基于控制性水泥注浆的高边坡新型支护系统和实施方法技术方案

基于控制性水泥注浆的高边坡新型支护系统和实施方法，该系统包括膜袋注浆桩支护子系统和膜袋注浆桩子系统；膜袋注浆桩支护子系统包括抗压主膜袋桩、抗拔膜袋桩；膜袋注浆桩子系统包括注浆管、膜袋、止浆阀、管底堵头、注浆泵接头；注浆管顶端与注浆泵接头连接，底端设置管底堵头封堵；注浆管沿长度方向分段并在分段连接处设置止浆阀；膜袋通过轧带绑扎于注浆管表面。本发明专利技术结构合理、受力更直接，工艺简单、施工设备小且易操作，施工便捷高效，扰动小；更能适应复杂地质、复杂水文环境；可实现加固、止水、支护一体化；更生态、更环保、对边坡景观影响小；适应性强、适用范围广；属于多学科技术的集合，更容易更新升级，更符合技术发展方向。向。向。

【技术实现步骤摘要】
基于控制性水泥注浆的高边坡新型支护系统和实施方法


[0001]本专利技术涉及一种系统及其实施方法，尤其是涉及一种基于控制性水泥注浆的高边坡新型支护系统和实施方法。涉及岩土工程和地下工程领域，具体为基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护


技术介绍

[0002]高边坡容易产生滑坡、垮塌等地质灾害。当土体密实度低、强度低时，高边坡的防护成本高。当土体孔隙率大时，存在造成水资源流失的止水防水难题。传统的边坡加固注浆技术容易串浆，跑浆，漏浆，造成的坡面植被破坏，影响自然景观。
[0003]同领域中的现有支护技术存在的问题：（1）结构复杂，受力传力路径不明确。基本上属于被动防护，完全依靠结构自身强度及稳定性维持边坡稳定，一旦支护结构发生破坏或失稳，将引起边坡失稳灾害。
[0004]（2）工艺繁琐、需大型设备，施工效率不高且施工扰动大。基本上需要采用大型施工设备进行钻孔、混凝土浇筑等诸多工序，施工时设备的强烈振动引起边坡土体扰动；同时，受制于有限的施工场地，施工效率低。
[0005]（3）难以适应复杂地质和水文环境。基本上是以边坡加固或支护为目标，辅以其他防排水设施降低地下水的影响。当面临复杂水文条件时，由于现有技术将无法有效处理地下水，对支护结构的耐久性产生较大影响，进而影响边坡整体稳定性。
[0006]（4）方法单一，效果较差。基本上是利用天然石材或混凝土材料，往往需要较大断面满足受力要求，在环境因素影响下将出现开裂、腐蚀等病害，影响外观及支护效果。
[0007]（5）容易造成对生态环境、坡面景观的直接或间接破坏。支护结构所使用的材料，其开采、制造、运输和施工、维护等环节时间长、需要耗费大量的资源和能源，不利于节能减排，且存在明显的环境污染大，破坏动植物的生存环境，生物多样性遭受威胁。
[0008]（6）成本高昂。支护结构的材料制作、运输、施工、维护成本极其高昂且呈上升趋势，面对日趋多变的气候环境，其风险成本也不断升高。
[0009]（7）适用范围有限且逐渐收窄。因施工难度大、风险高，见效慢、成本急剧攀升等原因，导致应用场景逐渐消失；其庞大笨重的支护结构，复杂的施工工艺，难以和其它系统兼容。
[0010]（8）理念老化，基本无法更新升级，背离技术发展方向。技术基本已停滞，面对当今及未来气候环境复杂多变的新条件，面临更多的新挑战。随着材料及施工成本的不断攀升和生态环保要求愈加严厉，现有技术将难以为继。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护技术，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统，包括膜袋注浆桩支护子系统和膜袋注浆桩子系统；其特征为：所述膜袋注浆桩支护子系统：由抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2组成，并根据桩顶排水特征形成不同的膜袋注浆桩支护方式；所述膜袋注浆桩子系统：是在输浆管5外侧捆扎膜袋6，通过输浆管5向膜袋6内加注水泥浆液，并充填膜袋6。膜袋6随着水泥浆液持续填充而不断膨胀，直至饱满，形成与膜袋6直径相当的圆柱体。优选为：当桩顶设有边沟、截水沟等排水设施时，将抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2连接于排水设施4底部，形成膜袋注浆桩支护方式1；当桩顶无排水设施时，将抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2连接后锚固于端部锚固体3，形成膜袋注浆桩支护方式2。抗压主膜袋桩1沿接近滑动面轨迹线切线方向施作，抗拔膜袋桩2与抗压主膜袋桩呈一定角度施作，抗压主膜袋桩1桩体的轴向承载力分力和桩身抗剪承载力抵抗滑动面的剪力，抗拉膜袋桩2约束抗压主膜袋桩1桩端的位移。
[0013]优选为：在注浆压力的持续作用下，通过膜袋6滤排水，水泥浆液快速凝结、硬化，形成致密水泥结石体并成圆柱状桩体。同时，在膜袋膨胀过程中对周边土层挤压密实，桩与土层形成粘抱一体的复合型受力体，膜袋注浆桩与周边挤密加固土体共同受力，起到支护、加固和防渗的多重作用。膜袋注浆桩内置钢管与浇筑的混凝土形成特殊的钢筋混凝土，提高膜袋桩轴向抗压能力及斜截面抗剪能力。
[0014]优选为：所述膜袋注浆桩支护子系统包括抗压主膜袋桩1、抗拔膜袋桩2；当桩顶上设有排水设施时，所述抗压主膜袋桩1、抗拔膜袋桩2连接于排水设施4底部组成膜袋注浆桩支护方式1；当桩顶上无排水设施时，所述抗压主膜袋桩1、抗拔膜袋桩2连接后与端部锚固体3锚固组成膜袋注浆桩支护方式2。
[0015]优选为：所述膜袋注浆桩子系统包括注浆管5、膜袋6、止浆阀9、管底堵头10、注浆泵接头12；所述注浆管5顶端与注浆泵接头12连接，底端设置管底堵头10封堵；所述注浆管5沿长度方向分段并在分段连接处设置止浆阀9；所述膜袋6通过轧带8绑扎于注浆管5表面。
[0016]优选为：所述注浆管5表面按一定间距梅花形设置注浆花眼11。
[0017]优选为：所述膜袋6外侧设置塑料排水板7。
[0018]本专利技术还公开一种基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统的实施方法，包括上述的高边坡新型支护系统，其特征在于：步骤1：采用钻机在土体中钻孔，钻孔孔径约为1/3D
‑
1/4D，其中D为膜袋注浆桩直径；步骤2：用扎带间隔将膜袋绑扎于带有注浆孔的注浆管外，并放入钻孔内，根据地下水特点及地层排水需要在膜袋外侧安装塑料排水板；步骤3：通过注浆设备进行注浆，采取分段注浆，每一段注浆又采用分次注浆；步骤4：根据边坡特征及坡面排水要求，当桩顶有排水设施时，选择膜袋注浆桩支护方式1或当桩顶无排水设施时，旋转膜袋注浆桩支护方式2，完成相应的膜袋注浆桩桩顶排水设施或膜袋注浆桩桩顶端部锚固体施工；步骤5：根据设计要求，合理选择膜袋注浆桩支护系统间距和布置形式，形成完整的基于膜袋载体控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统。
有益效果
[0019]（1）结构更合理、受力更直接。沿滑动面轨迹线切线方向施作膜袋注浆桩，利用桩体的轴向承载力分力及桩身抗剪承载力抵抗滑动面的剪力，可以最大效率地增强边坡稳定。膜袋注浆桩内置钢管与浇筑的混凝土形成特殊的钢筋混凝土，其轴向抗压能力及斜截面抗剪能力均大幅提高，可最大程度地发挥作用，属于一种主动加固措施。
[0020]（2）工艺简单、施工设备小且易操作，施工便捷高效，施工扰动小。施工工艺为：钻孔
→
安装膜袋
→
注浆。钻孔设备小且占地面积少，注浆设备可采用常规设备，送浆设备可置于加固区以外，工艺简单易操作，施工引起的土体扰动较小。
[0021]（3）更能适应复杂地质、复杂水文环境。可应用于各种土质条件的高边坡，还可针对地层分布情况进行特定深度的分段注浆加固支护；由于膜袋注浆桩对桩周土的挤密作用，通过合理设计桩间距，可显著降低桩周土含水率及渗透系数，减小地下水对边坡稳定性的影响。
[0022]（4）可实现加固、止水、支护一体化。膜袋注浆桩在注浆扩张过程中，会对桩体周围的土层进行挤压，使周围土体更加密实，土体结构得到重塑，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统，包括膜袋注浆桩支护子系统和膜袋注浆桩子系统；其特征为：所述膜袋注浆桩支护子系统：由抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2组成，根据桩顶排水特征形成不同的膜袋注浆桩支护方式；所述膜袋注浆桩子系统：在输浆管5外侧捆扎膜袋6，通过输浆管5向膜袋6内加注水泥浆液，并充填膜袋6；膜袋6随着水泥浆液持续填充而不断膨胀，直至饱满，形成与膜袋6直径相当的圆柱体。2.根据权利要求1所述的基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统，其特征为：所述膜袋注浆桩支护方式为：当桩顶设有边沟、截水沟排水设施时，将抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2连接于排水设施4底部，形成膜袋注浆桩支护方式1；当桩顶无排水设施时，将抗压主膜袋桩1和抗拔膜袋桩2连接后锚固于端部锚固体3，形成膜袋注浆桩支护方式2；抗压主膜袋桩1沿接近滑动面轨迹线切线方向施作，抗拔膜袋桩2与抗压主膜袋桩呈一定角度施作，抗压主膜袋桩1桩体的轴向承载力分力和桩身抗剪承载力抵抗滑动面的剪力，抗拉膜袋桩2约束抗压主膜袋桩1桩端的位移。3.根据权利要求1所述的基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统，其特征为：在加注水泥浆液压力的持续作用下，通过膜袋6滤排水，水泥浆液快速凝结、硬化，形成致密水泥结石体并成圆柱状桩体；同时，在膜袋膨胀过程中对周边土层挤压密实，桩与土层形成粘抱一体的复合型受力体；膜袋注浆桩内置钢管与浇筑的混凝土形成钢筋混凝土，提高膜袋桩轴向抗压能力及斜截面抗剪能力。4.根据权利要求1所述的基于控制性水泥注浆技术的高边坡新型支护系统，其特征为：所述膜袋注浆桩支护子系统包括抗压主膜袋桩1、抗拔膜袋桩2；当桩顶上设有排水设施时，所述抗压主膜袋桩1、抗拔膜袋桩2...

【专利技术属性】
技术研发人员：余雷，张崇厚，耿琳，魏少伟，张斌，郝栩轲，张志超，施文杰，
申请(专利权)人：清华大学中国铁路经济规划研究院有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：