边坡加固新材料的研制与开发.doc

交通部西部交通建设科技项目 合同号： 2001-318-000-27 边坡加固新材料的研制与开发 研究报告简本 贵州省交通规划勘察设计研究院 2003年月……………………………………………………………1 2 项目研究目标……………………………………………………2 3 研究技术路线…………………………………………………2 4 项目研究的关键技术……………………………………………9 5 项目研究成果及创新点…………………………………………9 6 项目的经济、社会和环境效益分析……………………………10 7 结语………………………………………………………………11 附：1）鉴定意见 2）鉴定委员会名单 1、前言 西部地区高等级公路边坡治理中，大量采用传统材料，既不经济也不能满足环保、美观的要求。为此，交通部西部交通建设科技项目边坡成套课题之一“边坡加固新材料的研制与开发”于2001年获得立项，目的是研制和开发出1种以上的边坡加固新材料。项目承担单位贵州省交通规划勘察设计研究院联合参与单位，分三个子题开展研究，在交通部和贵州省交通厅的大力支持和领导下，历经2年多的辛勤工作，通过深入细致的调研、大量的室内外试验、实体工程及理论分析相结合，2003年11月按合同要求成功地完成了各项研究任务，课题于2004年月日理论研究→实体工程→成果总结。 3.1 子题一“预应力锚索灌浆材料的研制” 聚丙烯纤维水泥砂浆的特性研究 通过试验，测试纤维砂浆的工作性能、力学性能、粘结强度及握裹强度、渗透性、收缩性、可灌性以及锚固性能的参数。 试验选择三种不同聚丙烯纤维，每种纤维按6种不同掺量与基准配合比砂浆进行对比试验。根据试验结果表明： 聚丙烯纤维具有较强的分散性，适当长度及掺入量的聚丙烯纤维能保证生产制作。 掺纤维砂浆的各龄期强度比基准配合比砂浆的均有不同程度提高，3天龄期抗折/抗压强度分别提高19.5%和11%；28天龄期分别提高7%和11%。 聚丙烯纤维对砂浆变形影响不明显，掺入适量膨胀剂对控制收缩十分有利。 聚丙烯纤维砂浆的抗渗能力较强。 适当长度及掺入量的聚丙烯纤维掺入砂浆后对其粘接力和握裹力都有改善作用，但是并非在每一种纤维掺量条件下浆体的性能都有明显改善。 图 根据研究，在推荐配合比下，聚丙烯纤维水泥砂浆比普通水泥砂浆的锚固性能有明显提高： 纤维砂浆的劈裂抗拉强度比普通砂浆增加18%。 纤维砂浆与灰岩的圆孔壁粘结抗剪强度与普通水泥砂浆相比，7天提高16%，14天提高19%，28天提高21%，见图1。 锚索模拟试验表明，聚丙烯纤维水泥砂浆比普通水泥砂浆的锚固性能提高9%，试验后发现聚丙烯纤维水泥砂浆的抗裂性能较好，图2可见聚丙烯纤维水泥砂浆锚固段张拉后仍然保持原状，少量拉开的裂口内钢钎都难以将砂浆掀开，而普通水泥砂浆锚固段几乎全部压碎破裂。 图2 普通（纤维）砂浆锚索拉出后照片 聚丙烯纤维水泥砂浆的应用研究 为了进一步验证聚丙烯纤维水泥砂浆的锚固性能，总结灌浆施工工艺和应用经验，确定合适的灌浆设备和常规的外加剂以及对砂石材料的要求，课题组进行了实体工程试验。实体工程为一岩堆加固工程，设计采用预应力地梁锚索，锚固段胶结材料采用聚丙烯纤维水泥砂浆。通过依托工程实施，验证了聚丙烯纤维水泥砂浆及其推荐配合比的工作性能符合要求并总结了相应施工经验，全部锚索按设计完成预应力张拉且长效性通过预应力监控验证，说明聚丙烯纤维水泥砂浆完全可以作为预应力锚固段的粘结材料，其锚固性能优于普通砂浆，见图3。 通过大量的试验验证、推荐配合比下的聚丙烯纤维水泥砂浆可增强锚固力，生产时，可采用以下施工步骤： 称量原料→干拌原料1～3分钟→加水搅拌3～5分钟。 图3 依托工程:董家岩堆全景 当锚固段受砂浆与钻孔壁粘结强度控制时，其长度计算推荐修正公式为： LL—锚固段长度 D—钻孔直径 C—常规砂浆与岩土的粘结强度 K1—锚固段长度安全系数 K2—聚丙烯纤维水泥砂浆提高系数，取1.10 3.2 子题二“浅层压力灌浆加固边坡的应用研究” 通过对水泥类灌浆材料进行室内试验，分析其特有的性能和应用条件，重点通过实施压力灌浆加固破碎岩体的应用，研究其加固边坡的机理，总结设计、施工要点。 边坡加固材料的应用现况调研 课题组以贵州地区为主，调研了贵州省的贵阳至新寨高速公路、凯里至麻江高速公路、镇宁至水城公路，重庆的渝黔高速公路、渝合高速公路等。通过实体工程和研究文献资料，获取有关边坡加固工程中所用材料的情况和边坡加固新材料的应用情况及存在的问题，深入了解当前国内外灌浆技术的工程应用情况，开展对浆液材料性能的调研，内容包括灌浆技术在土木工程行业中的应用现状、浆液的种类及性质，从而为顺利开展本课题研究打下坚实的基础。