一种边坡局部危岩体动态注浆加固结构及加固方法

1.本发明属于边坡防护技术领域，具体涉及一种边坡局部危岩体动态注浆加固结构及加固方法。


背景技术：

2.水利水电工程中大型水库的边坡地带由于雨水以及河流的冲刷作用导致崩塌和滑坡已成为近年来凸显的一类重要地址灾害，对工程，环境以及过往船只带来严重安全隐患。
3.现有技术通常采用锚杆注浆实现危岩体加固并通过承接墙起到支挡作用，但是现有注浆技术仅通过一次实现，若后续岩体发生滑坡或者岩体发生蚀变等需要再次插入钢管进行注浆，对岩体扰动较大，施工成本较高且无法及时根据岩体实时情况进行注浆加固。
4.另外，一般情况下防护墙都是采用的平板的承接墙，在岩体很大（超过10m）时，平板的承接墙的侧向压力过大并不能抵消，从而会导致平板的承接墙承受的侧向压力过大而出现断裂的情况，从而影响对边坡的防护效果。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的不足，本发明提出一种边坡局部危岩体动态注浆加固结构及加固方法，其为了解决如何二次加固时减少对岩体的扰动，以及如何减小侧向压力，避免承接墙断裂的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明的一种边坡局部危岩体动态注浆加固结构，包括拱形承接墙，所述拱形承接墙朝向边坡表面的一侧为平面，拱形承接墙背向边坡表面的一侧隆起呈拱形；所述加固结构还包括用于将危岩体固化的加固体；拱形承接墙上设有用于延伸到边坡岩体中的若干个穿孔，穿孔穿透加固体，各个穿孔中均设有动态注浆锚杆。
7.进一步地，所述动态注浆锚杆包括外套管，外套管的轴线与穿孔的轴线重合；所述动态注浆锚杆还包括内套管，内套管的轴线与外套管的轴线重合，内套管的外壁与外套管的内壁螺纹连接；内套管上设有若干列第一出浆孔，各列第一出浆孔沿内套管的轴线等距设置；外套管上设有出浆条孔；出浆条孔沿外套管轴线方向的长度，大于内套管上相邻两条螺纹之间的间距；出浆条孔的左右宽度，大于相邻两列第一出浆孔之间的间距；内套管上螺纹连接有限位环，限位环与拱形承接墙上表壁抵接。
8.通过内套管相对于外套管往深处转动，让第一出浆孔位于出浆条孔的不同位置，从而再通过注浆，改变了注浆部位，因为第一出浆孔的位置相对于外套管深度变深，所以实现对出浆条孔不同深度位置加固。相比于现有技术，无需取出锚杆并冲入钢管，利用钢管注浆，这样就减少了对边坡的扰动。
9.进一步地，所述拱形承接墙上设有用于延伸到边坡岩体中的若干个加固孔，加固孔不穿入到加固体中，加固孔中设有用于限制拱形承接墙的岩体锚索。
10.利用岩体锚索来进一步稳固拱形承接墙的安装位置，保证拱形承接墙的防护效
果。
11.进一步地，所述拱形承接墙上固定有若干个第二地锚，拱形承接墙上设有第一支撑杆和第二支撑杆；第一支撑杆和第二支撑杆的一端与第二地锚铰接，第一支撑杆和第二支撑杆的另一端设有第一地锚，第一支撑杆和第二支撑杆的另一端与第一地锚铰接。
12.利用第一支撑杆、第二支撑杆、第一地锚和第二地锚，对拱形承接墙辅助支撑，让拱形承接墙更加稳固地处于边坡上。
13.进一步地，所述拱形承接墙上设有用于排出危岩体处地下水或者地表水的排水孔。
14.及时排出危岩体区域的地下水和地表水，减轻危岩体重量的同时减小水化学作用对岩石的劣化效应。
15.进一步地，一种边坡局部危岩体动态注浆加固方法，包括以下步骤，s1：在边坡的危岩体中注入加固浆液，等待加固浆液固化形成加固体；s2：拱形承接墙的平面覆盖住危岩体区域；s3：将动态注浆锚杆冲入穿孔，利用动态注浆锚杆在穿孔中注浆；s4：在加固孔中冲入岩体锚索；s5：将第一地锚固定在边坡上，第一地锚通过第一支撑杆和第二支撑杆支撑拱形承接墙。
16.进一步地，所述步骤s1中，加固浆液为水泥浆液或者生物浆液或者化学浆液。
有益效果:
17.1、本加固结构设置了动态注浆锚杆，通过内套管往外套管的深处转动，实现第一出浆孔位于出浆条孔不同位置的目的，从而可以在不同位置进行注浆。相比于现有技术更换注浆位置，需要取出锚杆，再冲入钢管，然后再利用钢管注浆，减少了对边坡的扰动。
18.2、采用了拱形承接墙增强了承接墙的侧向压力，让承接墙不会因为侧向压力而断裂。
附图说明
19.图1是本加固结构整体的结构示意图；图2是本加固结构的剖视图；图3是动态注浆锚杆的结构示意图之一；图4是动态注浆锚杆的结构示意图之二；图5是不同规格下，平板承接墙和拱形承接墙所受相同外力下的变形值对比图。
20.1、拱形承接墙；2、动态注浆锚杆；3、外套管；4、内套管；5、限位环；6、第一出浆孔；7、出浆条孔；8、岩体锚索；9、边坡岩体；10、危岩体；11、加固体；12、上支撑杆；13、下支撑杆；14、第一地锚；15、第二地锚；16、排水孔；
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是
全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.见图1和图2，一种边坡局部危岩体动态注浆加固方法，包括如下步骤：s1：在边坡的危岩体中注入加固浆液，等待加固浆液固化形成加固11；加固浆液为水泥浆液；或化学浆液，如：水溶性聚氨酯混合化学灌浆材料；或生物浆液，如：前述水泥浆液的基础上加入巴氏芽孢杆菌；s2：在边坡表面放置拱形承接墙1，拱形承接墙覆盖住危岩体区域；s3：同时在边坡岩体、危岩体、拱形承接墙和加固体中打若干个穿孔，利用冲压机将动态注浆锚杆冲入穿孔中，利用动态注浆锚杆在穿孔中注浆（s1中水泥浆液、生物泥浆或者化学泥浆中的其中一种），利用动态注浆锚杆将拱形承接墙限制在边坡上；s4：同时在边坡岩体、危岩体和拱形承接墙中打若干个加固孔，利用冲压机将岩体锚索冲入加固孔，利用岩体锚索辅助拱形承接墙限制在边坡上；s5：在拱形承接墙上布设上支撑杆和下支撑杆，在边坡的平面上布设第一地锚，利用上支撑杆和下支撑杆以及第一地锚，将拱形承接墙支撑在边坡上。
23.见图1和图2，一种边坡局部危岩体10动态注浆加固结构，包括拱形承接墙1。沿水平方向且平行于边坡平面的视角看，拱形承接墙1靠近边坡表面的一侧表壁为平面，平面贴于边坡的表面，具体是，拱形承接墙1覆盖住危岩体10；拱形承接墙1背向边坡表面的一侧表壁向上隆起并呈拱状，拱形承接墙1的最高位置所在直线，在同一个高度上，即拱形承接墙1按图1中的方式放置。
24.见图2，拱形承接墙1上设有多个穿孔，穿孔通过打孔形成，穿孔的轴线垂直于边坡表面，穿孔延伸到边坡岩体9、危岩体10和加固体11中。
25.见图1和图2，加固结构还包括若干个动态注浆锚杆2，动态注浆锚杆2与穿孔一一对应设置且轴线重合。本实施例共有9个，以垂直于边坡平面的视角看，各个动态注浆锚杆2呈矩形分布，共3行，每行3个；各个动态注浆锚杆2之间的间距等距设置，中间一行的3个动态注浆锚杆2设置在拱形承接墙1的最厚的位置。
26.见图3和图4，动态注浆锚杆2包括外套管3，外套管3的端面为圆环形；外套管3上设有内套管4，内套管4的端面为圆环形；内套管4的外表壁与外套管3的内表壁螺纹连接，外套管3与内套管4的轴线重合。外套管3处于边坡岩体9、加固体11或者危岩体10中，完全没入到边坡中；内套管4的上端穿出穿孔，且位于拱形承接墙1的上方，内套管4上螺纹连接有限位环5，限位环5与拱形承接墙1的上表壁抵接，限位环5将拱形承接墙1抵在边坡上，用以限制拱形承接墙1在边坡上的位置。
27.内套管4上设有若干列第一出浆孔6，本实施例中采用5列第一出浆孔6。以其中一列第一出浆孔6看，每列第一出浆孔6中，均具有多个第一出浆孔6，而且每列中的多个第一出浆孔6沿内套管4的轴线等距设置，第一出浆孔6均沿内套管4径向贯穿内套管4。以相邻两列第一出浆孔6看，各列第一出浆孔6沿内套管4的轴线等距设置。
28.外套管3上设有多个出浆条孔7，本实施例中采用2个出浆条孔7，多个出浆条孔7沿外套管的轴线等距设置，出浆条孔7贯穿外套管3的表壁。出浆条孔7沿外套管3的轴线方向的长度，大于一列中两个第一出浆孔6的间距，即图3中x距离大于图中x’的距离；而且，出浆条孔7的左右方向的宽度，大于相邻两列的第一出浆孔6之间的间距，即图3中y距离大于图
中y’距离；出浆条孔7的顶部到外套管3的距离，大于单个第一出浆孔6沿外套管的轴线的距离，即图3中z距离大于第一出浆孔6的z’距离。这个设计是为了无论内套管4和外套管3之间的如何旋拧，总有至少一列第一出浆孔6与出浆条孔7相对应，从而浆液从第一出浆孔6，经出浆条孔7流出，并流入到边坡岩体9、加固体11或者危岩体10中，待浆液固化后实现加固边坡的作用，避免出现浆液滞留在外套管3中的情况。
29.在动态注浆锚杆2加固边坡一段时间后，如果需要通过动态注浆锚杆2再次对边坡进行注浆固定，则通过拧转内套管4，这里通过人为设定，旋拧的方向是只沿内套管4的轴线往外套管3的深处拧，避免内套管4与外套管3相互脱离的情况，让第一出浆孔6朝向出浆条孔7的不同位置，第一出浆孔6位置的不同，也会使第一出浆孔6在外套管3中的深度增加，注浆后实现二次加固。
30.相比于现有的二次加固方法，现有的二次加固方法需要取出锚杆，并插入钢管，利用钢管二次注浆，这样取出锚杆并插入钢管对岩体的扰动大。本方案只需旋拧内套管4就可以二次注浆，相比于现有技术，降低了对岩体的扰动。
31.见图2，加固结构还包括若干个岩体锚索8，拱形承接墙1上设有若干个加固孔，加固孔与岩体锚索8一一对应设置，加固孔的轴线垂直于边坡表面，加固孔延伸至边坡岩体9和危岩体10中，岩体锚索8处于加固孔中，岩体锚索8的上端高于拱形承接墙1，岩体锚索8和加固孔对拱形承接墙1限位，防止拱形承接墙1沿边坡移动。
32.见图2，加固结构还包括若干个上支撑杆12和下支撑杆13，本实施例采用一个上支撑杆12和一个下支撑杆13，边坡的水平面上固定有若干个第一地锚14，第一地锚14与上支撑杆12和下支撑杆13一一对应设置，上支撑杆12和下支撑杆13的下端分别铰接在第一地锚14上。拱形承接墙1背向边坡的表壁上固定有两个第二地锚15，上支撑杆12和下支撑杆13的上端对应地铰接在第二地锚15上，上支撑杆12和下支撑杆13上端和下端的转轴轴线均沿水平方向，且平行于边坡表面；第一地锚14的固定位置以上支撑杆12和下支撑杆13的长度以及拱形承接墙1的位置进行确定。
33.拱形承接墙1上设有若干个排水孔16，排水孔16的一端与危岩体10连通，排水孔16的另一端位于拱形承接墙1最厚位置处的下方。排水孔16及时将地表水以及地下水排出，从而在减轻危岩体10重量的同时减小水化学作用对岩石的劣化效应。
34.针对拱形承接墙和平板承接墙，做了模拟实验，实验数据如下：拱形承接墙和平板承接墙均采用c30混凝土，受压比例极限为20.1mpa（抗压强度标准），来源于《混凝土结构设计规范》，弹性模量为30kn/mm
²
（30gpa），假设拱形承接墙与矩形承接墙质量相等，由工程力学知识可知，胡克定律，且合理拱轴线为二次函数，取拱轴线函数为y=
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(4h/l^2*(x-l)x))，记录规格与形变量的关系，如表1：表1：不同规格下，平板承接墙和拱形承接墙所受相同外力下的变形
35.依据表1绘制图5，由表1和图5可知，f为所受外力，e为c30混凝土的弹性模量，当所受外力相同时，矩形承接墙的变形更大，因此拱形承接墙能够更好得承受侧向压力。
36.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。