一种边坡自排水电渗锚杆及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于岩土锚固工程技术领域，具体涉及一种边坡自排水电渗锚杆及施工方法，主要适用于软粘土坡、饱和土坡、地下水位较高的坡体加固工程。
【背景技术】
[0002]我国是一个滑坡灾害相当严重的国家，常常给工程建设和生命财产造成重大的是损失。多数滑坡受降雨影响明显，降雨入渗坡面使得土体强度降低，降雨引起地下水位上升导致滑坡体产生上浮力，下滑力增大，坡体稳定性严重降低。软粘土广泛分布于我国的东南沿海和珠江三角洲地区，大量的工程建设产生了不计其数的土坡，软粘土因独特的高含水率、高压缩性、低强度等性质，给坡体加固工程带来了困难。对比分析可知，诱发坡体失稳灾害的主要原因为水分影响。因此，对于含水率较高坡体的失稳治理问题，从安全可靠性来讲，不能仅从支档或排水一方面进行治理，应从这两方面着手。
[0003]现有的支档和排水加固坡体措施为:锚杆加固坡体，坡面布设排水沟、截水沟和地下采用盲沟、集水井、排水孔等。锚杆加固和排水两者组合形式多样，但存在的主要问题为:
(a)坡面排水措施对坡体环境要求较高，许多边坡受地形条件限制，导致难以保证排水措施的有效性；(b)地下排水盲沟、排水孔建设，集水井抽水费用居高不下，施工难度大；(C)排水措施只能梳排流动水，镶嵌于土颗粒间的水分不能排除，而这部分水仍然严重影响土体的强度；(d)锚固、排水、固结不能一体化，结构功能单一，不能满足工程需求。
[0004]电渗法作为一种新型有效的方法，已在处理细颗粒、高含水量、高压缩性等特性的土体地基方面拥有很长的历史，相比其他传统的处理方法，电渗法拥有显著优势。电渗法是在土体中植入电极并施加直流电场后，在电场作用下，粘土颗粒表面带有负电荷将向阳极移动形成电泳；土中阳离子易与水分子结合形成水化阳离子，从阳极向阴极移动形成电渗。然而由于坡体工程的特殊性，地基中的电渗技术不能直接运用于坡体加固，一方面电渗与注浆技术不能较好的结合，故不能将滑动区锚固于稳定区。另一方面锚固、电渗与排水效果三者不能兼顾，从锚固效果来讲，要求锚杆向下倾斜植入坡体，然而这给排水带来不便；在坡面施设电渗排水系统，工序复杂，造价高昂。虹吸排水是一种利用液面高度差的作用力，在管内产生负压将水从高位管口吸入，产生一定扬程，从低位管口排出，具有无动力和流动过程由液位变化自动控制的物理特性，已在水利、农田灌溉、边坡排水中得到广泛应用。但现有的虹吸技术，只能进行排水，却不能锚固。因此，将锚固、电渗和虹吸技术集结于一体，解决各自的不足与相互共存时的矛盾，提出一种固结排水、锚固坡体的支护结构，防治水分诱发坡体失稳尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足，利用锚固技术、电渗技术和虹吸排水的原理，提供一种同时具有锚固、排水和固结功能的边坡自排水电渗锚杆及施工方法，解决强降雨地区和软土地区坡体失稳。
[0006]本发明是一种边坡自排水电渗锚杆及施工方法，其边坡自排水电渗锚杆，该锚杆由两根电动土工袋1、锚具16、垫板19和虹吸管构成；电动土工袋I后半部分预留孔和附设袋囊2，袋囊2内与电动土工袋I径向连接有纤维绳3 ;中空管4上开设渗水孔5、后半部分开设泄浆孔6、泄浆孔6上套有袖阀7 ;中空管4套入电动土工袋I内并伸至底部，袖阀7与电动土工袋I上的预留孔相扣，袋囊2的左右两侧用塑料夹8将电动土工袋I从外侧绑扎在中空管4上；虹吸管由吸水管9通过接头弯管10与排水管11的一端连接，排水管11的另一端与平衡出水器12连接构成；在坡面一定间距向下倾斜平行施设两根电动土工袋1，保持电动土工袋I的袋口与袋底有一相对高差，注浆管21向中空管4内压力注浆，浆体20通过袖阀7进入电动土工袋I的袋囊2内，在袋囊2内凝固锚固于稳定坡体25内，锚具16将电动土工袋I前段锚固于垫板19上；坡面土体内埋设水分感控开关13，坡体25外安放太阳能电池14，两根电动土工袋I中位置较高的一根为阳极A，较低的一根为阴极B，导线15依次将阳极A、水分感控开关13、太阳能电池14，阴极B串联起来；在阴极B的中空管4内插入吸水管9，在坡面通过接头弯管10与排水管11和平衡出水器12连接，吸水管9的进水口和平衡出水器12出水口高程相同；在中空管4内注少量水，抽气机从平衡出水器12抽气、使水流入平衡出水器12，启动初始虹吸。
[0007]本发明的一种边坡自排水电渗锚杆的施工方法，其步骤为:
(O调查分析边坡地质条件，水文气象条件，了解边坡地表和地下水的补给、径流和排泄方式，进行边坡工程地质勘探和设计，分析确定潜在滑动面位置；
(2)制作中空管:根据步骤(I)确定中空管的长度；中空管后端用实体封闭，后段间隔0.8?1.2m开设泄浆孔，泄浆孔上套橡皮袖阀；在中空管的半圆面管壁上间隔开设直径为5~8mm的渗水孔，但在泄浆孔的左右0.1-0.15m范围之内不开渗水孔，中空管封闭端与相邻泄浆孔之间不开渗水孔；
(3)制作电动土工袋:根据步骤(I)选定所需电动土工袋的长度、厚度和直径，袋囊的个数；电动土工袋后半部分预留孔和附设袋囊，袋囊内与电动土工袋径向连接有纤维绳；
(4)连接电动土工袋和中空管:中空管伸入电动土工袋内，且封闭端伸入底部，橡皮袖阀与电动土工袋上的预留孔相扣，袋囊的左右两侧用塑料夹将电动土工袋从外侧绑扎在中空管上；
(5)开挖和钻孔:根据工程设计，分步开挖边坡，在坡体上钻孔；
(6)安装自排水电渗锚杆:四根电动土工袋内套中空管的连接为一组，沿坡高度从高到低依次为第一根、第二根、第三根、第四根；(a)将四根内套中空管的电动土工袋安置在坡面上的孔内，且渗水孔的半圆面朝上，用注浆管进行分段注浆，每段注浆长度为注浆步距，注浆步距与中空管上的泄浆孔间距相同，即步距为0.8-1.2m，注浆压力根据不同的地层状况确定；注浆过程，每次进行同一横截面两个橡皮袖阀注浆，从中空管底端依次向前端注浆，每完成一次注浆，向坡面方向移动一个步距的注浆管长度；注浆完成后，在伸出坡面的电动土工袋外套垫板，内套空心圆筒，张拉电动土工袋，抱箍紧靠垫板将电动土工袋外侧夹持固定在空心圆筒上；(b)设置水分感控开关的控制界限含水率；坡面土体内埋设水分感控开关，坡体外安放太阳能电池和定时双刀双掷开关，导线将第一根、第二根、第三根、第四根内套中空管的电动土工袋与水分感控开关、定时双刀双掷开关、太阳能电池连接；(C)根据中空管底端的高程确定平衡出水器的出水口高程，在坡面施工平衡出水器的安放台座；平衡出水器安置在台座上，并与排水管密封连接；在第二根、第三根、第四根电动土工袋中，将吸水管穿过空心圆筒进入电动土工袋内，且伸入中空管底端，用接头弯管将排水管与吸水管连接，形成虹吸管；
(7)实现初始虹吸过程:中空管内注入一定量的水，平衡出水器外接抽气机，水流经吸水管和排水管，再进入平衡出水器，启动初始虹吸，停止抽气；
(8)重复步骤(6)、(7)进行下一组自排水电渗锚杆的施工。
[0008]本发明的有益效果是:本发明集合锚固技术、电渗技术和虹吸技术于一体形成一种边坡自排水电渗锚杆，解决强降雨地区和软土地区坡体失稳。主要优点为:(1)功能强大:同时具备锚固、排水和加速固结功能，且互不影响；锚固方面:电动土工袋承载力高、袋囊内浆体固化，将不稳定土体锚固于稳定土体内；排水方面:不仅能将坡面水分排出，而且能将坡内深部水分排出；固结方面:能将整个坡体内土颗粒间难以排出的水分在电渗作用下排出，提高土体强度，减小下滑力的同时增加了锚固力，极大的增强了坡体的稳定性；
(2)自动化程度高:太阳能供电、水分感控开关能够根据实际情况自动控制电渗是否进行；定时双刀双掷开关能定时进行电极转换，能延缓电阻的增大，防止长期固结阳极中空管上的渗水孔堵塞，确保长期有效工作；虹吸技术在无需任何外动力作用下能够自动进行排水；三者均不需人工监控；(3)选材恰当:所选制成电动土工袋的材料既具备导电、又拥有良好的抗拉能力、还能够透水和电极转换，而且抗腐蚀能力强，保证长期有效的工作性能；(4)结构构造形式巧妙:橡皮袖阀单向导通，注浆完成后浆液不能流入中空管内；电工土工袋包裹浆体，承受拉力锚固于稳定土层；注浆管构造独特，能将浆体仅从橡皮袖阀处注入，注浆结束，中空管内不残留浆液，故不封堵渗水孔；巧妙的结构设计，形成了多功能锚杆，且各种功能互不影响；(5)施工方法简便、可操作性强，锚固效果好，排水性能稳定，拥有较好的应用前景，易于市场推广应用。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的示意图，图2是图1中电动土工袋的示意图，图3是图1中电