CN109763503B - 软岩边坡防渗加固的支护结构及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软岩边坡防渗加固的支护结构及其加固方法，包括喷洒于软岩边坡表面的改性环氧防护层，改性环氧防护层上均匀设有多个锚固孔，锚固孔的孔壁周围分布有裂隙，裂隙内填充有机硅改性树脂；改性环氧防护层上设有保护层，软岩边坡的顶部设有截水沟，软岩边坡的底部设有排水沟，软岩边坡的坡面上均匀设有多个毛细排水管，毛细排水管外端向外伸出保护层，毛细排水管的外端向下倾斜。本发明能够防护软岩边坡，有效抑制边坡表层及锚固孔的孔壁周围裂隙岩体受施工扰动及遇水后强度劣化，提高边坡的防护强度和稳定性，解决了现有技术中存在的问题。

Description

软岩边坡防渗加固的支护结构及其加固方法

技术领域

本发明属于边坡工程技术领域，更具体地，涉及一种软岩边坡防渗加固的支护结构及其方法。

背景技术

随着矿产资源的深度开发与边坡工程的不断发展，软岩边坡稳定性问题日渐凸显。由于软岩独特的物理化学性质，使其对温度、湿度、应力和地下水等环境因素极为敏感，遇水易软化崩解，导致边坡失稳。软岩边坡开挖之后不设临时支护，发现有滑坡、坍塌等迹象时才采取打固定桩、搭设钢管架的方法进行支护，费时费力；此外，软岩边坡开挖后，施工期间遭遇降水会对边坡稳定性造成很大影响。

目前，国内对于软岩边坡多采取分级设置平台、喷砼锚网支护或整体混凝土支护等方法，对提高软岩边坡的稳定性起到了一定效果。但这些支护方法没有考虑到边坡开挖后雨水入渗以及锚杆钻孔过程中施工扰动和冷却水渗入孔壁周围岩体造成的强度劣化，因此，现有支护措施亟待进一步改进。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种软岩边坡防渗加固的支护结构，能够防护软岩边坡，有效抑制边坡表层及锚固孔的孔壁周围岩体受施工扰动及遇水后强度劣化，提高边坡的防护强度和稳定性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的另一技术方案是，提供一种软岩边坡防渗加固方法。

本发明所采用的技术方案是，一种软岩边坡防渗加固的支护结构，包括喷洒于软岩边坡表面的改性环氧防护层，坡面上均匀设有多个锚固孔，锚固孔的孔壁周围分布有裂隙，裂隙内填充有机硅改性树脂，锚固孔内设有注浆锚杆，注浆锚杆包括锚杆，锚杆与锚固孔之间浇灌有用于固定锚杆的注浆层；改性环氧防护层上设有保护层，保护层包括钢筋网，钢筋网铺设于改性环氧防护层上，钢筋网与锚杆的连接处焊接固定，钢筋网浇筑有混凝土层；软岩边坡的顶部设有截水沟，软岩边坡的底部设有排水沟，软岩边坡的坡面上均匀设有多个毛细排水管，毛细排水管外端向外伸出保护层，毛细排水管的外端向下倾斜。

进一步的，所述毛细排水管按梅花形布设于坡面，毛细排水管的布设间距为250cm~350cm。

进一步的，所述毛细排水管的外端伸出保护层的长度为30cm~35cm，毛细排水管外端向坡底倾斜的坡度为1%-4%。

进一步的，所述钢筋网采用直径8mm的钢筋绑扎为矩形网状，矩形网的尺寸为长300mm×宽300mm。

进一步的，所述保护层的厚度为3cm~5cm。

进一步的，所述注浆层为水泥砂浆层。

一种软岩边坡防渗加固方法，具体按照以下步骤进行：

步骤S1，采用机械设备开挖软岩边坡，修整边坡，从上往下清除浮石及松动的岩石，沿修整好的坡面分层搭设施工平台；

步骤S2，在坡面标记出毛细排水管和锚固孔的位置，锚固孔均匀分布在软岩边坡的坡面，毛细排水管按梅花形布设于坡面；在刚开挖的边坡表面喷洒改性环氧树脂，避开毛细排水管与锚固孔位置，改性环氧树脂固结后与边坡表面的混凝土粘接形成具有强疏水性的改性环氧防护层，改性环氧防护层的厚度为0.1mm~0.3mm；

步骤S3，在坡顶开挖截水沟，在坡底开挖排水沟，在毛细排水管的标记处挖设渗水沟槽，渗水沟槽内放置毛细排水管，毛细排水管的内端嵌入边坡内部，毛细排水管外端向外伸出坡面，毛细排水管的外端向坡底倾斜；

步骤S4，在锚固孔的标记处，采用湿钻法钻锚固孔，钻锚固孔的过程中注入有机硅改性树脂作为冷却液，冷却钻头、携带钻渣，同时冷却液沿孔壁周围的裂隙渗入，冷却液固化后加固锚固孔周围岩体；

步骤S5，待锚固孔的深度达到设计要求，采用高压风筒清孔，至孔内无岩粉、石渣，将锚杆放入锚固孔内，在锚杆和锚固孔之间浇灌水泥砂浆，形成注浆层，水泥砂浆随拌随用；

步骤S6，在改性环氧防护层外铺设钢筋网，钢筋网与锚杆连接处焊接固定，铺设完毕后，在钢筋网上浇筑混凝土层形成保护层，保护层的厚度为3cm~5cm。

进一步的，所述步骤S1中，施工平台满坡面布置，每层施工平台的高度2m、宽2m~5m。

进一步的，所述步骤S4中，有机硅改性树脂的制备以乙氧基硅烷为原料，在不使用溶剂二甲苯介质下直接进行水解缩合，制得具有良好混溶性的反应性有机硅低聚物，再将有机硅低聚物与环氧树脂缩聚得到有机硅改性环氧树脂。

本发明的有益效果是，软岩边坡防渗加固的支护结构，包括改性环氧防护层、排水***、注浆锚杆和保护层；改性环氧防护层具有优异的固结性和疏水性能，提高软岩强度并减弱雨水入渗，提高边坡稳定性；改性环氧防护层上均匀设有多个锚固孔，锚固孔的孔壁周围的裂隙内渗入有机硅改性树脂，抑制岩体遇水崩解、加固孔壁周围岩体，提高锚杆支护效果。

本发明软岩边坡防渗加固方法，在刚开挖的边坡表面喷洒改性环氧树脂，改性环氧树脂固结后与边坡表面的混凝土粘接形成具有强疏水性的改性环氧防护层，改性环氧防护层既能防止水分渗入造成软岩崩解，又能提高软岩强度，简便高效，保障施工期间的安全；改性环氧防护层的厚度为0.1mm~0.3mm，改性环氧树脂与边坡表面混凝土粘接强度大于2MPa；钻锚固孔的过程中注入有机硅改性树脂作为冷却液，冷却液冷却钻头的同时携带钻渣渗入孔壁周围的裂隙中，加固锚固孔周围岩体，抑制岩体遇水崩解，有效抑制边坡表层及锚固孔的孔壁周围岩体受施工扰动及遇水后强度劣化，提高了边坡防护的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明软岩边坡防渗加固方法的流程图。

图中，1.改性环氧防护层；21.截水沟；22.排水沟；23.毛细排水管；3.注浆锚杆；31.裂隙；32.锚杆；33.注浆层；4.保护层；41.钢筋网；42.混凝土层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明软岩边坡防渗加固的支护结构，如图1所示，包括喷洒于软岩边坡表面的改性环氧防护层1，坡面上均匀设有多个锚固孔，锚固孔的孔壁周围分布有裂隙31，裂隙31内填充有机硅改性树脂，抑制岩体遇水崩解、加固孔壁周围岩体；锚固孔内设有注浆锚杆3，注浆锚杆3包括锚杆32，锚杆32与锚固孔之间浇灌有用于固定锚杆32的注浆层33，注浆层33为水泥砂浆层；改性环氧防护层1上设有保护层4，保护层4包括钢筋网41，钢筋网41铺设于改性环氧防护层1上，钢筋网41与锚杆32的连接处焊接固定，钢筋网41浇筑有混凝土层42，保护层4的厚度为3cm~5cm；排水***包括设于坡顶的截水沟21、设于坡底的排水沟22及坡内埋置的毛细排水管23，软岩边坡的顶部设有截水沟21，软岩边坡的底部设有排水沟22，软岩边坡的坡面上均匀设有多个毛细排水管23，毛细排水管23按梅花形布设于坡面，毛细排水管23的布设间距为 250cm~350cm，毛细排水管23的外端伸出保护层4的长度为30cm~35cm，毛细排水管23外端向坡地倾斜的坡度为1%-4%，毛细排水管23外端向外伸出保护层4，毛细排水管23的外端向下倾斜。

保护层4的厚度为3cm~5cm，钢筋网41采用直径8mm的钢筋绑扎为矩形网状，矩形网的尺寸为长300mm×宽300mm。

本发明软岩边坡防渗加固方法，采用上述软岩边坡防渗加固的支护结构，如图2所示，具体按照以下步骤进行：

步骤S1，边坡开挖：采用机械设备开挖软岩边坡，修整边坡，从上往下清除浮石及松动的岩石，沿修整好的坡面分层搭设施工平台，施工平台满坡面布置，每层施工平台的高度2m、宽2m~5m。

步骤S2，喷洒改性环氧防护层1：在坡面标记出毛细排水管23和锚固孔的位置，锚固孔均匀分布在软岩边坡的坡面，毛细排水管23按梅花形布设于坡面；在刚开挖的边坡表面喷洒改性环氧树脂，避开毛细排水管23与锚固孔位置，改性环氧树脂固结后与边坡表面的混凝土粘接形成具有强疏水性的改性环氧防护层1，改性环氧防护层1既能防止水分渗入造成软岩崩解，又能提高软岩强度，简便高效，保障施工期间的安全；改性环氧防护层1的厚度为0.1mm~0.3mm，改性环氧树脂与边坡表面混凝土粘接强度大于2MPa。

毛细排水管23的布设间距为 250cm~350cm，为《建筑边坡工程技术规范》建议值，能有效排除边坡内部水，毛细排水管23的坡度为1%-4%，毛细排水管23按梅花形布设于坡面，毛细排水管23将边坡内的渗水排出，沿坡面流入排水沟22。

分次将改性环氧树脂喷涂于边坡表面形成改性环氧防护层1，具有强疏水性，且与边坡表面的混凝土粘接强度大于2MPa，干燥后改性环氧防护层1厚度为0.1mm~0.3mm，参照《环氧树脂防水涂料》行业标准，为确保材料涂覆整个坡面具有防护效益且不造成材料浪费。改性环氧树脂中包含羟基等在内的多种活性官能团，能与岩样表面羟基发生脱水缩聚反应，生成键合牢固的 Si-O-Si 键，因此改性环氧防护层1与岩样有着优异的联结性能；改性环氧树脂和岩样表面羟基相互作用形成了交联网状结构的有机硅疏水膜层覆盖于岩样表面，使岩样表面由亲水性变为憎水性；本文采用机械分层喷涂，提高作业效率，且均匀性更好。

步骤S3，设置排水***：在坡顶开挖截水沟21，在坡底开挖排水沟22，在毛细排水管23的标记处挖设渗水沟槽，渗水沟槽内放置毛细排水管23，毛细排水管23的内端嵌入边坡内部，毛细排水管23外端向外伸出坡面，毛细排水管23的外端向坡底倾斜，通过毛细结构和虹吸原理将岩层里的渗透水吸收并排出，配合坡底排水沟22形成完整的排水***。

步骤S4，湿钻成孔：在锚固孔的标记处，采用湿钻法钻锚固孔，钻锚固孔的过程中注入有机硅改性树脂作为冷却液，冷却钻头、携带钻渣，同时冷却液沿孔壁周围的裂隙31渗入，冷却液固化后加固锚固孔周围岩体，抑制岩体遇水崩解；

冷却液是在钻孔时灌入孔内的，循环的过程中起到冷却作用，并把钻渣带出孔外，在钻孔过程中钻头会扰动软岩产生很多裂隙31，冷却液在灌入时沿孔壁周围的裂隙31入渗，并在一段时间后固化，起到加固作用；

有机硅改性树脂的制备：以混合氧基硅烷单体为原料，在不使用溶剂二甲苯介质下直接进行水解缩合，制得具有良好混溶性的反应性有机硅低聚物，再将有机硅低聚物与环氧树脂缩聚得到有机硅改性环氧树脂；考虑到作为冷却液需具有较好的流动性，本发明优选乙氧基硅烷为原料，在水解缩合过程中，副产物乙醇是乙氧基硅烷、水、硅醇的良好溶剂，使硅醇浓度降低，从而减慢了它的缩聚速度，避免树脂过早胶凝化，为施工提供便捷；有机硅改性树脂在室温（18-22℃）下固化，含有羟基、甲基、羧基以及环氧基等官能团，与软岩发生反应，有加固、防渗和抑制崩解的作用，有效抑制边坡表层及锚固孔的孔壁周围岩体受施工扰动及遇水后强度劣化问题。

步骤S5，安装锚杆32：待锚固孔的深度达到设计要求，采用高压风筒清孔，至孔内无岩粉、石渣，将锚杆32放入锚固孔内，在锚杆32和锚固孔之间浇灌水泥砂浆，形成注浆层33，水泥砂浆随拌随用，保证在浆液初凝前用完。

步骤S6，浇筑保护层4：锚杆32安装检测完毕后，在改性环氧防护层1上铺设钢筋网41，钢筋网41与锚杆32连接处焊接固定，铺设完毕后，在钢筋网41上浇筑混凝土层42形成保护层4，保护层4的厚度为3cm~5cm。

软岩边坡钻锚固孔通常采用湿钻法，钻孔过程用清水灌入孔中，起到冷却钻头和携带钻渣作用，但钻孔过程会对锚固孔周围岩体造成扰动形成裂隙31，且水会沿裂隙31渗入，导致软岩遇水崩解，破坏边坡稳定性。本发明采用有机硅改性树脂代替清水，既能起到冷却、携带钻渣作用，有机硅改性树脂沿裂隙31渗入软岩，在裂隙31内固化，降低钻孔扰动对岩体的影响，能够防水并加固岩体，提高锚固效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种软岩边坡防渗加固方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

步骤S1，采用机械设备开挖软岩边坡，修整边坡，从上往下清除浮石及松动的岩石，沿修整好的坡面分层搭设施工平台；

步骤S2，在坡面标记出毛细排水管（23）和锚固孔的位置，锚固孔均匀分布在软岩边坡的坡面，毛细排水管（23）按梅花形布设于坡面；在刚开挖的边坡表面喷洒改性环氧树脂，避开毛细排水管（23）与锚固孔位置，改性环氧树脂固结后与边坡表面的混凝土粘接形成具有强疏水性的改性环氧防护层（1），改性环氧防护层（1）的厚度为0.1mm~0.3mm；

步骤S3，在坡顶开挖截水沟（21），在坡底开挖排水沟（22），在毛细排水管（23）的标记处挖设渗水沟槽，渗水沟槽内放置毛细排水管（23），毛细排水管（23）的内端嵌入边坡内部，毛细排水管（23）外端向外伸出坡面，毛细排水管（23）的外端向坡底倾斜；

步骤S4，在锚固孔的标记处，采用湿钻法钻锚固孔，钻锚固孔的过程中注入有机硅改性树脂作为冷却液，冷却钻头、携带钻渣，同时冷却液沿孔壁周围的裂隙（31）渗入，冷却液固化后加固锚固孔周围岩体；

步骤S5，待锚固孔的深度达到设计要求，采用高压风筒清孔，至孔内无岩粉、石渣，将锚杆（32）放入锚固孔内，在锚杆（32）和锚固孔之间浇灌水泥砂浆，形成注浆层（33），水泥砂浆随拌随用；

步骤S6，在改性环氧防护层（1）外铺设钢筋网（41），钢筋网（41）与锚杆（32）连接处焊接固定，铺设完毕后，在钢筋网（41）上浇筑混凝土层（42）形成保护层（4），保护层（4）的厚度为3cm~5cm。

2.根据权利要求1所述的一种软岩边坡防渗加固方法，其特征在于，所述步骤S1中，施工平台满坡面布置，每层施工平台的高度2m、宽2m~5m。

3.根据权利要求1所述的一种软岩边坡防渗加固方法，其特征在于，所述步骤S4中，有机硅改性树脂的制备以乙氧基硅烷为原料，在不使用溶剂二甲苯介质下直接进行水解缩合，制得具有良好混溶性的反应性有机硅低聚物，再将有机硅低聚物与环氧树脂缩聚得到有机硅改性环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种软岩边坡防渗加固的支护结构，其特征在于，所述毛细排水管（23）按梅花形布设于坡面，毛细排水管（23）的布设间距为 250cm~350cm。

5.根据权利要求1所述的一种软岩边坡防渗加固的支护结构，其特征在于，所述毛细排水管（23）的外端伸出保护层（4）的长度为30cm~35cm，毛细排水管（23）外端向坡底倾斜的坡度为1%-4%。

6.根据权利要求1所述的一种软岩边坡防渗加固的支护结构，其特征在于，所述钢筋网（41）采用直径8mm的钢筋绑扎为矩形网状，矩形网的尺寸为长300mm×宽300mm。

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