巖土錨固技術論文范文
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篇1
巖土錨固技術是運用錨桿附近巖土層抗剪強度傳送土體拉力或使土層開挖層安全穩定的一種技術。巖土錨固工程技術是一種把受拉桿件埋進巖土層,進行邊坡加固的技術。站在力學角度分析,錨桿是能夠抵御巖層被破壞剪切、可以抵抗傾倒、防止山體水平位移或豎向位移、消除各種差異變形沉降、控制巖體塌落與變形的加固邊坡技術。巖土錨固技術可以使錨固層形成壓應力區,形成巖土層加筋作用,提高巖土層總強度。錨桿將巖土層和防護層有效連接到一起形成復合結構,其承擔土壓力,最終增強巖土剪力能力與承受拉力。
2水利工程的具體施工技術
要全面開展水利工程建設工作,一定要重視建設過程中的質量管控工作。先確保工程施工隊伍具有良好施工技術水平,根據工程標準要求施工,進而保證工程建設順利完成。
2.1巖土錨固技術的作用條件
建設水利工程運用巖土錨固技術前,一定要充分做好各項準備工作,具體要按照工程設計要求,勘查工程施工現場,特別注意檢測工程環境條件及土層情況,再合理的選取施工工具。施工前,把所有施工工具、施工器械送至施工現場,確保施工工具齊全,全面檢查施工材料,當發現材料存有問題時,及時采取有效措施給予解決,進而從本質上解決施工過程中可能出現的各種質量問題。工程施工時,加大技術監督管理工作力度,時刻監督現場施工情況,促使巖土錨固技術的順利應用。
2.2錨固操作工藝
錨固工藝和錨桿種類具有緊密聯系,巖土錨固技術中的錨桿有很多種類別,根據錨桿是否需要提前施加應力分為非預應力錨桿與預應力錨桿;根據錨桿運用對象分為土層錨桿與巖石錨桿;根據承載機理,分為復合型錨桿、拉力型錨桿及壓力型錨桿。錨桿主要有錨頭、自由段和錨固段組成。錨桿施工主要有制造孔洞、制作和安放錨桿、灌注漿液、張拉與鎖定錨桿。實際水利工程中,常用的錨桿有管縫式錨桿、機械式錨桿、灌漿式錨桿及楔縫式錨桿。自鉆式錨桿也叫自進式錨桿,它是把錨桿安裝、鉆孔和注漿組合為一體的錨桿。灌漿式錨桿運用樹脂或是水泥砂漿把拉桿粘結在鉆孔內,運用錨桿粘結力、固結漿液和巖層與漿液的粘結力錨固巖層。關于錨桿鉆進技術的運用,如果巖體較完整,可以選擇淺孔沖擊式的鉆機,這樣不僅有效而且十分經濟,如果巖體已有破碎現象,則適合運用回轉式鉆機,鉆進過程中配合使用一些套管工藝。如果要對卵石層巖體進行鉆孔,考慮其塌孔現象較嚴重,可以先把鉆桿打進巖層后再注入漿液。
2.3布置錨桿和安裝錨桿
布置錨桿和安裝錨桿前,必須先確定所有部件對應位置,進而才能保證安裝過程中,各部分良好的銜接在一起。安裝時必須嚴格監督安裝質量,避免由于安裝不良導致工程質量存有缺陷。錨桿布置工作有一些具體要求:錨桿上下層排距控制在3米以內;邊坡最上排錨桿固段巖土厚度大于3米;傾斜錨桿傾角在15-45度之間,同層錨桿距離在2米左右。安裝錨桿過程中為保證錨桿在鉆孔中心位置,錨桿外表面要裝設隔離架、限位器。定位器間距在自由段2.5米,在錨固段2米處,錨桿的鋼筋要始終保持順直、平直、沒有油污。
2.4錨孔灌注漿液
進行錨孔灌漿時,注漿材料一定要根據規定經過必要的檢驗,確保材料符合工程設計要求,在開始注漿作業與中途停止很長時間再施工時,要用水泥稀漿或水注漿管路及注漿泵。進行一次低壓灌注漿液時不能封閉孔段,灌注漿液管采用塑料材質管,塑料管伴隨錨桿體共同進入到孔內,再注入漿液,控制注漿壓力在0.8MPa以內。一次高壓灌注漿液時,要運用隔離塞將孔段封閉,將小排氣管隔離塞里,先利用管孔底部做低壓注漿,利用排氣管及時排除封閉段空氣,排氣直至沒有氣泡漿液排出為止,最后封閉排氣管,進行高壓灌注漿液,確保漿液充分深入擠密孔壁或底層,和低壓灌漿相比,高壓灌漿更能夠提高錨固力。進行二次高壓注漿就是把錨桿的非錨固段和錨固段分成兩次來分別進行灌注。
2.5錨索
運用巖土加固技術時一定會利用錨索,錨索是巖土加固技術的重要組成部分。錨索是承受拉力的關鍵結構,具有一定穩定作用,能夠避免建筑物發生嚴重變形。運用巖土錨固技術是加固體外表面張拉形成預應力,進而實現穩固的目的并避免其發生變形。錨固技術中的錨索技術有兩種,即:無粘連的預應力錨索和有粘連的預應力錨索,它們在水利工程的巖土錨固技術中都能得到運用,具體是要結合工程實際建設需要來進行選擇,進而才能確保工程建設質量。預應力錨索按照錨固體受力狀態,可以分成承壓型錨索與摩擦型錨索兩類,根據鋼筋傳力特征和結構,分為壓力型錨索、拉力型錨索及荷載分散性錨索。
3巖土錨固技術的一些問題
目前我國運用的巖土錨固技術存有三方面問題,第一,錨固有關機理認識較低。要盡快發展巖土錨固技術,必須不斷完善錨固機理,但我國目前錨固機理方面薄弱。錨固機理關系到錨固對單根錨桿受力問題及對巖土體加固作用影響,雖然有很多關于錨固作用的闡述,但絕大多數都是牽強的。第二,錨固理論和實踐嚴重脫節。根據目前實踐應用情況看,巖土錨固工程實際運用過程中很少時候能夠真正將理論和實際有效結合起來,這嚴重制約著巖土錨固技術發展。因此,要發展錨固理論和實踐有效結合,進而才能促使錨固技術更好的發展。第三,保證工程施工質量的意識不高。由于錨固工程具有很強隱蔽性,當其質量方面出現問題時,難以迅速找出問題原因,這就使巖土錨固技術存有許多問題,因此,要保證錨桿充分發揮其作用,必須保證施工質量,實際施工時,注重機械化施工方法的運用,嚴格控制人為操作方面出現錯誤,進而保證施工質量。我國的巖土錨固技術還處在初級階段,有關理論方法還不夠成熟,一定要不斷探索錨固技術發展措施,例如:發展配套錨固施工工具,錨固工藝和錨桿結構的多樣化、強化工程施工質量控制工作、降低預應力錨索應力損失等。
4運用巖土錨固施工技術時的注意事項
預應力錨索施工屬于隱蔽性極強的巖土工程,它的技術難度非常高,工藝也十分復雜,所以,很多非專業的施工隊伍很難確保工程施工質量,運用該技術進行水利工程施工時,必須安排施工資質較高、施工經驗豐富的專業隊伍進行施工。錨固工程施工過程中,施工變形預報工作和監測工作非常重要,通常情況下,要運用專業儀器與地表簡易觀測法進行監測,必要時定期進行動態預報,施工變形預報和監測,進而對動態設計發揮指導性作用,保證工程安全施工。
5結束語
篇2
關鍵詞:預應力錨索抗滑樁;錨索拉力;樁身內力;改善。
1.概述
預應力錨索抗滑樁是一種主動受力和被動受力相結合的新型巖土工程錨固技術,其中錨索為主動受力,抗滑樁為被動受力[1]。錨索的使用改善了預應力錨索抗滑樁的受力模式,傳統的抗滑樁相當于懸臂梁結構,而預應力錨索抗滑樁可視為一端鉸接的梁式結構,因此預應力錨索抗滑樁的受力情況更加合理。可見錨索拉力對結構體影響非常之大。
根據彈性地基梁理論及位移變形協調原理,可以確定錨索拉力及樁身內力[2]。錨索拉力通過錨索張拉來獲得,因此錨索拉力值的大小可以在一定范圍內變化。錨索拉力值的選取范圍從幾百到數千千牛,但過大的錨索拉力會使得樁前巖土體產生較大的土壓力,而過小的錨索拉力又不能起到很好地降低樁身內力的作用。現行的預應力錨索抗滑樁的優化設計可通過選取合適的錨索拉力,降低樁截面尺寸、樁長及減少鋼筋用量來實現。因此,如何選取一個合適的錨索拉力值,使預應力錨索抗滑樁樁身內力分布比較合理,其意義較為深遠。
本文使用有限單元法軟件PLAXIS對工程案例建模。該方法不必對一部分內力和滑動面形狀作出假設,可以使結果的理論基礎更為嚴密[3]。通過對計算結果的分析,得出錨索拉力值對降低樁身內力、改善樁身彎矩分布及降低樁頂位移的作用,希望對后期的研究起到拋磚引玉的作用。
2.模型的建立及分析
某一滑坡體,總體坡度約13°,滑坡縱長400~1140m,寬239~1000m,面積約1.5km2,屬推動式滑坡。在滑坡體上需要布置一條輸油管道。該場地巖土由碎石土和頁巖組成。上層為碎石土:容重20kN/m3,彈性模量1.0×104kN/m2,粘聚力為30kN/m2,內摩擦角為25°,泊松比為0.35。下層為頁巖:容重24.5kN/m3,彈性模量1.0×108kN/m2,粘聚力為350kN/m2,內摩擦角為34.3°,泊松比為0.24。
通過傳遞系數法計算得:擬建輸油管道處滑坡體剩余下滑力為1946kN/m。研究表明:當滑坡推力介于1000~3000kN/m時,采用預應力錨索抗滑樁比較合適[4]。該工點擬采用抗滑樁樁長16m,錨固段5m,樁間距為6m,樁截面尺寸為1.5m×2.0m。根據相關規范及工程經驗,錨索設置在樁頂下1m處,與水平線夾角為20°,錨索錨固段5m。
本工點情況較簡單,可采用二維平面應變模型。對各參數進行修正后,用板單元模擬梁;用土工格柵和桿單元模擬錨索,其中土工格柵可以模擬錨索的錨固段;錨索預應力可直接在桿單元施加;屈服準則采用莫爾-庫侖準則;排水情況。支擋結構體參數:鋼筋混凝土樁的彈性模量值取3.0×104Mpa,泊松比0.1;模擬錨索錨固段的土工格柵抗拉剛度值取1.0×105kN/m;模擬錨索自由段的桿單元彈性模量值取1.95×105Mpa,抗拉剛度取4296kN,間距6m。另外,樁與碎石土的邊界采用0.5的強度折減系數,樁與頁巖的邊界采用1.0的強度折減系數。
建立的模型如下圖:
圖2.1 模型總位移云圖
根據地基系數法,結合本工點情況,可認為預應力錨索抗滑樁背后推力分布為梯形[5]。徐良德等進行的滑坡相關模型試驗研究表明抗滑樁所受巖土壓力的合力大約在樁懸臂段中間[6],因此此時土壓力的合力大約位于樁頂下5.5m,。為了降低樁身的彎矩值,可以假設在錨索拉力作用下,滑面處樁身彎矩值為零。通過計算,得錨索拉力初設值為1070kN。
通過上述分析,本模型分別采用錨索拉力值為900kN、1050kN、1200kN、1350kN、1500kN。通過有限單元法計算得樁身相應的最大彎矩值分別為:804.28kNm/m、629.49kNm/m、423.04kNm/m、-363.74kNm/m、-438.34kNm/m,相對應的最大剪力值分別為:441.53kN/m、365.82kN/m、343.21kN/m、162.5kN/m、205.81kN/m,樁身最大位移值分別為:3.16mm、1.97mm、1.24mm、-0.3mm、-1.58mm。
由以上數據可知,隨著錨索拉力值的增大,樁身的最大彎矩值和最大剪力值明顯降低;且隨著錨索拉力值達到1350kN,此時的樁身最大彎矩值和最大位移值已經為負值,意味著抗滑樁將向樁后彎曲。同時,抗滑樁將受到比較大的土壓力,此時的錨索拉力值不是經濟合理的方案。簡而言之,當錨索拉力達到1350kN及以上的時候,此時的錨索拉力是不合理的。同時,錨索拉力為1200kN時,較錨索拉力為900kN或1050kN,能明顯降低樁身最大彎矩值、最大剪力值及最大位移。下圖為錨索拉力為1200kN時的樁身彎矩圖:
圖 2.2 樁身彎矩圖
從上圖可以看出,此時的錨索拉力作用下,樁身彎矩圖出現兩個極值,且相差不大,能合理利用鋼筋混凝土材料的雙向抗彎性能,有利于抗滑樁的配筋。
綜上所述,預應力錨索抗滑樁的錨索拉力值選取1200kN。
結論
通過對有限單元法軟件計算結果的分析,得出預應力錨索抗滑樁錨索拉力的選取可遵循以下幾點:
預應力錨索抗滑樁的錨索拉力優化以不產生負位移,且位移值偏小為標準,此時樁身的最大彎矩值也為正值,且樁身彎矩分布圖比較合理。
預應力錨索抗滑樁的錨索拉力值不能過大,否則將產生較大的土壓力;同時也不能過小,錨索拉力過小時的作用效果趨同于普通式抗滑樁受力情況,不能體現預應力錨索抗滑樁改善樁身受力的優越性。
一些對位移要求嚴格的工程,可以通過增大錨索拉力值來降低樁頂位移。
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篇3
關鍵詞:預應力錨索;高邊坡;道路施工;技術分析
1概述
隨著我國公路建設的推進,路網系統愈加完善,相關道路的建設等級和要求也越來越高,且相當一部分的公路建設面臨復雜的地形和地質環境,這給設計和施工帶來很大挑戰。其中,高邊坡就是道路建設中面臨的普遍難題[1]。高邊坡一般指公路建設中,路基兩邊的土質邊坡高度大于20m或者巖質邊坡高度大于30m的邊坡,由于過大的坡度和高度,給高速公路的施工和運營帶來普遍性的安全隱患,特別是在突發荷載(如地震、泥石流等)作用下,高邊坡的穩定性備受關注。我國運營的部分道路工程出現高邊坡的病害問題,例如邊坡失穩導致的道路淹埋、流石流泥、滑坡、局部坍塌、落石和坍塌等[2],這些病害問題很多是施工建造過程不重視引起的,沒有設定有效的邊坡穩定施工解決方案,導致對既有道路的交通安全和道路使用造成隱患,需要進行治理和加固以恢復道路的使用性能,增大道路管養的經濟壓力。高邊坡穩定的施工解決措施包含表層防護和邊坡加固兩種,表層防護包括放緩坡度、植草灌漿固定等,主要適用穩定性較好的邊坡;穩定性較差的需要采用預應力錨索、土釘、管樁等加固措施,才能徹底解決邊坡失穩問題[3,4]。本文將研究預應力錨索在高邊坡穩定加固中的技術措施,首先分析高邊坡失穩的影響因素,然后分析預應力錨索加固的力學機理和計算方法,并給出采用預應力錨索加固的施工措施和注意事項,最后結合一工程案例,給出基于設計條件的預應力錨索加固設計方案和施工方案。
2高邊坡穩定問題的影響因素分析
諸多因素可以影響到道路高邊坡的穩定性,總結而言,巖土本身特性、地質構造和地下水特征是主要影響因素。2.1高邊坡巖土自身特性巖土特性是高邊坡穩定的重要內在因素。對于土質邊坡,土質條件是邊坡穩定的基本,砂土容易流沙滑坡而黏性土的黏聚力較大不易破壞。對于巖質邊坡,情況則更為復雜,巖石自身的強度和巖質邊坡特性是關鍵參數,如若巖石自身強度不高,巖石的形成不連續,存在破裂等軟弱層,則受到環境作用時,其破壞往往是巖石最弱連接界面展開,當外界荷載大于巖層的強度時,便可能形成連續破壞從而導致邊坡的坍塌。一般而言,塊狀和反坡向層狀的巖層特性是穩定的,而順坡向層狀巖層容易產生剪切型破壞,碎裂散狀巖層則易形成滑動型破壞。
2.2場地地質構造特性
高邊坡可以是路基開挖形成,也可能是自然形成。如果是路基開挖形成,則會由于開挖的影響穩定性更差,受場地地質構造影響更顯著。例如是否存在地震和震動、巖土風化狀況及出露位置等。其中,地震和震動是高邊坡最大的安全隱患,受地震作用的慣性力作用,邊坡的失穩和破壞往往是瞬時的,因而需要根據場地地質狀況基于地震破壞的可接受水準進行設計和施工加固。
2.3地下水分布特性
由于地下水影響巖土的基本物理特性和力學特性,因而對邊坡穩定具有顯著影響。隨著地下水位的變化,巖土的剪切力和法向力在變化,相應的最弱破壞面也在不斷變化,如果邊坡中某些微裂縫存在,則地下水的存在嚴重削弱結構抗力,并形成靜水壓力增加裂縫的開展。如天氣變冷,裂縫中的水尚未排出,則水分的凍結會導致裂縫膨脹,造成邊坡失穩。
3預應力錨索的邊坡加固原理
3.1預應力錨索加固機理
根據高邊坡穩定的影響因素,預應力錨索加固就是讓軟弱的邊坡通過預應力錨索固定到穩定的巖層中,從而使得其變形受到約束,整體保持穩定平衡。具體而言,如圖1所示,預應力錨索通過高邊坡中軟弱的土層或巖層,穿過滑動面連接到穩定且堅硬的巖層中,在該側進行預應力索張拉,張拉完成后注漿錨固,強大的預應力使得巖層整體性更好。同時,注漿一方面使得錨索穩定,另一方面漿體注入周邊巖土縫隙,有效提高其摩擦阻力,加強邊坡軟弱層的黏結性和整體性。這樣,整體邊坡形成整體,并與受錨固的巖層共同受力變形,穿透滑動面的錨索極大降低邊坡的整體失穩問題,提高了邊坡的穩定性。
3.2預應力錨索設計計算方法
預應力錨索的設計需要根據實際邊坡的穩定失效模式確定。高邊坡的失效模式眾多,包含潰屈破壞、水平錯位破壞、順層滑動、崩塌破壞、圓弧滑動等,其中滑動破壞是整體型破壞,影響最為嚴重,在高邊坡中的發生頻率也最高,預應力錨索的設計計算應以保證高邊坡不發生整體滑動失效為根本。滑動失效的根本原因是邊坡軟弱層形成的潛在剪切面上,滑體所形成的向下滑動力大于其抗滑力,出現對應的剪切面破壞。而潛在剪切面對于巖層而言一般是裂隙、斷層或者節理發達的軟弱區域,對于土層而言則是對應土力學機理的圓弧滑動面。預應力錨索的設計就是以增加滑動面法向約束力的方式提高其切向摩擦力,可以采用有限條分法確定其錨固效率:式中:Li是第i條滑動面的長度;Ni是第i條滑動面上的法向力;Ti是第i條滑動面上的切向力;PN是錨索錨固所產生的法向分力;PT是錨索錨固所產生的沿滑動面的切向分力;Ci是第i條滑動面上的黏聚力;f是滑動面上的巖土摩擦系數;K是預應力錨索作用下高邊坡穩定系數。各成分如圖1所示。根據預應力錨索的設計計算模式,可以看到:為了充分發揮錨索的錨固效率,錨索的安放位置、間距、數量、傾角等,都應該根據可能滑動面進行設置,以錨索與滑動面呈大角度相交為宜,注意不要使得錨索的施加效果導致滑動概率增加。
4預應力錨索加固的施工技術
預應力錨索施工的基本規程是邊坡修整、測量定位、鉆孔、孔道清理與檢測、錨索安裝、注漿、張拉,這其中,邊坡修正、鉆孔、孔道清理與檢驗、錨索注漿和錨索張拉是關鍵環節。
4.1高邊坡的修整
高邊坡表層影響整體的邊坡穩定,因此在安裝預應力錨索前需要將表層進行修整和清理,對于破碎巖層和巖渣,需要進行平整,保證邊坡平緩性;對于土質邊坡,由于雨水對邊坡穩定影響很大,需要進行表層排水及表層植被固定處理,維持表層巖土的穩定性。
4.2鉆孔施工
鉆孔是預應力錨索施工的關鍵環節,在鉆孔前需要根據巖土特性選擇鉆孔機械設備。一般而言,巖石需要采用潛孔沖擊鉆孔的方法,在巖石破碎后可以采用跟管鉆進的方式,穩定巖層結構。另外,鉆孔過程還需要搭設一定的腳手架,并在鉆進過程中及時清除殘渣,確保鉆進按照預期位置進行,鉆孔的孔徑誤差和垂直度誤差保持在可接受范圍。鉆進可能遇到塌方問題,因此需要事前做好預控方案。鉆孔孔徑需要保證不低于設計預應力索的索徑。
4.3孔道清理及檢驗
鉆孔完成后需要對孔道內的粉塵和殘渣進行徹底清除,注意到不清楚殘渣就進行預應力錨索安裝和注漿,注漿后巖土受到泥土影響黏性降低,并不能形成很好的整體受力,因此錨索的有效性將大打折扣。孔道清理可以采用高壓水或者高壓空氣進行清理,直到鉆孔檢驗合格后才能進行下一步的施工工作。
4.4錨索安裝和注漿
預應力錨索的基本構造如圖2所示,進行注漿時需要確保砂漿配合比符合標準,并事前攪拌均勻,保證在初凝前注漿完畢。注漿一般分為兩個過程———錨固段的注漿和自由錨索段與孔壁中縫隙的注漿填充。
4.5預應力錨索張拉施工
預應力錨索應分級張拉,保證各個錨索的都能達到預期張拉力,張拉中采用張拉力和伸長值雙控方法控制張拉噸位,同時預應力錨索在高邊坡側一般配合框架梁進行協同聯合,使得所有預應力錨索發揮對整體邊坡的防護加固效果,如圖3所示。
5工程案例解析
5.1工程背景
廣東省龍川至懷集公路工程TJ2標段K10段線路以深挖方的形式通過,開挖方量大,形成了平均10m的高路塹邊坡,坡體開挖后地應力調整較大,形成了較大的松弛區,此外坡體存在基巖裂隙水,風化程度高,地下水較易在層面上積聚,因此此類邊坡較易產生沿層面的滑移破壞。另外,強降雨的作用,雨水沿陡傾的節理或層面下滲,較易產生滲透壓力及靜水壓力,往往成為觸發邊坡失穩的因素。根據對該區域巖土狀況和地質條件的調查,采用預應力錨索進行高邊坡防護加固效果較好,因此首先對沿巖層面滑動穩定性進行檢算,檢算結果顯示,邊坡穩定性以巖層面控制,在擬定的坡形坡率下,正常工況穩定系數為1.139,暴雨工況邊坡穩定系數為0.979,屬欠穩定邊坡施工采用錨桿和錨索雙重加固。
5.2預應力錨索加固施工
根據設計檢算,采用錨索框架,錨索設3排,長20m;錨索采用普通拉力型預應力錨索,錨索體直徑150mm,注M30水泥砂漿;錨索主筋采用15.24、強度1860MPa的6束高強、低松弛預應力鋼絞線,設計噸位600kN。錨索框梁截面尺寸為0.5m×0.5m,嵌入深度為0.40m,C30混凝土灌注,配合高邊坡的整體防護。施工結果顯示,錨索就能按照施工方法達到預設錨固噸位,注漿效果良好,邊坡穩定性良好,大雨條件下均穩定性好。
6結語
保障道路運營安全和長期性能具有重要意義,道路高邊坡的穩定性能是需要關注的重點之一。論文探討了影響高邊坡穩定的主要因素,并提出采用預應力錨索的邊坡加固機理和設計計算方法,從而總結預應力錨索加固的施工技術。最后結合工程案例分析了預應力錨索在高邊坡防護加固中的有效性和方法,為公路高邊坡防護提供參考。
參考文獻:
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篇4
關鍵詞:錨噴技術;高速公路;邊坡;加固
中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A
1引言
錨噴技術是一種將巖體作為結構材料,通過錨桿(錨索)、鋼筋網及混凝土的作用,調動和增加巖體的自生強度來實現巖體自身支撐達到巖體穩定的方法,是一種符合現代巖體力學理論的巖層穩定控制方法。錨噴技術作為一種新興的邊坡加固技術,其技術來源于50年展起來的新奧法錨噴支護,這一施工方法將噴射混凝土技術和全粘結注漿錨桿結合起來,首先應用于硬巖中的隧道開挖,以后又逐步推廣應用于軟巖及土體的開挖,現在已廣泛應用于地下工程的許多方面,同時在邊坡的加固方面開始得到應用。錨噴技術常見的措施有錨桿(錨索)加固、噴射混凝土加固、錨桿混凝土聯合加固、錨噴網聯合加固等[1]-[3]。本文以襄十高速公路某邊坡錨噴加固技術為對象進行研究,旨在為其他類型工程提供設計經驗。
2工程概況
該工程位于襄樊至十堰高速公路一段,屬丘陵地貌單元,構造剝蝕中低山重丘區。區域出露地層巖性為中下元古界武當山第二巖組上巖段中深程度的區域變質巖和接觸熱變質巖,主要是云母石英片巖、長石石英砂片巖、變粒巖,由于經歷了多期地質構造變動并伴有大量的基性—超基性巖漿巖的侵入,該區域巖體的穩定性較差,片理和其它構造節理非常發育,巖石風化嚴重,對線路的施工和今后公路的運營造成很大的隱患。
3邊坡穩定性分析
一般地,影響巖質邊坡變形破壞的因素主要有:巖性﹑巖體結構﹑水的作用﹑風化作用﹑地震﹑天然應力﹑地形地貌及人為因素等。在對該邊坡進行穩定性計算時,采用極限平衡法,具體如下:
極限平衡按總應力法,穩定性系數由下式計算:
式中:N—分條條塊重量垂直于潛在滑面的分量(kN/m);φ—邊坡物質的內摩擦角(°);c —邊坡物質的粘聚力;L —潛在滑弧長度;T —分條條塊重量平行于潛在滑面的分量(kN/m)。
經計算,邊坡穩定性系數分別為:“天然狀態”下為1.02、“天然狀態+降雨、融雪”下為0.73、“天然狀態+地震”為0.53。由此可見,邊坡在天然狀態下處于臨界穩定狀態,并會在降雨、融雪或地震作用的擾動下發生失穩,因此需對其進行治理。
4邊坡錨噴技術原理與設計
4.1巖質邊坡錨噴加固的作用機理
噴錨網加固是靠錨桿、鋼筋網和混凝上層共同工作來提高邊坡巖土的結構強度和抗變形剛度,減小巖(土)體側向變形,增強邊坡的整體穩定性(圖1)。主要適用于巖性較差、強度較低、易于風化的巖石邊坡;或雖為堅硬巖層,但風化嚴重、節理發育、易受自然應力影響、導致大面積碎落,以及局部小型崩塌、落石的巖質邊坡;或巖質邊坡因爆破施工,造成大量超爆、破壞范圍深入邊坡內部,路塹邊坡巖石破碎松散、極易發生落石、崩塌的邊坡防護。
圖1邊坡斷面及錨噴加固布置圖
1—巖體;2—噴射砼;3—錨桿;4—漿砌塊石擋墻;5-路基
錨噴支護最早是從應用地下洞室加固逐漸應用到地表邊坡和基坑工程中的,在錨噴加固中,一般認為錨桿加固起主要作用,噴射混凝土作用為輔助作用,所以在設計中選用錨桿參數是首要考慮的。
4.1.1錨桿作用機理
對錨桿支護在地下洞室加固的作用機理,主要為懸吊、組合梁和擠壓加固的共同作用。顯然,錨桿支護對洞室的加固機理與洞室的空間幾何形狀有關,而邊坡的空間幾何形狀有別于地下洞室,錨桿加固對邊坡的加固作用機理不完全同于其作用于地下洞室。一般認為,在巖質邊坡工程中,錨桿起壓力墻和組合梁作用。
1、錨桿的壓力墻作用
對于錨桿的壓力墻機理可以這樣分析,當巖質邊坡邊坡沒有明確的滑動面,但巖體被多組節理、層理切割不規則塊狀,破裂面或呈不連續狀,或呈陡峭型、或逆坡向,這種情況下破壞呈塌落、傾倒等坍塌形式,往往層層遞進。控制不住塌而不止。這種含軟弱結構面的巖體穩定主要由其間結構面的抗剪強度決定。巖質邊坡的系統錨桿大大提高了錨固區域破碎巖體的整體性,同時,錨固區域錨桿與巖體共同形成厚度與錨桿深度相近的壓力墻,并控制了錨固區外巖體的變形,壓力墻因鑲嵌在巖體里,其的作用不完全類同于擋土墻或抗滑樁,其主動式的加固機理決定加固后的邊坡能“自我”穩定,這也是錨桿加固邊坡的優越性之一[4]。
2、錨桿的組合梁作用
對于錨桿的組合梁作用,當巖體含軟弱結構面主要為層理或片理,且巖層的產狀與巖體坡面相近,結構面間C、值較小,極易發生順層滑移。使用錨桿加固時,將錨桿與結構面近似垂直方向布置,錨桿的加固大大提高了層理可片理間的抗剪切強度,錨桿起了力學組合梁的鉚釘作用。這種情況下,錨桿的加固作用是非常明顯的。
4.1.2混凝土作用機理
對于噴射混凝土的作用機理,實驗結果(2)表明,不論是完整巖體還是軟弱結構面的裂隙巖體,也不論有無錨桿加固,噴射砼都不同程度地對巖體有加固作用(圖4—4)。對于裂隙巖體除一般人們公認的高壓噴砼漿液滲入裂隙的加固作用外,就單軸壓縮試樣而言,砼噴層還具有粘結捆綁作用,將軟弱面分割離散的巖塊粘結成整體,有效地減弱了應力集中現象,從而提高巖體的整體穩定性和強度,同時約束了巖體的變形,從而改善巖體的應力狀態,起到加固圍巖的作用。
巖質邊坡失穩時,主要原因是結構面影響和水的作用,混凝土噴射層有效地控制地表水的滲入和巖體的進一步風化,因此噴射混凝土層對邊坡的穩定也起著重要作用。
4.2錨噴加固設計
4.2.1 加固方案
1、加固設計以技術經濟合理的穩定坡角、嚴格控制爆破和綜合治水措施為基礎;
2、設計采用素噴砼、錨噴和錨噴網三種加固類型;
3、三種加固類型的使用視邊坡穩定狀況、邊破高度和坡角等因素確定;
4、噴砼的作用是防止表面巖體進一步風化及阻止局部小塊巖石下滑,鋼筋網的設置則是增大噴砼層的抗剪和抗拉強度,同時鋼筋混凝土與錨桿共同作用,對邊坡起表里共同加固作用;
5、錨桿類型選用砂漿螺紋鋼錨桿,經濟合理,便于快速施工;
6、對于巖質邊坡,加固緊隨開挖,要求每挖完一層臺階,迅速加固其產生的邊坡,防止邊坡產生過大的位移變形。
4.2.2 加固參數選擇
錨噴加固的設計參數主要有:錨桿深(長)度,錨桿直徑、孔徑,錨桿間距,砂漿強度,噴砼的厚度、強度和材料,鋼筋網的型號、網格長度等。這些參數均是邊坡加固中的重點,它將關系到坡體在開挖后的穩定性。
1、錨桿參數
(1)錨桿長度
根據結構面網絡模擬分析和現場的量測,巖體結構面最大間距小于2m,考慮到爆破及錨桿可能與結構面傾斜的因素,以及規范要求的錨固深度為安全系數2-3倍的要求, 錨桿長度為8米。
錨桿長度校核:由巖體結構特征分析知,巖體節理面平均間距所確定的危險和潛在不穩定的巖塊寬度為0.5~0.7m,其三倍小于錨桿長度(6-12m),滿足校驗規則。
(2)錨桿間距
由上所述,巖體結構面最大間距小于2m,確定錨桿的間距為2米。考慮到結構面的片理與節理有近似垂直的關系,確定錨桿的排拒與間距相同,即排拒與間距均為2米,為了更好的發揮錨桿錨固的作用,采用梅花形布置。
(3)最大錨固力
這是最重要的錨桿參數之一。對于錨桿受力的確定,當邊坡在側向壓力作用下發生位移時,錨桿中可能會同時產生拉力、剪力與彎矩,受力狀態復雜,設計中同時考慮這三種力的作用是很困難的。但有關試驗資料表明:錨桿中的剪力和彎矩對邊坡穩定所起的作用,與軸向拉力相比,處于次要地位,可略去不計,這就使錨桿加固設計大為簡化。
根據錨桿對邊坡局部滑塊的錨固作用原理,設每根錨桿的最大錨固力P,如下式所示:
式中:[F]=1.4,為安全系數;A =2x2=4m2,即每根錨桿的錨固面積;W=2×2×1×2.7=10.8噸,即每根錨桿承擔的巖體重量;C=50kPa,為巖體內聚力(考慮爆破破壞作用);ψ=35°,為巖體節理傾角;φ=24.5°,為巖體節理摩擦角;β=75°,為錨桿與坡面的夾角。得出每根錨桿的錨固力P=3.12t。
(4)直徑與孔徑及砂漿強度
根據經驗類比和施工的方便,錨桿直徑設計為32mm,鉆孔孔徑為80mm,砂漿強度M10。
(5)錨桿錨固力校核
錨固破壞要考慮錨桿與砂漿的結合破壞、砂漿與孔壁的結合破壞、巖體的剪切破壞以及錨桿的拉伸破壞等諸多形式,其中錨桿與砂漿的結合力最小,將其作為校核對象,按公式計算:
算出最小錨固力P’=6.91t,大于設計錨固力P=3.12t。校核證明錨桿設計錨固力滿足要求。綜合考慮錨固力,6m錨桿大于10t,8m錨桿大于12t。
2、噴射混凝土參數
(1)噴射混凝土厚度
結合該段的巖層情況,根據《錨桿噴射混凝土支護技術規范》(GB50086-2001)要求,噴射混凝土厚度定為10cm;遇局部較為破碎地段,為了提高安全系數,噴射混凝土厚度設計為15cm。
(2)噴射混凝土強度
根據規范要求,噴射混凝土強度定為C20。
(3)噴射混凝土材料
要求使用425以上水泥以及滿足有關規范的砂石,配合比為水泥:砂:石=1:2:2,水灰比:0.52。使用的速凝劑必須滿足規范要求。
3、鋼筋網參數
選用φ6mm鋼筋,鋼筋網格為20×20cm。
5結論
以錨噴技術為研究對象,通過分析巖質邊坡錨噴加固的作用機理,結合具體的工程實例,得出錨噴加固設計方案,應用于高速公路邊坡支護工程。研究成果可供其他類型工程參考。
參考文獻
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篇5
關鍵詞:滑坡治理;抗滑樁;樁位;分析
Abstract: the landslide is a complicated system engineering, pile position plays a be a life-and-death matter's role in this complex system engineering of anti-slide pile position which, choose the right, can make the slope is stable, reaches the preset goal of management, if the pile position selection is not correct, not only make the project ended in collapse, and even the existence of security risks. Therefore, in landslide anti-slide pile location accuracy analysis becomes important. Due to the construction site geological conditions of each are not identical, some specific construction issues also each are not identical, this paper take Yunnan railway, highway as an example, expounds the construction control technology of anti-slide pile and pile deformation and internal force analysis of slip.
Keywords: landslide; anti-slide pile; pile; analysis
中圖分類號:P642文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
抗滑樁是滑坡治理的關鍵與核心,長期以來,抗滑樁作為一種支擋抗滑結構物而廣泛應用于滑坡及邊坡的穩定性治理中,它涉及多個學科范疇。以往對抗滑樁樁位的計算方法以及滑坡施工控制技術,已經不能很好的適應實踐的要求,因此,亟需一種新的抗滑樁樁位的計算方法及施工控制技術來迎合這種滑坡治理工程的需要。這涉及到抗滑樁的類型,以及成孔質量保證、鋼筋籠不變形及不下沉、如何將樁點定位,不發生位移與偏離等諸方面的要素,只有這些要素都符合科學的計算,精準的定位,才能使滑坡治理的綜合系統工程更加圓滿。
二、抗滑樁的類型
抗滑樁按施工方法可分為:打人樁、鉆孔樁和挖孔樁;按材料可分為:木樁、鋼樁和鋼筋混凝土樁;按樁的截面形狀可分為圓形樁,管形樁和矩形樁等;按樁與周圍巖土的相對剛度分為剛性樁和彈性樁;按結構型式可分為排式單樁、承臺式樁和排架樁。抗滑樁的抗滑作用主要是利用穩定地層的錨固作用和被動抗力來平衡滑坡推力。與其它抗滑工程如抗滑擋墻、錨桿等相比,其具有抗滑能力強、適用條件廣泛、不易惡化滑坡狀態、施工安全簡便,并能進一步核實地質條件等突出優點。由于抗滑樁在治理滑坡及維護邊坡穩定上的突出優點,使抗滑樁廣泛應用于礦山邊坡、鐵路、公路滑坡、工業與民用建筑基坑支護、港口等邊坡工程中。且抗滑樁的單樁截面已達3.5 * 7.0 m,單樁的長度已超過50 m。在滑坡治理及邊坡工程中,針對不同工程地質條件.采用不同類型的抗滑樁進行邊坡加固與滑坡治理取得了大量成功的經驗,隨著國民經濟建設速度的加快.其應用前景將更加廣闊。
三、抗滑樁施工控制技術
1.成孔質量保證措施
抗滑樁要嚴格按設計圖施工。同時,將施工的開挖過程視為對滑坡進行再勘察過程對待,及時地質編錄,及時信息反饋,以利于調整和優化施工設計。抗滑樁施工前,須平整清除井口及周圍的分散堆積物,做好施工區的地表截、排水及防滲工作,嚴禁井口積水。孔樁開挖深度和斷面不允許欠挖,不得有尖角,開挖斷面不得小于樁身設計斷面與砼護壁厚度之和,護壁后的樁井凈斷面不小于樁身設計斷面尺寸。樁井垂直度誤差應符合規范和設計要求。在地下水集中滲漏處,井壁支護前應采用引水管將水引出,澆筑時扎、堵管口,并埋入混凝土中。護壁砼強度應按設計強度等級配制,同時保證其具有良好的和易性,以便于進料灌注和振搗密實。
2.防止鋼筋籠變形措施
焊接抗滑樁的鋼筋籠時,應焊牢箍筋、加勁筋與主筋,而且要求主筋必須調直。對于鋼筋籠對接應當確保同一鉛垂線上。鋼筋籠的安放應首先對準孔位,然后避免碰撞孔壁,通過確保定位準確后立即固定。
3.防止鋼筋籠上浮、下沉的技術措施
抗滑樁所采用的混凝土應確保攪拌符合配合比施工要求,同時應保證混凝土的和易性,坍落度適宜控制在20±2cm范圍之間。采用導管法蘭則應焊接導向斜面,以避免拔導管時造成導管掛籠。另外應采取迅速澆灌以及縮短澆灌時間,防止混凝土初凝形成硬塊,另外采用扶籠器把鋼筋籠固定起來,并壓在井門下,限制鋼筋籠活動。
4.防止樁位偏移,保證樁點定位的措施
通過采取精心測量,反復校驗。對樁位點逐個打灰樁,在樁點開挖前做十字定位控制。每施工一根樁,用極坐標法對樁點再進行一次復檢。鋼筋籠必須居中,以免偏移,鋼筋籠應加設鋼筋籠定位卡。
四、抗滑樁變形及內力分析
1.滑動面以上抗滑樁的位移及內力分析
對于滑動面以上抗滑樁的位移及內力分析主要作為懸臂梁求解。當其分別受均布荷載及線性荷載時,由變形微分方程式
,
并考慮在滑動面處其轉角及位移邊界條件分別為øA 及xA。可求得均布荷載下抗滑樁滑面以上部分的位移及轉角方程為
線性分布荷載下抗滑樁滑面以上部分的轉角及位移為
2.滑動面以下抗滑樁的內力及變形分析
抗滑樁位于滑動面以下部分主要為地基梁,采用地基梁理論確定其變形及內力。當受均布荷載及線性荷載時分別討論如下:
(一)當受均布荷載作用時(k法),樁頂受水平荷載時抗滑樁撓曲微分方程為
其中:xKBp為地基作用于樁上的水平抗力,。引入變形系數,即,上式可寫為
解上述微分方程,得到滑動面以下樁身任一截面的變位和內力的計算公式:
其中:
當樁底為自由端時,Mb=0,Qb=0,可得
(二)當受線性分布荷載作用時(m法),樁的撓曲微分方程為 。
結合邊界條件解該方程可得
式中:、、、分別為錨固段樁身任一截面位移(m),轉角(弧度).彎矩(MN·m).剪力(MN);、、、分別為滑動面處樁的位移,轉角,彎矩(MN·m),剪力(MN);Aj、Bj、Cj、Dj分別為隨樁的換算深度而異的“m”法影響函數值;E為混凝土的彈性模量,MPa;I為樁的截面慣性矩.m4;為樁的變形系數,m-1。
,當j=0時,取
,當j=0時,取
,當j=0時,取
,當j=0時,取
上述公式中規定:若K為正整數,則(-K)!=。為保證計算精度,各式中應取m為≥4的的正整數。
當樁底為自由端時,有
3.抗滑樁設計實例
利用所編制的抗滑樁內力、變形分析與制圖程序,對延吉至圖們高速公路中里滑坡抗滑樁進行了設計。確定了該抗滑樁的變形、彎矩、剪力及樁與周圍巖土體間的壓力,如圖1所示。
同時對該抗滑樁底部邊界條件變化時及不同地基彈性抗力系數時內力的變化進行了對比研究,其結果如表1所示。
表1不同地基彈性抗力系數及樁底約束條件時樁內力的變化情況
可以看出,當地基抗力系數及端部約束在所給范圍內變化時,其內力變化較小。底部為固定端時剪力變化較大。底部為固定端約束的情況應予以避免。
4.抗滑樁結構設計及樁側應力復核
由計算所得內力對抗滑樁結構按混凝土結構設計規范(GBJ一89)進行結構設計。對于樁對周圍巖土體的作用進行樁側應力復核。按地層情況分以下兩種情況進行:
(一)土、松散地層樁側應力復核樁身對土及松散地層的側壁壓應力應符合
(二)較完整巖質、半巖質地層
對于中里滑坡樁身對巖體的側壁壓應力應符合其中c為折減系數。根據巖體的風化程度、裂隙發育程度及軟化程度,通常取0.3~0.5,對滑坡凝灰質砂巖取0.3。K為巖層構造在水f方向換算系數,通常取l~0.5,對中里滑坡凝灰質砂巖取為凝灰質砂巖的抗壓強度。
對抗滑樁的以上評價及滑坡推力等樁沒計前期分析編制了設計程序(APD),使抗滑樁的設汁簡捷、準確,具有廣泛的應用前景。
五、結束語:
抗滑樁樁位的選擇及其治理不僅是一個技術挑戰,更是一個治理工程對技術人員的科學嚴謹態度的檢驗,因此它需要科學、精準,不能出現微小偏差。本文通過結合云南公路、鐵路潛在滑坡體治理工程項目,提出采取抗滑樁治理滑坡方案,對抗滑樁的施工進行詳細的探討,同時提出抗滑樁治理滑坡施工的關鍵控制技術,及其抗滑樁變形及內外力分析,可為滑坡治理工程提供技術上的借鑒。
參考文獻
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篇6
【關鍵詞】邊坡;穩定性分析;處治對策
中圖分類號:U213文獻標識碼: A
1 邊坡工程穩定性分析
1.1 邊坡穩定性的影響因素
①地質構造。地質構造因素主要是指邊坡地段的褶皺形態、巖層產狀、斷層和節理裂隙的發育程度以及新構造運動的特點等。通常在區域構造復雜、褶皺強烈、斷層眾多、巖體裂隙發育、新構造運動比較活躍的地區,往往巖體破碎、溝谷深切,較大規模的崩塌、滑坡極易發生。②巖體結構。不同結構的巖體,物理力學性質差別很大,邊坡變形破壞的性質也不同。③風化作用。邊坡巖體,長期暴露在地表,受到水文、氣象變化的影響,逐漸產生物理和化學風化作用,出現各種不良現象。當邊坡巖體遭受風化作用后,邊坡的穩定性大大降低。④地下水。處于水下的透水邊坡將承受水的浮托力的作用,使坡體的有效重力減輕;水流沖刷巖坡,可使坡腳出現臨空面,上部巖體失去支撐,導致邊坡失穩。⑤邊坡形態。邊坡形態通常指邊坡的高度、坡度、平面形狀及周邊的臨空條件等。一般來說,坡高越大,坡度越陡,對穩定性越不利。⑥其他作用。此外,人類的工程作用、氣象條件、植被生長狀況等因素也會影響邊坡的穩定性。
1.2 邊坡工程穩定性分析方法
1.2.1 邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據邊坡上的滑體或滑體分塊的力學平衡原理(即靜力平衡原理)分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態,以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關系來評價邊坡的穩定性。極限平衡法是邊坡穩定分析計算的主要方法,也是工程實踐中應用最多的一種方法。
1.2.2 邊坡可靠性分析法。邊坡工程是以巖土體為工程材料,以巖土體天然結構為工程結構,或以堆置物為工程材料,以人工控制結構為工程結構的特殊構筑物。這些構筑物都程度不同地存在組成和結構上的不均勻性,天然邊坡尤為突出, 因為構成邊坡的地質體經受長期的多循環的地質作用,而且作用強度不一,且又錯綜復雜,致使它們的工程地質性質差異很大。現階段邊坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模擬法,可靠指標法,統計矩法以及隨機有限元法。
2 邊坡工程處治技術
2.1 抗滑樁技術
邊坡處置工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側向土體或巖體,依靠樁下部的側向阻力來承擔邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩定。抗滑樁與一般樁基類似,但主要承受的是水平荷載。鋼筋混凝土樁是目前邊坡處治工程廣泛采用的樁材, 樁斷面剛度大,抗彎能力高,施工方式多樣,其缺點是混凝土抗拉能力有限。抗滑樁施工最常用的方法是就地灌注樁, 機械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質條件;但對地形較陡的邊坡工程,機械進入和架設困難較大。鉆孔時的水對邊坡的穩定也有影響。人工成孔的特點是方便、簡單、經濟,但速度慢,勞動強度高,遇不良地層(如流沙)時處理相當困難。另外,樁徑較小時人工作業面困難。
2.2 注漿加固技術
注漿加固技術是用液壓或氣壓把能凝固的漿液注入物體的裂縫或孔隙,以改變注漿對象的物理力學性質,從而滿足各類土木建筑工程的需要;注漿加固技術的成敗與工程問題、地質問題、注漿材料和壓漿技術等直接相關,如果忽略其中的任何一個環節,都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術是注漿加固技術的關鍵。
2.3 加筋邊坡和加筋擋土墻技術
加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強度, 增強土體的穩定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個土工系統的力學性能得到改善和提高的土工加固方法均稱為土工加筋技術,形成的結構亦稱為加筋土結構。和傳統支擋結構相比,加筋邊坡和加筋擋土墻的特點有:結構新穎、造型美觀、技術簡單、施工方便、要求較低、節省材料、施工速度快、工期短、造價低廉、效益明顯、適應性強、應用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優點,目前其已從公路路堤、路肩發展到應用于其他各種支擋結構和邊坡防護。目前已用于處理公路邊坡、市政建設、護岸工程、鐵道工程路基邊坡、工民建配套的支擋及邊坡工程、防洪堤、林區工程、工業尾礦壩、渣場、料場、貨場等;甚至還用于危險品或危險建筑的圍堰設施等。
2.4 錨固技術
巖土錨固技術是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強度和自穩能力的一門工程技術。由于這種技術大大減輕結構物的自重,節約了工程材料并確保工程的安全和穩定,具有顯著的社會效益和經濟效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應用。錨桿在邊坡加固中通常與其他只當結構聯合使用,例如以下幾種情況:①錨桿與鋼筋混凝土樁聯合使用,構成鋼筋混凝土排樁式錨桿擋墻。排樁可以是鉆孔樁、挖孔樁或預置樁;錨桿可以是預應力或非預應力錨桿,預應力錨桿材料多采用鋼絞線(預應力錨索)、四級精軋螺紋鋼(預應力錨桿)。錨桿的數量根據邊坡的高度及推力荷載可采用樁頂單錨點作法和樁身多錨點作法。②錨桿與鋼筋混凝土格架聯合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻。錨桿錨點設在格架節點上,錨桿可以是預應力錨桿(索)或非預應力錨桿(索)。這種支擋結構主要用于高陡巖石邊坡或直立巖石切坡,以阻止巖石邊坡因卸荷而失穩。③錨桿與鋼筋混凝土板肋聯合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻,這種結構主要用于直立開挖的Ⅲ,Ⅳ類巖石邊坡或土質邊坡支護,一般采用自上而下的逆作法施工。④錨桿與鋼筋混凝土板肋、錨定板聯合使用形成錨定板擋墻。這種結構主要用于填方形成的直立土質邊坡。
2.5 預應力錨索加固技術
用高強度、低松馳型鋼絞線預應力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預應力,提高它們的剛度,使預應力錨索作用范圍的巖石相應擠壓, 滑動面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強它們的自承能力, 可有效地限制巖體的部份變形和位移。
2.6 排水工程的設計
地表排水工程的設計要求:①填平坑洼、夯實裂縫。坡面產生坑洼和裂縫,往往是滑坡的先兆,也是導致嚴重滑坡的主要原因。大氣降雨、地表水就會匯集在坑洼處或沿著裂縫滲入土層,使土的抗剪強度降低,造成坡體滑動。因此,對坑洼和裂縫應仔細查找,認真夯填。②合理確定截水溝的平面
位置。截水溝的平面布置,應盡量順直,并垂直于徑流方向。如遇到山坡有凹或小溝時,應將凹地填平或與外側擋土墻相連,內側與水溝聯結,避免水溝內的水流越出或滲入截水溝溝底,導致水溝破壞。應該結合邊坡的區域地貌、地形特點,充分利用自然溝谷,在邊坡體內外修筑截水溝、平臺截水溝、集水溝、排水溝、邊溝、急流槽等,形成樹杈狀、網狀排水系統,以迅速引走坡面雨水。
3 結語
論文對常用邊坡工程的處治措施進行了初步探討,指出了常用邊坡工程處治措施的適用性,然而隨著工程建設規模的不斷增大,邊坡高度增高,復雜性增大,對邊坡處治技術的要求也越來越高。可以預見,隨著科學技術的發展,邊坡處治技術將得到進一步的發展,并逐步趨于完善。
【參考文獻】
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篇7
關鍵詞:土釘墻;建筑工程;深基坑支護;作用;應用;質量控制
中圖分類號:TU198 文獻標識碼: A
土釘墻是在新奧法的基礎上基于物理加固土體的機制,在上個世紀70年代從德國、法國及美國發展出來的支護方式。上個世紀80年代早期在礦山邊坡支護中我國采用了這種方式,隨后土釘墻支護法在基坑支護得到了大量應用。土釘墻的組成成分為被加固土、放置于原位土體內的細長金屬桿件與在坡面附著著的混凝土面板,最終實現重力式支護結構。將一定長度及密度的土釘設置在土體內,通過土釘和土一起完成作業,進而將原位土的強度、剛度進行有效提升。這種支護技術主要應用于12米以下的基坑開挖深度,如地下水位在坑底以上時,必須根據實際施工要求,進行有效排水與截水施工。
一、土釘墻支護深基坑的作用
1、應力傳遞與擴散作用
當荷載增大到一定程度后,邊坡表面和內部裂縫己發展到一定寬度,此時坡腳應力最大。這時下層土釘伸入到滑裂域外穩定土體中的部分仍能提供較大的抗力,土釘通過其應力傳遞作用,將滑裂面內部應力傳遞到后部的穩定土體中,并分散在較大范圍的土體內,降低應力集中程度。在相同的荷載作用下,經過檢驗:被土釘鎖加固的土體在內部的應變水平比其他素土邊坡土體內的應變水平要降低了很多,這種情況帶來的優勢就是對開裂區域的形成與發展產生了明顯的阻礙效果。
2、箍束骨架作用
土釘與同作用,土釘自身的剛度和強度以及它在土體內的分布空間所決定的,它具有制約土體變形的作用,使得復合土體構成一個整體結構。
3、坡面變形的約束作用
在坡面上設置的與土釘連成一體的鋼筋混凝土面板是發揮土釘有效作用的重要組成部分。面板提供的約束取決土釘表面與土的摩阻力,當復合土體開裂擴大并連成片時,只有開裂區域后面的穩定復合土體產生摩阻力。
4、分擔作用
在復合土體內,土釘有較高的抗拉、抗剪強度和抗彎強度,當土體進入塑性狀態后,應力逐漸向土釘轉移。當土體開裂時,土釘分擔作用更為明顯。土釘內產生相應的彎剪、拉剪等復合應力,于是就會導致土釘體外裹漿體碎裂、鋼筋屈服的結果。
二、土釘墻施工技術在建筑工程深基坑支護中的應用
隨著我國建筑工程事業發展速度的不斷提升,為確保建筑工程深基坑施工的質量,施工企業必須重視其施工工藝,規范施工流程,只有這樣才能提高工程的整體質量,實現其經濟效益。
1、鉆設釘孔。選用土釘成孔的方式進行基坑支護作業,其成孔工具為洛陽鉆機,將其孔徑設置為80毫米,深度應確保其超過土釘長度100毫米,成孔傾角為15度。每鉆進1米,并進行傾角地測量,避免偏向等情況的出現。
2、土釘安裝。與本工程基坑土釘墻支護設計需求相結合,進行土釘的制作,確保其長度在設計長度以上。每隔1.5米進行一組土釘的設置,選用搭焊連接的方式進行土釘連接,焊縫高度控制在6毫米,把土釘在成孔作業后設置在孔內。
3、注漿。選用孔底注漿法進行土釘墻基坑支護注漿作業,其作業流程為在孔底插入注漿管,確保管口與孔底之間距離200毫米,注漿管應同時進行注漿與拔出作業,確保注漿管底能夠在漿面以下,確保注漿過程中可以順利從孔口流出,并將止漿閥設置在孔口,選用壓力注漿的方式進行施工,確保水泥漿強度為M20,注漿壓力控制在1到2Mpa之間。
4、掛鋼筋網并與土釘尾部焊牢。選用鋼筋網進行土釘墻面施工,將其間距定為200毫米,在坡面上通過人工的方式進行綁扎鋼筋的作業;搭接坡面鋼筋的長度需在300毫米左右,隨后順著土釘長度方向在土釘端部兩側進行短段鋼筋的焊接作業,同時在面層內將相近土釘端部通長加強筋進行連接及焊牢。
5、安裝泄水管。土釘墻基坑支護的泄水管制作應選用用PVC管作為主要材料,泄水管長度必須在450毫米以上,并在管附近進行鉆孔作業,孔數應控制在5到8個,隨后在管外側進行尼龍網布的包裹作業。泄水孔縱橫距離定為2米,布置形狀為梅花型并確保安裝的牢固性。
6、復噴表層混凝土至設計厚度。選用噴射混凝土方式進行土釘墻施工,其設計強度必須在C20左右,其厚度應控制在80毫米。第一,選用干拌方式,混合料攪拌時必須遵循相應的配合比進行施工,混凝土噴射施工過程中根據實際情況,可以將水泥重量為5%噴射砼速凝劑摻加到里面。在開挖土方、修坡施工后,及時完成土釘錨固作業,結束焊接鋼筋網施工后,必須及時進行噴射混凝土作業。選用分層噴射的方式,由下到上的方式進行噴射混凝土作業。第一層噴射厚度應控制在4厘米到5厘米之間,確保其不出現掉漿現象后,進行第二層混凝土再噴射作業,直至其厚度符合設計規定。
三、土釘墻施工技術的質量控制
1、護筒中心和樁中心的偏差不能超過5cm,埋深不能低于1m,泥漿的比重最好控制在1.1~1.2,孔底沉渣的厚度不能超過15cm;鋼筋籠安放位置準確,鋼筋連接滿足規范要求;水下澆筑混凝土施工需要連續作業,保證導管埋入混凝土內深度不小于2米,速度適宜,避免堵管或鋼筋籠上浮,同時樁頭超灌1米。灌注樁混凝土養護完成后,按照相關規范和設計要求進行質量檢測,確保質量合格。
2、土層錨桿在開挖的深基坑墻面或者尚未開挖的基坑立壁土層鉆孔,在達到要求的深度后再次擴大孔的端部,一般形成柱狀。實施錨桿支護技術施工,主要將鋼筋、鋼索或者其它類型的抗拉材料放入孔內,然后灌注漿液材料,令其和土層結合成為抗拉力強的錨桿。這樣的支護技術能夠讓支撐體系承受很大的拉力,有利于保護其結構穩定,防止出現變形,同時還具有節省材料、人力,加快施工進度。
3、在深基坑支護完成后的施工期間,無坑壁坍塌問題出現,通過儀器對周圍建筑物進行監測,無明顯的變形現象出現。混凝土灌注樁和錨桿支護能夠保證該工程的順利進行,并且保障周圍的建筑物的安全,因此實施深基坑支護施工方案是可行的。
四、結束語
綜上所述,建筑工程是關系到國民經濟增長的重要工程,隨著我國房地產事業發展速度的不斷加快,其建設要求也不斷提升,土釘墻施工技術作為建筑工程施工的重要技術之一,其施工工藝選擇的科學性、合理性將直接關系著整個工程的質量,關系到人們的生命安全。只有確保其施工工藝的規范性,充分掌握其技術要點,才能有效提升其整體質量。
參考文獻:
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篇8
【關鍵詞】特點;強化問題;設計方式;高邊坡
第一項我們先要了解高邊坡的具體定義。高邊坡指的是高度大于3000cm的巖質邊坡和高度高于2000cm的土質邊坡。在進行高邊坡創意工作時一定要遵守一系列科學的創意想法和方式,對于其強化工作,要結合實際的一些條件,然后科學的進行創意及加強。
1 高邊坡創意實施的繁復性及穩固性評估
1.1 高邊坡創意實施的繁復性說明
高邊坡的創意體現在查看、勘測、設計一直到最終工作結束的全部經過,其中環環相扣。這里面的繁復性具體表現在以下三點:
第一,只有全方位的地表材料還能科學的進行設計。打個比方說:邊坡是不是穩固這和地表實際情況有關,當然人為的一些情況也會對其造成影響,對于邊沿坡面的設計一定要符合周邊的土質層和巖質層的本身強度特點,只有符合其特點才不會產生大范圍及小范圍形狀改變。
第二,高邊坡的創意主要是將預想性同風險概率相融合。因為一些具體的實際情況,對于施工之前的地面查看及勘測一般都不會太重視,這具體是因為其形狀變化還沒有產生。因此對于高邊坡創意就要按照一些相關材料及以往的一些經歷對施工時也許會發生形狀變化的地方展開確切的預估。可是因為地表材料的缺少可能會使相應依據達不到全方位的程度,因此就會產生一定的盲目性,并且地表本身情況的繁復也讓創意擁有一定的風險概率,為此形成高邊坡創意是提前預想設計和風險概率設計相融合。
第三,高邊坡設計并不是一成不變的。因為實際的一些情況,讓我們也不知道在施工時邊坡地表的具體情形,這就使得設計的全部階段形式不可能只有一種形式。
1.2 高邊坡的穩固性評估
絕大部分人都是按照力學平衡的運算方式來評估邊坡的穩固的,而且它還可以十分容易的獲取穩固參數的相應數值,并且還可以肯定最后加強工程的承擔數值。可是這指的都是簡單的高邊坡穩固運算,要是復雜些的高邊坡就可能沒有辦法了,主要原因是邊沿狀況和遭到損壞的巖土系數沒有辦法進行精確的判斷及挑選,這使得最終所得的運算數值沒有說服力。這篇論文認為能夠融合工程地表剖析比對的方式來確定,工程地表剖析的方式不單單能夠為力學平衡運算供應形狀變化的形式和邊沿狀況,并且還能確立產生形狀變化的界限。
工程地表剖析比照方法主要說到了下面的剖析和對照:
(1)安照實際情況的極限情況穩固坡的形狀、參數、高度來進行參照,這其中也包含人為邊坡的高度,將兩者進行比照后實施穩固性剖析。
(2)根據實際山坡早已出現的形狀變化的類型和程度判斷人為邊坡會產生的形狀變化和類型及程度。
(3)按照坡體的構架對人為邊坡會出現的形狀變化及類形和具體邊坡所在地進行科學剖析。
(4)使用改變的頻度及程度開始對照判別,在這里主要是進行工作也許會形成的坡體松弛及侵透的下表水,并不堅固的中間層地帶的巖石和土層強度下降剖析可能會產生形狀變化的類型及程度。
2 高邊坡創意的全方位想法和技藝方式,還有基礎準則及辦法
2.1 創意想法及技藝方式
高邊坡的具體設計一定要根據查看、勘測、創意同實際工作緊密相結合的標準,工作時的新系數及特點要快速告訴相關創意部門,之后使用最新創意引導完整的工程步驟,并且不停的同類似的施工進行科學比對,把其它地方好的創意想法運用到本設計里。
高邊坡創意實施的技藝方式主要是比照核心項目的工作階段然后展開勘測及實際意義的考查,在高邊坡位置進行相應比對,高邊坡創意一定要注重高邊坡工作展開,所呈報的訊息具體有實際巖層及風化程度還有爆炸破壞成果,從而明確高邊坡創意實施的最后結果。
2.2 設計的核心準則
第一,高邊坡創意里運用的時間及保護目標的主要程度不用說就很明確,一定要保證其安全。
第二,高度以4000cm為界限,低于它就要使用放穩定坡概率的設計理念;高于它,要是也將坡度放緩很可能會造成加大量放棄的方量,這樣不單單會損傷許多的植物,并且對于土地也會產生浪費。達不到環保的目的,因此我們要使用加大坡率的方法,對支擋強化項目展開有效的加強。
第三,按照坡腳承受力及地下水統一的一些相關特點,對其強化要全方位運用“強腰及固腳”的方式。
2.3 高邊坡的創意方式
就當前我國實際情況來看對于高邊坡如何創意還沒有形成整的統一,這篇文章其重點是討論使用若干方式相融合的辦法。
第一種方式:也叫項目地表比擬法。具體是按照實際穩定坡的查看資料及剖析成果尋到能夠與之相比擬的高邊坡形狀、系數和高度。
第二種方式:使用的是物理力學的運算方式。挑選出適合高邊坡構架及損壞構架的運算方法計算出相應的形態穩固,并且科學調節高邊坡形狀系數從而完成創意的科學性。
第三種方式:使用以往的實際經驗。將從前的一些實際情況對比現在的工程從而進行相關創意。
3 研究高邊坡項目的強化辦法
強化項目就當前來看主要使用的辦法具體是:建造低檔阻攔的構筑物體及擋土墻等,按照具體情況采用最科學的方法。
(1)修建阻擋建筑物體及緊固
進行阻擋的建筑物體主要是一些石頭組成的平臺及堆砌的墻面,阻擋的建筑物形態主要有棚洞及明洞。
錨固主要是使用施加壓應力然后對其一定的科學緊固處置方式,從而讓其不至于倒塌。運用錨固額的方式能夠讓面對空面和周邊的石頭縫隙減小,并且加強石頭的完整性。
(2)支持守護
這種支持指的是針對實際情況中上邊的危險巖石運用柱體或墩的方式使用部分的支持及緊固,用這種方式能完成最終的標準。不過還要小心,針對上方巖石部位會有一層危險區域,對于這層區域,要先對不牢固的塊狀體進行一定處置,然后用長條石塊展開支持和維護。
(3)灌漿堅固法
運用灌漿的方式可以強化巖石的整體。有數據顯示,使用這種方式可以強化巖體本身的強度。在進行工作時我們使用的辦法通常是先進行錨固之后再使用灌漿的方式。
(4)抗滑樁
這種方法是運用樁體來抗拒坡體在現實中產生的滑動。一般來說在滑動物體和滑動路徑中間加入一定大小的錨固樁,把兩者結合到一處,從而達到抗滑作用,這種樁體主要有木制和鋼筋砼材質。
4 結束語
按照上文的具體剖析及現實的實際情況,使大家了解到,高邊坡把地質體的其中一塊變成了人為項目,地表性質的繁復及變化多樣,讓高邊坡的實際應用也很繁復。伴著我國經濟發展的巨大浪潮,在我國,高邊坡創意有著很大的意義,在未來的一些相應創意及工作里,我們要接著將該工程的剖析辦法及過程進行完整化,并結合實際經驗,加大力度推進新方式,希望能夠為國內的建筑業出一份力。
參考文獻:
[1]毛桂平.柱下聯合樁基承臺梁的加固設計[J].水泥技術,2002(05).
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關鍵詞:預應力技術;路橋工程;施工工藝
路橋施工中的預應力技術指的是,在混凝土工程中采用預應力技術,使混凝土在構造過程中產生預應力,并降低或者排除其外荷載所造成的拉應力,通俗的說法就是運用混凝土,所產生的高強度抗壓能力補救抗壓強度的缺漏,延緩混凝土承受拉力而破裂,避開工程質量受到嚴重的損壞。路橋施工過程中采用預應力技術能夠使路橋工程在減少開支的情況下,質量的保證下,滿足人們的審美觀以及輕巧的目的,也能夠延長其使用壽命。
一、路橋工程施工中預應力技術的施工工藝
1、制孔
預應力孔道位置及材質應符合設計要求,并滿足灌漿工藝的要求。制孔管應管壁嚴密不易變形,確保其定位準確,管節連接應平順。孔道錨固端的預埋鋼板應垂直于孔道中心線。孔道成型后應對孔道進行檢查,發現孔道阻塞或殘留物應及時處理。后張法混凝土構件的預留孔道是由制孔器來形成的。
2、鉆孔
杜絕帶水進行鉆孔鉆進作業,這樣可以避免施工對邊坡巖土工程地質情況造成極大影響。施工現場應對鉆孔施工的孔地層變化情況、進尺速度及地下水情況等做好記錄,當出現塌孔情況時,必須馬上停止鉆孔作業,進行固壁施工。錨索錨固段施工應確保入巖在10米以上,如具體施工地層情況與設計規定不符時,必須嚴格遵循現場施工情況對其進行調整。一般情況下,錨索最大孔徑控制在150毫米左右。完成鉆孔施工后,應選用高壓空氣全部清理孔內的巖粉與地下水,避免水泥砂漿與孔壁巖體粘結強度出現減少的情況。
3、穿束
鋼絞線下料技設計“長度加張拉設備長度的總長度下料,下料應用砂輪機平放切割。切斷后平放在地面上,采取措施防止鋼絞線散頭。鋼續線切割完后按各束理順,并間隔1.5m用鐵絲捆扎編束。同一孔道穿束應整束整穿。鋼絞線穿束采用整束牽引法進行,先將鋼續線束端部扎緊,套上穿束器,將穿束器的引線穿過孔道,在前端用5t慢速卷揚機拉動,后端人工向孔道內送進,直至兩端露出所需的工作長度為止。穿好的鋼絞線應順直,中間無扭結現象,以防止影響預應力的精確性。鋼絞線束穿好后,應按兩端每根鋼絞線的編號對稱穿入錨具中。束頭應平順,以防掛破管壁。鋼絞線穿束完成后,應盡快進行張拉壓漿,以防銹蝕。鋼續線安裝在管道中后,管道端部開口應使用彩條布包裹密封以防止濕氣進入。
4、預應力筋張拉
在張拉預應力筋時,必須確保混凝土強度符合設計規定,一般控制在設計強度75%。施工預應力大小對構件質量將造成嚴重影響,因此預應力施工過程中,應遵循施工規定確保拉張的準確性。通常情況下,預制構件時預應力梁混凝土強度需控制在60%以上,先進行部分預應力筋張拉,對梁體進行一定預壓應力施加,確保其能夠承擔自身重量荷載,該情況下,可提前將梁體移出臺座,并根據施工進度進行施工,確保張拉預應力筋施工符合施工規定,隨后做好養護工作。確保混凝土強度符合施工規定后,需張拉其他受力筋。一般后張法預應力橋梁都具有較長長度,根據設計規定,需選取2端張拉方式進行張拉作業。張拉施工中,2端千斤頂應具有相同的升降速度,避免偏心壓力過大,造成梁體側彎情況較為嚴重。張拉需分批進行時,先張拉的預應力筋需對其張拉后產生的彈性壓縮預應力損失加以考慮,隨后應及時將預應力損失值計算出來,降低預應力損壞。
5、澆筑混凝土
完成預應力鋼筋張拉施工后,必須及時進行預應力孔道灌漿施工,通常在24小時以內進行。如無法在規定時間內完成混凝土澆筑施工時,必須保護錨固裝置和鋼絞線,保證較短時間內錨固裝置與鋼絞線不出現銹蝕現象,避免滑絲現象出現在后期施工中。孔道灌漿是粘結預應力結構施工的重要施工部分,對提升施工質量具有關鍵性的作用。
澆筑混凝土時,應選取一次性澆筑方式。澆筑混凝土時,相比上一層混凝土初凝時間,澆筑中斷時間較長時,應確保上一層混凝土強度超過2.45Mpa后,在進行新混凝土澆筑,以確保接縫位置混凝土密實度符合施工規定。澆筑施工前,應把老混凝土表面鑿除感覺,并做好清理工作,確保不存留積水后進行新混凝土澆筑。施工前,需將一層水泥漿刷在垂直縫內,水平縫需將水泥砂漿(15厘米厚)鋪設所有接觸面上,斜面接縫則需把前面混凝土鑿成臺階。如梁體關鍵位置存有接縫,在新混凝土澆筑前,需做好鋼筋加強工作,避免受力出現開裂現象。
6、壓漿
完成預應力張拉作業后要進行孔道壓漿施工,壓漿作業的主要作用就是為了避免銹蝕情況的出現及對橋梁結構的耐久性進行有效加強。在水泥漿應用過程中,應確保期質量符合預應力強度及粘結力的要求。遵循歸家橋梁施工相關標準規定,選用硅酸鹽水泥進行灌漿作業,為確保水泥漿的質量,可以將適量的減水劑添加的水泥材料中。在灌漿作業前,必須確保孔道的濕潤及整潔,并將灌漿壓力在0.5Mpa到 0.6Mpa之間進行有效控制,并對其速度進行有效控制,在壓漿過程中必須確保整個環節的連貫性及排氣暢通。
二、路橋工程施工中預應力技術的施工質量控制?
1、確保鋼筋保持曲線形狀是預應力鋼筋預埋階段的質量控制重點,這就要求每個控制點的高程定位必須具有準確性及牢固性,在與其相關的施工環節必須重視預應力鋼筋施工,不能出現波紋套管損壞的現象,如發生意外必須及時采取措施進行有效解決。
2、確保預應力鋼筋控制張拉應力可以對其設計要求進行滿足是預應力鋼筋在其張拉及灌漿階段的質量控制重點,確保預應力鋼筋的伸長值在設計及相關規范要求的范圍內,保證灌漿計量的準確性,進而達到漿體充滿孔道的作用。
3、根據設計長度進行鋼絞線下料施工,首先應將鋼絞線表面雜物、銹跡等清理干凈,隨后通過砂輪機進行切割,并根據各束數量進行合理編束及綁扎,其綁扎材料一般選取20到22號鐵絲。完成綁扎施工后可選取人工整束穿束方式施工,穿束速度需均勻、緩慢,以此保證不損壞波紋管。采用等級較高的微膨脹混凝土在張拉作業結束后進行封堵孔洞作業。在處理孔道堵管情況時,必須在施工前對波紋管的質量進行認真檢查,并在混凝土澆筑施工前對波紋管的安裝位置進行確定,進行套管接頭密閉性的檢測,同時在混凝土澆筑施工過程中對波紋管進行有效保護。
三、結束語
綜上所述,路橋工程是國民經濟增長的重要影響因素,為推動社會經濟的快速發展,必須重視基礎設施建設。特別是改革開放以來,我國道路橋梁工程事業也得到了極大的發展,近年來,預應力技術在道路橋梁工程建設中也得到了廣泛地應用與推廣。將其應用到道路橋梁工程施工中,可有效延長工程的使用壽命,提升工程建設整體質量。
參考文獻
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【關鍵詞】地鐵工程,深基坑,施工技術,風險管理
中圖分類號: TU74 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
隨著經濟社會的發展,地鐵已經成為我國許多城市不可缺少的交通設施。而地鐵深基坑工程具有開挖難度大、費用高、降水困難及周圍環境影響大等特點,它已經成為地鐵建設中的一大難題。深基坑工程質量的好壞,直接影響到基坑工程的造價和安全。深基坑施工對保護周邊建筑的安全具有重大的經濟效益和社會效益。因此,在新時期,伴隨著城市化建設步伐加快,加強對城市地鐵的施工技術管理和風險控制,對完善城市的交通網絡,保證地鐵系統的運行安全具有十分重要的社會經濟意義。
二、地鐵深基坑施工技術要點控制
1.基坑圍護支撐體系
(一)地鐵深基坑支護方式包括地下連續墻+支撐、圍護樁+支撐、土釘+噴射混凝土等支護形式,受場地限制一般采用圍護樁+內支撐的支護體系,根據土體側壓力、地下水位情況確定圍護樁類型、樁徑及間距。圍護樁施工一般采用沖擊鉆、旋挖鉆、全套管回轉鉆、人工挖孔等工藝。沖擊鉆、旋挖鉆對地質條件比較苛刻,在砂卵石、軟土地層中成孔難度較大,且噪音大、污染環境、工藝落后,很難在市區施工中推廣,全套管回轉鉆成孔速度快,精度高、污染輕,適用于所有地層,是目前圍護樁施工中值得大力推廣的先進工藝。
(二)鉆孔灌注樁施工完成后,進行冠梁處土方開挖施工,土方開挖采用挖掘機或裝載機直接將土方裝車運走,開挖至設計冠梁底標高后進行冠梁及磚擋墻施工,冠梁以上土方開挖采用自然放坡形式。待擋墻施工完畢后對擋墻背后采用粘土回填并夯實至地面。冠梁施工前需將鉆孔樁樁頭鑿除,清洗、調直樁頂鋼筋,冠梁主筋應與樁頂錨固筋焊接,以保證結構的整體性。
(三)深基坑鋼管內支撐體系是保證深基坑穩定關鍵因素,根據土體側壓力值確定鋼管直徑、管壁厚度等參數。角部支撐由于受力復雜是內支撐體系控制的關鍵環節,為防止角部支撐滑動應安裝防滑裝置。在基坑開挖過程中充分利用“時空效應”,鋼支撐的安裝和預應力的施加應控制在12h以內。施工中應作到隨挖隨撐,防止開挖深度與鋼支撐架設不匹配造成基坑監測值變化異常,影響基坑穩定。
2.土方開挖及其施工要點控制
基坑開挖按照“分層分段開挖,隨挖隨撐,開挖與支撐結合”的原則,采取豎向分層、縱向分段的措施開挖,及時支撐,減少圍巖土體暴露區域和時間。基坑開挖中設置集水槽,集水槽隨開挖隨加深,將基坑中積水及時抽出,保證土方開挖無水作業。
土方開挖采用豎向分層、縱向分段拉槽、橫向擴邊的原則,每1層每1段土方施工中,在橫斷面跨中開中槽,由車站東端開始沿縱向挖掘;由中槽向兩側開挖面進行開挖作業。中槽的大小首先要滿足挖掘機回轉棄土的要求,同時要盡可能多地保留兩側土體,以支撐圍護結構,減小對周邊環境的擾動,并滿足鋼支撐施作要求。中槽開挖至4m后架設鋼支撐,然后橫向擴邊拓展,挖至鉆孔樁附近時人工配合,以免機械開挖破壞圍護樁。當放坡開挖至坡腳線附近運輸車輛無法進入時,將采取多臺挖機接力倒運開挖;局部位置無條件作業的,可用坑內挖機將土方裝至提升料斗內,再用行軌龍門將其吊。
(一)土方開挖過程必須嚴格接照技術方案設定的順序分段分層開挖,嚴格做到開挖一層、支護一層,上層未支護完,不得開挖下一層,并且做到不得在大雨天開挖施工。
(二)根據鋼支撐位置確定基坑豎向分5層開挖,每層開挖至鋼支撐下50cm。開挖完成及時安裝鋼支撐,按設計要求預加軸力后方可繼續開挖;第5層開挖至設計坑底標高以上20~30cm時進行人工清底,以控制好基底標高和防止土層擾動。
(三)土方開挖前必須先放邊坡線 ,土方開挖中必須隨開挖進度放出開挖邊線,以便及時控制開挖深度及邊線,避免超挖或開挖不足。
(四)坑底人工的清土、基坑邊角部位和樁邊機械開挖不到之處的土方應配備足夠的人工及時清運至挖機作業半徑范圍內,及時通過挖機將土方挖走,避免誤工。
(五)基坑開挖尤其是最底一層開挖中必須特別小心,避免挖斗碰撞基樁,在各層開挖中均應避免挖機直接碾壓樁頭,若挖機無法避開密集的樁頭時,需先截掉部分樁頭。
三、地鐵深基坑風險管理與控制
建設、規劃、勘察、設計、施工、監理、第三方監測等單位組成深基坑施工風險管理體系的基本單元。根據深基坑風險來源分為客觀風險和主觀風險,主觀風險包括各參建單位風險管理不到位,如由于前期拆遷影響造成后期工期壓力較大,出現盲目搶工;設計環節對區域地質條件認識不足;監理單位技術力量和同類工程管理經驗薄弱;施工單位施工和技術管理不到位等。客觀風險包括復雜地質、水文條件,周邊管線及建筑物對深基坑施工造成的影響。
1.嚴格控制施工設計
設計階段應保證現場勘察資料的真實性、完整性,設計意圖應充分結合現場實際具有可操作性,如有的設計單位為了提高基坑的穩定性,采取加密鋼支撐、底撐換撐設計方案,造成施工階段實施難度較大,現場可操作性差,反而對深基坑的穩定性造成了潛在安全隱患。施工方案的編制和審核是降低深基坑風險的另一個關鍵因素。方案編制階段應充分考慮周邊管線對深基坑造成的潛在影響并采取相應的措施。
2.科學進行項目決策
地鐵深基坑工程的復雜性已遠遠超出任何一個專家的知識領域或一種專業的專家群,而是需要技術、管理、財務、環境等一大批相關的不同領域的專家群體。利用群體決策支持系統可最大限度的發揮各決策人員的作用,增強決策結果的可信度,提高決策效果,幫助管理人員“做正確的事情”,將工程總體風險值壓縮在合理的范圍之內。
3.建立完善的深基坑風險監控體系,實現風險控制程序化
建立深基坑風險評估、分級、變形指標、風險預警控制體系,嚴格按程序進行風險控制,實現風險控制科學化、程序化。在設計階段根據深基坑周邊環境和基坑深度進行風險評估及分級,確定變形臨界值,對風險進行量化。在施工階段根據基坑變形監測情況及時通過監測平臺預警,根據預警響應程序參建各單位采取措施,對防止事故發生起到了一定的積極作用,這套風險管理體系應在地鐵行業大力推廣。
4.施工條件的具備是工程順利實施的前提。重要部位和環節施工前,對技術、環境、人員、設備等相關條件是否滿足工程質量和安全生產要求的檢查驗收,成為有效規避或減少安全質量事故的有效措施,近來采取對重要部位和環節進行分類,并按制定的檢查要素,組織施工前條件驗收成為風險控制的重要手段。城市地下空間項目是在已有城市基礎設施具備的環境中實施,項目的本身往往又是多個分項組成,而分項目實施的順序,對地下工程來說,決定了項目設施的成敗和功效,具有十分的重要的意義,控制分項目實施的步驟也是風險控制的重要因素。
四、結束語
地鐵深基坑工程難度大,基坑安全控制極為重要。深基坑工程應選擇合適的支護形式和降水方式。在施工過程中,基坑開挖要嚴格按照設計進行,同時密切關注周圍地表沉降、圍護樁水平位移等監測監測數據。良好的施工安全風險管理體系為深基坑工程的順利進行提供保障。加強其施工技術管理和風險控制具有十分重要的意義。
參考文獻:
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