摘要
本文以藏东南地区帕隆藏布流域冰碛物斜坡为例，针对其架空结构较多、固结程度欠佳的特点，提出钢花管注浆加固技术。通过15个注浆孔现场注浆、现场开挖、取样测试等，探讨其施工工艺及加固效果，并结合FLAC3D数值模拟，进一步阐明其加固机理及设计方法。研究结果表明，冰碛物浅表层注浆有效加固半径为20~55 cm，浆液扩展路径与架空结构展布息息相关；注浆加固后土体粘聚力、内摩擦角、压缩模量均得到改善，竖直渗透系数变小；其注浆压力宜采用0.5~1.0 MPa；水灰比宜选用2、1；注浆孔间距与有效加固半径的比值不宜大于8。通过现场试验，形成一套基于3.5
帕隆藏布流域是我国海洋性冰川最重要的发育区，存在大量的冰川遗迹，形成为数众多的松散堆积体，孕育着密集的地质灾害。冰碛物堆积体存在3种不同结构，其中以浅表冰碛层降雨蠕滑型最为常见。冰碛物是由粘粒、粉粒、砂、砾石和漂石组成的非成层的冰川沉积土，其特征是粒级级配宽、粒度极不均匀，且固结程度差异极
注浆加固松散堆积体既可改善岩土体的稳定性，又可保留原有坡面进行绿化，是一种经济、有效且环保的技术手段，因此应用较为广泛。雷进
地理位置：位于波密县玉普乡政府对岸的格巴村，加桑隆巴汇入帕隆藏布的汇口两岸，为末次冰期的侧碛垄，可见多期次堆积，如
图1 试验点全貌
Fig.1 Test point panorama
冰碛垄顶部可见大量冰漂砾分布，粒径多为0.5~1.5 m，最大可见3 m×2 m巨石，砾石母岩为晚石炭统来姑组变质砂岩。经现场颗分试验及侧窗分析其粒径大小，冰碛土粒径以6 cm以下含量居多，物质整体呈灰白色，较松散且存在大量架空结构（见
图2 斜坡物质
Fig.2 Exposed substances
由于藏区属于生态脆弱区，土壤层较薄，为尽量减少对生态脆弱区环境的影响，地面以下1 m深度范围内不使用压力注浆，在中空注浆锚杆孔下1 m处，设置特制的止浆塞，在1~2 m深度范围内进行注浆加固，通过浆液填充架空结构及入渗土体孔隙来加固土体，增加斜坡的自稳性，而坡面则进行植物护坡（见
图3 冰碛物不稳定斜坡钢花管注浆加固示意
Fig.3 Sketch of grouting reinforcement
因所加固冰碛物为欠固结、颗粒级配宽的土石混合体，成孔较难，极易产生垮孔、卡钻等现象，且部分冰碛物不稳定斜坡坡高较高、交通不便，因此考虑轻型成孔、注浆工艺，具体如下。
（1）成孔：主要设备及材料为3.5
（2）上部封闭：在上部1 m处进行封闭。将土工布包裹在钻杆周围，使用水灰比0.5的水泥浆液自重灌浆，待其凝固后，再进行下一步注浆。
（3）注浆：在上部封闭12 h后，进行注浆试验。注浆主要设备及材料：3.5
（4）开挖：注浆完成2周后，使用挖机开挖，观测记录结石体形状，取样、送检。主要检测指标为抗压强度、弹性模量、抗剪强度参数。并取相应深度土样进行检测，主要包括土体的重度、含水量、渗透系数、孔隙率、颗粒级配、抗剪强度参数。
现场根据不同水灰比及注浆压力，共进行15组现场试验，记录其终孔压力、注浆时间及注浆量，结果见
根据目前已有的理论有球形结石体理论、柱形结石体理论，假设结石体的形状为球形或者柱形，注浆速率恒定，则扩散半径与渗透系数、注浆孔半径、注浆时间、浆液粘度比相关，注浆时间越长则扩散半径越大。实际上本次现场试验开挖注浆结石体发现，由于冰碛物特有的架空结构使得其渗透性质存在很大的不均匀性，浆液沿着优势渗流路径扩展较远，最远达到1.7 m；且由于注浆难度不同，注浆速率很难保持恒定，实际上，影响注浆时间的因素很多，与注浆泵压力、流量有关（压力与时间的乘积并不等于注浆量），还与采取的工艺相关。实际操作时并非时间越长注浆量越大，个别孔由于注浆困难，耗时长，但注浆量小。现场试验时，由于记录了实际注浆量，因此，选择使用地基处理规范中的公式计算有效加固半径：
| （1） |
式中：Q——注浆量（取值按照现场试验记录），L；l——注浆长度，此处取1 m；n——孔隙比，根据岩矿测试中心出具的室内试验报告，该点孔隙率约为1。
开挖后发现，由于钻头直径为75 mm，钻杆直径为51 mm，中间有较大空隙，浆液在空隙中和孔周土体形成硬壳层，其半径为8~10 cm。有效半径、最远扩散距离、硬壳体半径如
图4 冰碛物注浆加固试验扩散半径
Fig.4 Diffusion radius of grouting tests
本次冰碛物浅表层注浆试验的有效加固半径为20~55 cm，其符合期望为27.14 cm、方差9.07362的正态分布（见
图5 扩散半径正态分布检验
Fig.5 Distribution of diffusion radius
将原土样、加固后土体及开挖出的硬壳层采取一定数量样本送检，其力学性质指标如
单孔注浆量与注浆压力及水灰比的关系见
图6 注浆量与水灰比及注浆压力关系
Fig.6 Curve of grouting volume vs water/cement ratio and grouting pressure
基本假定：
（1）有效注浆加固区为一圆柱体。
（2）加固柱体非刚性。
由于冰碛物裂缝分布的随机性大大增加了计算难度，为方便计算，假定有效注浆加固区为一圆柱体；以往讨论合理桩间距多假定抗滑桩为刚体，不产生水平位
使用岩土计算软件FLAC3D建立如下简化后的冰碛物浅层滑动三维计算模型（见
图7 花管注浆加固试验计算模型
Fig.7 Sketches for numerical simulation
计算参数见
按照距径比分别为4、6、8、9、10进行计算，由于规律的相似性，限于篇幅，本文重点讨论距径比为8和9时的应力应变规律。不同埋深下（离滑面距离z=1.5、1、0.5、0 m）的位移云图及应力云图见
图8 距径比为8时的位移云图、应力云图
Fig.8 Displacement cloud and stress cloud map when the distance to radius ratio is 8
图9 距径比为9时的位移云图、应力云图
Fig.9 Displacement cloud and stress cloud map when the distance to radius ratio is 9
距径比为8时，z=1~1.5 m，位移拱不明显，加固区土体位移大于非加固土位移，这是因为由于加固柱体下部受力大于上部受力，在土压力的作用下产生指向坡外的位移，而由于其刚度远大于周围土体，则加固柱体上部也产生指向坡外的位移或者位移趋势；z=0~1 m时，位移拱明显，加固区土体位移大于加固柱体的位移，柱体前土体被楔紧，形成拱形；注浆有效加固区的水平位移明显小于其他部分土体位移，可视为拱支座。其两排注浆加固体x方向应力也相应呈明显的拱形分布，说明此时两排注浆加固体能协调工作，共同发挥作用；滑面以上2/3范围内，由于外力的作用，在两排注浆加固柱体前均形成了有限的位移拱，且能共同发挥抗滑作用。
距径比为9时，z=0~1.5 m处，未加固区土体位移大于加固柱体的位移，但位移云图不呈拱形分布，且除加固柱体附近外，中间土体与加固区后土体位移一致，有绕加固柱体运动的迹象；从x方向应力云图来看，z=0~1 m时，加固柱体外围产生应力脱空，说明未加固土体已绕过柱体运动。
综上，距径比应不大于8，据现场试验结果，合适的注浆孔间距约为2 m。
（1）随着灾害治理的生态化需求越来越突出，浅表层崩滑带注浆加固技术将改善岩土体性质与坡面绿化结合起来，在生态脆弱区、景区灾害治理中有较好的前景。且冰碛物由于自身具有较多架空结构，因此注浆加固是一种较好的防治对策。
（2）本文通过现场试验及数值计算表明，冰碛物浅表层注浆有效加固半径为20~55 cm，注浆加固后土体粘聚力、内摩擦角、压缩模量均得到了改善，竖直渗透系数变小，其注浆压力宜采用0.5~1.0 MPa；水灰比宜选用1∶0.5、1∶1；注浆孔间距与有效加固半径的比值不宜大于8。
（3）由于研究区处于藏区，交通不便，因此提出3.5
（4）冰碛物的各向不均匀性较为显著，本文未讨论其空间分布的随机性对其加固力学行为的影响，是后续研究的重点方向。
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