西南地區(qū)典型路段典型邊坡工程的調(diào)查，結(jié)合示范工程，選擇了具有代表性的三類邊坡，均質(zhì)土質(zhì)滑坡、緩傾角順層邊坡、具有軟弱基座的逆向邊坡，研究了不同邊坡的破壞類型，分析了不同類型邊坡所適應(yīng)的加固處治措施。（2）對(duì)于不同類型的邊坡，通過野外調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)，概化出三類邊坡的地質(zhì)力學(xué)模型

16、，采用底摩擦試驗(yàn)，對(duì)典型邊坡在開挖前、開挖后及加固處治后的變形破壞機(jī)制和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與研究，通過研究認(rèn)為底摩擦試驗(yàn)和離散單元法是邊坡尤其是節(jié)理化邊坡變形破壞機(jī)制、開挖過程和加固效果研究的有效方法，為邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和治理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（3）通過調(diào)查分析，總結(jié)目前公路邊坡中主要應(yīng)用的錨固形式，分析各種錨固結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)，研究了節(jié)理邊坡錨固機(jī)理，以及錨固體系整體效應(yīng)、群錨效應(yīng)，建立了公路邊坡錨固體系的選型方法，確定了錨固體系設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。（4）建立了預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法和預(yù)應(yīng)力錨索的主要結(jié)構(gòu)和構(gòu)造措施，基于現(xiàn)有規(guī)范對(duì)錨固體系結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上開發(fā)出了聚合物砂漿材料。（5）從理論上分析了錨

17、桿的錨固缺陷可以用反射波法進(jìn)行量測(cè)的原理，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢測(cè)試驗(yàn)，建立了反射波法測(cè)試錨桿的理論基礎(chǔ)和測(cè)試方法，并提出了評(píng)價(jià)錨桿錨固質(zhì)量的工程分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。（6）通過對(duì)預(yù)應(yīng)力抗滑樁的加固機(jī)理、應(yīng)力應(yīng)變特征研究，提出了預(yù)應(yīng)力抗滑樁和普通抗滑樁的加固機(jī)理對(duì)比分析成果。建立了預(yù)應(yīng)力抗滑樁計(jì)算方法、并研究相應(yīng)的計(jì)算流程和主要計(jì)算程序，提出了矩形和梯型斷面兩種抗滑樁的合理構(gòu)造形式、施工工藝和主要技術(shù)保證措施，初步開發(fā)出預(yù)應(yīng)力抗滑樁快速質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。（7）開發(fā)出了廉價(jià)、穩(wěn)定的水泥水玻璃漿液和新型水泥粘土漿液巖土灌漿材料，和適用于新型水泥粘土漿液的LFZ活化劑，通過工程試驗(yàn)提出了邊坡巖土灌漿加固施工工藝和質(zhì)量檢測(cè)方法。（