一种含泥化夹层边坡的加固方法与流程

本发明属于边坡工程技术领域，具体涉及一种含泥化夹层边坡的加固方法。

背景技术：

我国中西部地区作为重点发展区域，由于其山区众多，公路和铁路的修建势必会面临大量的边坡稳定性问题。泥化夹层作为岩体中常见的一种软弱结构面，具有膨胀性、黏粒含量高、遇水易崩解等工程特性，在降雨、地震、外界扰动等因素的作用下，极易发生软化，从而引起边坡失稳。因此，如何对含泥化夹层边坡进行加固是基础实施修建及运营过程中必须解决的问题。

目前，常用的边坡加固方法可分为支挡结构物、排水引流、削坡减载、土体改性等。其中，土体改性主要有注浆加固和焙烧加固两种，然而注浆加固仍存在浆液难以注入、加固范围难以确定、加固效果难以评价等缺点，并且泥化夹层作为一种水敏性材料，浆液的注入会暂时性降低泥化夹层的强度，增大滑坡发生的风险。焙烧法因其具有能耗高、污染大、效率低等缺点在实际工程中鲜见应用。

近年来，微波作为一种新型的加热技术在土壤热处理领域被广泛应用，微波加热具有加热速度快、穿透能力强、热量损失小、控制及时等特点，同时泥化夹层的高含水率也为微波加热提供了物质基础。通过微波加热泥化夹层，可提高其力学性能和孔隙率，有利于后续进行注浆加固。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对以上不足，提供一种能够大幅提高注浆加固效率、增强加固效果的含泥化夹层边坡的加固方法。

技术方案：本发明的一种含泥化夹层边坡的加固方法，包括以下步骤：

步骤一，主要根据规范和工程经验，对边坡的地质情况、工程实际、工期及成本等综合考虑，确定边坡的注浆加固范围和厚度；

步骤二，进行预钻孔施工，由于红层泥化夹层遇水后极易产生软化泥化现象，造成孔壁坍塌等现象，故采取干钻减少钻孔扰动；

步骤三，将竖向波导管与注浆管同时送入施工完成后的钻孔中，两管到钻孔底面的距离为10～50cm，确保后续注浆时保持一定压力；

步骤四，在孔口处预留排气管内外相通，然后用水玻璃与纯水泥浆混合,倒入孔口形成封口层；

步骤五，待封口层终凝，启动微波发生装置由竖向波导管对钻孔周围的红层泥化夹层进行加热，以提高红层泥化夹层的力学性能和孔隙率，有利于后续注浆；

步骤六，打开注浆泵，将配比好的注浆液通过高压胶管和注浆管向钻孔内注浆，完成后拔出注浆管，让浆液与边坡土体固结，达到设计标准后进行下一钻孔的注浆，重复以上步骤。

进一步的设置在于：

所述的钻孔深度应穿过红层泥化夹层，并进入下一土层0.5m～1.0m；所述的钻孔布置形式可采用矩形、梅花形或长方形；所述的钻孔孔径、孔间距应根据地质条件、钻孔深度和注浆工艺确定。

所述的微波辐照装置包括微波发生装置和波导管；所述微波发生装置主要由电源、功率控制系统、磁控管、冷却水循环装置和环形器组成；所述的磁控管与环形器相连，将直流电能转化为微波能量，以连续波的形式提供稳定的微波功率，微波频率为2.45ghz，功率且连续可由功率控制系统调节，功率大小范围为1—30kw。

所述的冷却水循环装置冷却磁控管，保证微波发生装置的正常运行；所述的环形器与水平波导管相连，控制微波能量的方向；所述水平波导管可为圆形、矩形等各种形状，且通过波导转化器与竖向波导管相连接。

所述的注浆管采用金属管，有呈螺旋式布置的注浆孔，插入钻孔后为防止冒浆应用水玻璃将注浆管顶端封住，每次上拔高度宜为0.5m；所述的注浆管外部连接高压胶管；所述的高压胶管与注浆泵连通。

所述的注浆泵出口处应设有测压表，便于监测注浆过程中可能出现的问题，且其使用压力应在测压表最大标称值的1/4～3/4之间。

所述的高压胶管和注浆管应使注浆液流动畅通，并应能承受至少两倍的设计注浆压力，注浆压力应根据注浆试验确定。

所述的注浆液选用水泥—水玻璃的双液型混合浆液，宜采用普通硅酸盐水泥配制，所采用的水玻璃模数应在2.4～3.2之间，其浓度宜为30～50波美度；水泥浆液与水玻璃体积比可选择1:0.1～1:1.5，可根据工程的实际需要，掺加粉煤灰、膨润土、矿渣微粉等掺合料及其他添加剂。

本发明的基本原理如下:

微波加热不同于传统的热传导，是通过微波辐照所产生的电磁场作用于物质上，物质可能产生极化使自身产生能力而升温，其加热的效率很大程度取决于物质本身的介电常数，水的相对介电常数较高，因此红层泥化夹层的高含水率利于微波加热作用，而且红层泥化夹层中含有大量的黏土矿物，黏土矿物层间的金属阳离子较为自由，为微波加热提供了物质基础。微波辐照红层泥化夹层主要伴随水分的蒸发、黏土矿物的脱羟基等反应，可以有效的提高孔隙度从而使得注浆更容易。

与相关技术相比，本发明的优势在于：

本发明对边坡中的红层泥化夹层利用微波辐射预先加热处理，再进行注浆加固，该组合方式简单，有广泛实用性；与传统加热相比，微波加热更加均匀、效率高且更环保；经微波加热的红层泥化夹层致密化、孔隙度增加和水稳定性增强，后续注浆加固的范围更容易控制，提高了注浆加固的效率，强化了边坡的加固效果，加快工程进度，节约成本。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图；

图2是含泥化夹层边坡的加固方法示意图；

图中：1—红层泥化夹层，2—钻孔，3—微波发生装置，4—水平波导管，5—波导转换器，6—竖向波导管，7—排气管，8—注浆泵，9—高压胶管，10—测压表，11—注浆管，12—注浆孔；13—封口层。

具体实施方法

下面结合附图1对本发明作进一步的描述：

本发明的一种含泥化夹层边坡的加固方法，包括以下步骤：

步骤一，结合工程勘察资料，确定泥化夹层所处的空间位置，并对边坡的地质情况、工程实际、工期及成本等综合考虑，确定边坡的注浆加固范围和厚度；

步骤二，进行预钻孔施工，因泥化夹层1在遇水时极易发生软化，故采取干作业钻孔；

步骤三，将竖向波导管6与注浆管11同时送入施工完成后的钻孔2中；

步骤四，在孔口处预留排气管7内外相通,然后用水玻璃与纯水泥浆混合,倒入孔口形成封口层13；

步骤五，待封口层13终凝，启动微波发生装置3由竖向波导管6对钻孔周围的泥化夹层1进行加热，以提高泥化夹层的力学性能和孔隙率，有利于后续注浆；

步骤六，打开注浆泵8，将配比好的注浆液通过高压胶管9和注浆管11向钻孔2内注浆，完成后拔出注浆管11，让浆液与边坡土体固结，达到设计标准后进行下一钻孔的注浆，重复以上步骤。

所述的钻孔2深度应穿过泥化夹层1，并进入下一土层0.5m～1.0m；所述的钻孔布置形式可采用矩形、梅花形或长方形；所述的钻孔孔径、孔间距应根据地质条件、钻孔深度和注浆工艺确定。

所述的微波辐照装置包括微波发生装置3和波导管；所述水平波导管4可为圆形、矩形等各种形状，且通过波导转化器5与竖向波导管6相连接。

所述的注浆泵8出口处应设有测压表10，便于监测注浆过程中可能出现的问题，且其使用压力应在测压表10最大标称值的1/4～3/4之间。

所述的注浆液选用水泥—水玻璃的双液型混合浆液，宜采用普通硅酸盐水泥配制，所采用的水玻璃模数应在2.4～3.2之间，其浓度宜为30～50波美度；水泥浆液与水玻璃体积比可选择1:0.1～1:1.5，可根据工程的实际需要，掺加粉煤灰、膨润土、矿渣微粉等掺合料及其他添加剂。

本发明设计的一种含泥化夹层边坡加固方法，采用了微波辐照和注浆加固相结合的方法。通过预先使用微波快速加热钻孔周围的红层泥化夹层，提高其力学性能，增加了泥化夹层的孔隙率，使得后续注浆更容易可控，大大地提高了注浆加固边坡的效率，且更加环保。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

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