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1、西部交通建设科技项目合同号：2001-318-000-25边坡加固施工工艺与施工控制技术研究研究报告（简本）完成单位：云南昆石高速公路建设指挥部重庆交通科研设计院参加单位：云南省公路科学技术研究所二四年三月中文题名边坡加固施工工艺与施工控制技术研究英文题名Research on Construction and Control Technology for Reinforcing Slope交通编号项目来源交通部分 类 号U41起止年限2001.92004.3第一完成单位云南昆石高速公路建设指挥部项目负责人夏保祥（高级工程师）报告撰写人夏保祥（高级工程师）陈谦应(研究员)李桓兴(高级工程)项目
2、主要参加人员陈谦应（研究员）李桓兴（高级工程师）马万权（高级工程师）柴贺军（研究员）沈康健（高级工程师）杨建国（副研究员）张世俊（高级工程师）刘茂光（研究员）俞韶秋（工程师）唐胜传（副研究员）贾学明（助研）张 亮（高级工程师）陈 赞（副研究员）高金荣（工程师）胡承强（工程师）喻自祥（工程师）王 辉（助工）赖思静（助研）肖文（工程师）张绍成（工程师）邓旭东（助工）陶丽娜（助研）主题词边坡加固 施工工艺 施工控制关键词锚固体系 桩身预应力抗滑桩 压力灌浆 LFZ活化剂 中文摘要：在广泛收集国内外相关研究成果和大量的现场调查资料基础上，项目针对边坡加固施工工艺和施工控制技术中的关键问题，从边坡变形破
3、坏机制入手，对边坡开挖的过程进行了物理数值模拟，为边坡的稳定性评价和治理设计提供依据。对锚杆和锚索加固机理进行了模拟研究，提出了锚固选型的方法，研制了锚索和锚杆施工防腐材料，建立了锚杆施工质量无损检测的分级标准。首次提出了桩身施加预应力的预应力抗滑桩，提出了预应力抗滑桩的设计计算方法和合理构造型式，确定了预应力抗滑桩的施工控制工艺。开发出了廉价、稳定的水泥水玻璃浆液和新型水泥粘土浆液岩土灌浆材料和适用与新型水泥粘土浆液的LFG活化剂。提出了压力灌浆加固边坡设计施工技术指南以及锚杆、锚索加固边坡设计与施工指南。开发了基于GIS 的“云南昆石高速公路边坡病害防止管理评价系统”。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 项目概况“边坡加固施工工艺与施工控制技术研究”是2001年交通部西部交通建设科技项目（合同编号2001-318-000-25），项目由云南昆石高速公路建设指挥承担，重庆交通科研设计院、云南省公路科学技术研究所参加完成，项目总研究经费为420万元，项目执行起止期限为2001年9至2004年3月。在山区高等级公路的修建过程中，最为普遍和突出的问题就是边坡的稳定性问题。为防止地质灾害和保护环境，就必需要对边坡
8、进行适当的加固处治。边坡的加固处治，有多种不同的方法和措施，大量的工程实践证明，许多经加固处治后的边坡仍然发生变形破坏，其原因之一是处治方法不对，处治措施不得力，原因之二是由于施工方法不当，施工工艺达不到设计要求，施工质量得不到保证。因此，针对具体工程，不失时机地开展边加固施工工艺与施工控制研究，对保证边坡稳定，防止边坡坍塌、滑动等地质灾害的发生，具有重大的技术经济价值和社会环境效益。有鉴于此，本项目依托于云南省昆（明）石（林）高速公路开展研究，项目旨在解决边坡加固施工工艺与施工控制关键技术问题。项目以研究边坡变形破坏机制及其演变规律为基本出发点，研究开发出具有广泛应用前景的边坡加固新方法、新
9、工艺、新材料和新产品，以及与之配套的施工工艺，施工质量检测与控制方法。形成一类产品（岩土灌浆材料产品）、一套工艺（边坡施工工艺与加固工艺）和一套体系（边坡加固质量保证体系）等三大成果。使我国边坡加固技术迈上一个新台阶，达到节约工程投资，提高工程施工及运行质量的目的。根据以上认识，本项目的主要研究内容和目标如下：1）边坡变形破坏机制及开挖过程模拟研究 （1）边坡变形破坏特征集发展演化规律研究 （2）边坡开挖过程模拟研究2） 锚杆、锚索质量检测与控制技术研究 （1）锚杆、锚索加固边坡效果评价及型式选择 （2）锚杆、锚索防腐技术开发 （3）锚固段质量检测研究3）预应力抗滑桩设计与施工技术研究 （1）
10、预应力抗滑桩设计计算方法 （2）预应力抗滑桩合理构造型式 （3）预应力抗滑桩施工工艺（4）预应力抗滑桩的质量及检测4）压力灌浆加固边坡的施工工艺研究与材料开发 （1）廉价灌浆材料及特殊灌浆材料开发 （2）灌浆施工工艺及浆液跑、漏控制技术研究 （3）灌浆质量评价指标及检测方法2 研究方法和技术路线本项目研究的主要目的在于解决工程中的实际问题，同时必需要在边坡加固施工工艺与施工控制方面有所创新。为此采用的总体技术方案主要是通过调查研究总结分析已有的研究成果和技术资料，采用现代新的理论和方法以及技术手段，建立适宜边坡变形破坏分析理论和方法，同时结合实体示范工程，开展边坡加固新方法、新材料及其应用技术
11、、检测、评价方法研究。研究执行的技术路线如图11所示：边坡工程质地条件研究地形地貌边坡变形破坏物理模拟研究岩土物理力学性质边坡地质模型建立边坡岩土体力学性质试验研究边坡变形破坏特征调查研究边坡岩体结构研究边坡变形破坏机制及防治效果研究边坡加固主要型式及关键技术研究锚杆、锚索质量检测与控制技术压力灌浆加固边坡的工艺与材料开发预应力抗滑桩设计与施工技术研究边坡变形破坏特征及变形演化规律边坡开挖过程和加固效果物理模拟边坡变形破坏和加固效果数值模拟物理地质现象图11 研究技术路线3 课题各专题开展的研究工作3.1变形破坏机制及开挖过程模拟通过对西南地区典型边坡工程的调查，结合示范工程，选择了具有代表性
12、的三类边坡，均质土质滑坡、缓倾角顺层边坡、具有软弱基座的逆向边坡，研究了不同边坡的破坏类型，分析了不同类型边坡所适应的加固处治措施；采用底摩擦试验，对典型边坡在开挖前、开挖后及加固处治后的变形破坏机制和稳定性进行了分析与研究；采用二维离散元对边坡开挖前、开挖过程中边坡变形破坏机制和稳定性进行了分析与研究，对边坡的防治效果进行了评价。通过对边坡变形破坏机制的物理数值模拟研究，为边坡稳定性评价计算模式和计算方法的建立，提供了可靠的依据。图1 室内底摩擦试验仪（边坡变形破坏机理研究）图2 边坡岩土体试验大型直剪仪（11m） 3.2 锚杆、锚索质量检测与控制技术研究专题系统地研究了公路边坡锚固体系的分
13、类、使用情况、使用特点等方面的内容。通过对锚固段的内力分布形式、节理，边坡锚固机理、预置锚固体系加固效果的研究，提出了公路边坡锚固体系的选型设计方法，开发了防腐蚀的聚合物砂浆材料，提出了反射波检测锚固体系质量的方法和评价标准，进行了大量的示范工程设计和工程实施，加快了工程实施进度，降低了工程成本。3.3 预应力抗滑桩设计与施工技术研究进行了三维预应力抗滑桩的加固机理、应力应变特征研究，提出了预应力抗滑桩和普通抗滑桩的加固机理对比分析成果。建立了预应力抗滑桩计算方法、并研究相应的计算流程和主要计算程序；提出矩形和梯型两种断面抗滑桩的合理构造形式、施工工艺和主要技术保证措施； 初步开发出预应力抗滑
14、桩快速质量检测技术。 通过实体示范工程的研究，分析了预应力抗滑桩在工程处治中的设计、施工、监测等综合应用技术。在昆石公路两个滑坡加固实体示范处治工程中，采用预应力抗滑桩结构形式节约了整个抗滑桩工程造价的27%。3.4 压力灌浆加固边坡的施工工艺研究与材料开发结合我国高等级公路建设和维修中采用的注浆工艺、注浆设备和注浆材料等方面存在的问题和不足，开发了新型的水泥水玻璃、水泥粘土和水泥粉煤灰等无机浆液，以及Lfz活化剂等廉价灌浆材料。对以上几种新型浆液的开发研究和应用、水泥类浆液的稳定性问题、Lfz活化剂以及压力灌浆的灌浆段孔口的有效密封装置（止浆袋）的研制和应用情况进行了系统的研究，提出了相应的
15、施工工艺并分析了其经济性。 图3 压力灌浆浆材配方及性能检验 图4 通车一年后昆石路k22+900右边绿化后效果图 图5 昆石路k61滑坡全貌通车一年后处治效果图 图6 昆石公路K45边坡加固示范工程图7 昆石公路K45经过边坡加固处治，通车一年后的现状4 项目研究主要技术成果（1）通过对前人研究成果的总结和对西南地区典型路段典型边坡工程的调查，结合示范工程，选择了具有代表性的三类边坡，均质土质滑坡、缓倾角顺层边坡、具有软弱基座的逆向边坡，研究了不同边坡的破坏类型，分析了不同类型边坡所适应的加固处治措施。（2）对于不同类型的边坡，通过野外调查、室内试验，概化出三类边坡的地质力学模型，采用底摩擦试验，对典型边坡在开挖前、开挖后及加固处治后的变形破坏机制和稳定性进行了分析与研究，通过研究认为底摩擦试验和离散单元法是边坡尤其是节理化边坡变形破坏机制、开挖过程和加固效果研究的有效方法，为边坡的稳定性评价和治理设计提供依据。（3）通过调查分析，总结目
