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中图分类号: U412.36+6文献标识码:A 文章编号:
一.引言
近年来预应力锚索施工在高速公路高边坡工程中的应用使其可以在地质条件十分复杂的情况下发挥作用。本技术特别是适用于岩石、砂性土、砂性粘土类的高边坡加固工程。对大断层、古滑坡、破碎带等地质有着比较好的整治效果,有着明显的经济效果。也能应用在地下工程的地层加固、预支护等工程当中。本文就预应力锚索施工在高速公路高边坡防护中的具体应用作简要的分析。
二.工艺原理
当施工开挖高速公路后对自然应力产生了重大的改变,这是导致边坡失稳的最直接原因。预应力锚索的一端和工程结构物质连接,而另一端则锚固在地基的岩层或土层当中,用以承受结构物的拉拔力、上拉力以及土压力,它利用地层的锚固力作用于地梁从而使得边坡稳定。
当锚索完成注浆之后,和地基胶结在一起,此外加上局部的浆液扩散到地层裂隙当中,相应的增加了地基的摩阻系数,更加利于传递预应力锚索的抗拔力。锚索在进行张拉后,在锚索的长度值范围之内岩层挤压,大大增加了岩层板间的摩擦阻力,导致挠度和内应力变小,也增加了锚索范围值内岩体的整体抗弯压能力。相邻的锚索锥体由于压缩而相互重叠,产生一定厚度的连续压缩带,使无粘结力的碎石体能够承受相当负荷的重量,主要表现在预应力锚索的挤压加固作用。
三.预应力锚索施工技术
施工技术流程(见图1)。
四.施工技术、注意事项及相关问题处理
1.预应力锚索的施工技术
预应力锚索施工主要包括下索、钻孔、制作锚索、注浆、张拉锁定与封锚等。
下索:用人力分为多点将锚索塞入到锚孔中。
钻孔:对锚索孔的成孔需要使用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机或者土质地层专用钻机,从而确保不加水成孔,并且满足设计的孔径、钻孔角度、钻孔深度等要求。在进行施工时要确保钻孔深度比设计锚索孔长0.5m。
制作锚索:对经过认真审查而符合规范的钢绞线,应按照锚索的设计长度再加上1.5m,按照设计所要求的根数在特殊的支架上来编制锚索。对每根钢绞线进行涂防护油,并且使用外套内径值为2.0cm的PVC管来作为预应力的失效部分,对锚固段使用特定制作的紧箍件、扩张环按1m的间距来进行定位并且外裹铁网。在实施本工序过程中要严格使用止水材料或粘胶带来封堵锚同段与自由段的分界处。此外在成索的过程中一定要预先埋设注浆管。
注浆:在安放好锚索后应及时注浆,锚孔注浆采取水灰比为0.45的纯水泥浆一次性注浆与多次高压补浆来完成。在进行首次注浆时应采用水下注浆法,也就是通过注浆管从孔底开始进行注浆。将孔内残留物以及渗水排出到孔外,直到孔口溢出浆液,进而确保灌浆的质量。在完成预应力张拉后,再通过锚垫板补浆孔来进行多次的高压补浆,保证浆液对锚索完全有效的包裹。
张拉锁定:等到注浆体以及地梁混凝土达到设计的强度,用标定过的张拉设备对各锚索钢铰线实施张拉。
封锚:在完成张拉之后,在确保留有8~10cm钢绞线头外,应切除多余的部分,并进行特殊防锈处理,最后对锚端头实施封端处理。
2.施工过程中应注意的事项
由上述预应力锚索施工的工作原理能够看出,锚索预应力钢绞线按照设计要求的张拉到设计的吨位持荷是实施本防护工程措施的重点。通过结合现场的实践工作对下面几点实施严格的控制。
工序的组织安排必须要紧凑:多级边坡遵循从上至下的施工防护步骤。在安排施工方面应该精心组织,保证工序衔接的紧凑,并且在每开挖出一级边坡后,即行施工,尽量避免高边坡开挖后长期曝晒,尤其是在雨季时节。
选择钻孔机型,满足干钻作业的需要:应结合不同地质层的结构类型、深度、成孔的直径以及现场的作业条件来选择使用钻孔设备。机具在进行工作时要确保干钻,坚决杜绝在钻井中加水用以加快钻井的速度等。常见的风动干钻技术的机型有:MG50型、K2J.100型、潜孔钻机Q25―100型等。
准确进行放样孔位,做好钻井的详细记录:在已经成型并且经整修满足需要的高边坡上,按照设计的参数来准确测定放孔位置能够确保每根预应力锚索支固边坡土体的应力区间。考虑到钻孔机具在高边坡施工中所搭设的支架平台上展开工作,而满足动荷作用下的平台稳定性也是确保正常钻机、成孔角度的―个重要因素。
在施工过程中,必须要详细记录钻孔过程中的进度情况,以便在实施后续注浆时来作为参考。
匀速持压注浆:以孔口的反冒浆来作为注浆饱满的依据。同时应确保孔口补浆的到位。
地梁密实,混凝土表面力求美观、亮洁:对处在坡率l:0.5~1的边坡浇筑的地梁混凝土,施工起来尤为不便,因此在施工过程中应加强管理,保证地梁内实与外美。
做好地梁间坡面防护工作:对于已经完成预应力锚索施工的坡面,要尽快采用7.5#浆砌片石将地梁间坡面作封面,避免雨水浸蚀地梁、冲刷坡面。
3.施工过程中相关问题的处理办法
退钻困难:在施工过程中可能会遇到成孔之后出现退钻困难的情况,通常可以采取强风出渣进退转杆的方法来进行处理。
亏坡和坡面溶洞:由于边坡开挖亏坡和坡面溶洞显露在边坡上,为了确保地梁浇注紧密着张拉和边坡的需要,通常采取回填片石灌浆、填塞浇注混凝土、浆砌片石等方法来进行处理。
地质条件的变化:对于实际地质条件的变化情况,应该及时上报,专题研究解决。
下索困难:在较大裂缝部位出现下索困难或成孔经过溶洞时,应该使用长直钢管越过这些部位来过渡,再行通过钢管下索。有时也会因为保护成孔口不慎,导致落物下索的受阻,针对这种情况应该采用机原位,开钻清孔来进行解决。
注浆不满:裂缝、岩溶发育部位,按照正常注浆量孔口仍然没有出现冒浆,有时甚至会出现超设计注浆量几倍用量的情况。为此在注浆之前要依据各钻孔的记录资料加以反映,除了做好水泥用量提前供应之外,还应该通过探察钢筋,对于锚固端是采取持续不断的注浆方案来进行解决,而对自由端则可以采用下钢管套来进行注浆,从而减少超量注浆的发生。
五.结束语
锚固工程施工因为工序多,而且又多是交叉作业,因此要协调好各工序的施工场地和作业时间。每个作业组应该把责任岗位落实到每一个人,从而有利于各个工序的衔接与协调,确保工程质量和进度。预应力锚索在高速公路高边坡工程中的应用,对有效防止边坡开挖产生临空面,从而导致边坡不稳定有着十分明显的效果。
【参考文献】:
1. 陈楚发.关于公路工程中软基处理若干方法的比较[期刊论文]-科技创新导报2008(28)
2. 李东乾.论路桥施工中两种预压方法处理软土路基[期刊论文]-广东科技2007(11)
3. 熊培刚.浅谈公路改造工程二灰碎石基层施工工艺与质量控制[期刊论文]-现代营销2010(9)
4. 陈培聪.李芳梨公路工程边坡变形处理方法探讨[期刊论文]-黑龙江科技信息2008(22)
5. 李存刚.仰坡加固锚索施工方案[期刊论文]-兰州工业高等专科学校学报2009,16(6)
6. 徐修梅.金元电站左坝肩预应力锚索施工方案[期刊论文]-人江2010,31(2)
7. 李小平.况志敏. 预应力锚索地粱施工方案研究[期刊论文]-交通标准化2008(4)
Abstract: Landslide is one of the most common natural disaster in China, with its distribution of a wide range of devastating strong and caused tremendous damage to the human environment, not only a serious threat to life and property safety of the people of disaster areas, but also undermines the entire regionecological balance, resulting in a persistent ecological damage. Multiple natural disasters in China to strengthen disaster research, the objective requirements of economic development in China, but also to ensure the inevitable requirement of the people live and work. In recent years, China has a big stride in Landslide, anti-slide pile is one of the common means of governance, has been rapidly promoted in the slope engineering governance. However, due to the late start of China Landslide, anti-slide pile design and construction, there are still many shortcomings. This article, I will be from the angle of the landslide of natural disasters in China were analyzed and described the status of Chinese and foreign anti-slide pile slope engineering, and put forward recommendations in slope engineering applications of China's anti-slide pile.
Keywords: landslide hazard, piles, slope engineering, promote the use
中图分类号:U216.41+9.1文献标识码: A 文章编号:
一.前言
众所周知,我国地形地貌多变,地质构造复杂,我国的山地丘陵总面积约占我国国土总面积的三分之二,加上气候条件多变,各地区降水不均,少雨干旱地区,岩体受物理风化影响大,而在湿润多雨地区,岩体受生物及化学风化影响大,同时受地质构造和地形地貌的影响增加了山体滑坡灾害发生的频率。目前,随着工程建设的大力发展,人类工程开始逐渐深入西部偏远山区,铁路修筑、水坝建造,、开矿打井等一系列工程势必会面临滑坡灾害,因此采用经济合理的治理手段,既可以减轻滑坡对施工的危害,又可以避免滑坡发生的频率。所以,加强对滑坡的治理,加强对抗滑桩的设计施工的研究探讨,是非常具有现实效益的。
二.抗滑桩在国内外边坡工程中的应用现状
1.早在20世纪三十年代,西方国家便开始利用抗滑桩解决一些边坡工程问题。而抗滑桩的应用高峰期是在二战以后,当时一些西方国家正处于经济恢复发展时期,大量的工程建设开始起步,同时伴随着工程建设的滑坡问题也应运而生,于是,抗滑桩以其独特的优势被广泛运用到滑坡治理中来。之后,随着抗滑桩设计施工技术的深入研究,抗滑桩的设计理论逐步建立并取得了发展,伴随着经济的发展,时至今日,国外很多国家的抗滑桩设计理论已经很是完善,并逐渐形成了科学系统,不断研究出以锚索抗滑桩为代表的各种结构的抗滑桩型式,有力的推动了抗滑桩在边坡工程中的广泛运用。
2.我国的抗滑桩应用起步比较晚,第一次运用是在二十世纪五十年代,当时应用于宝成铁路滑坡治理中。直到二十世纪七十年代我国的抗滑桩理论开始初步建立,此后,随着抗滑桩在工程应用中的不断发展,抗滑桩的设计理论也开始不断的完善。但目前为止,我国抗滑桩的设计施工依然存在着很多缺陷,比如,设计计算模型忽视桩侧摩阻力,设计数据采集不合理等等,这些缺陷在很大程度上导致了我国抗滑桩设计施工的不清晰,不确定。但从整体而言,我国绝大部分设计成果是成功,但也存在由于设计数据或者设计参数出现问题而导致治理不当的例子。
三.抗滑桩基于对滑坡和岩土体的综合考虑。
1.抗滑桩设置在边坡支护设计时,对于弹性抗滑桩来讲,桩在承受上部滑体的推力同时,必然对上部土体或岩体产生反力,而该反力对桩后土体或岩体稳定性的影响往往被人为忽略了,以至产生不安全因素。这种情况已然在无施工过程中被多次得到验证。右图为滑坡的剖面分析图,有助于加强对滑坡成因的直观理解,为抗滑桩的设计施工奠定良好基础。
2.不同的岩土体具有不同的特点,其物理力学参数也不同,在进行抗滑桩的设计施工时候,必须综合考虑土体的物理力学参数,保证设计数据的可靠性,保证设计过程的严密性。上表是抗滑桩和岩土体的物理力学参数。
四.各种抗滑桩型式运用简析
1.变截面桩
一般抗滑桩为矩型桩,这种桩型对岩体滑坡、土体整体滑坡的支挡效果是很好的,也比较经济合理。但在滑坡体比较松散、强度较低的土体滑坡中,矩形抗滑桩治理成本费较高。如果土体较为松散,在综合分析滑坡形成特点和抗滑桩的承载力的基础上,多可以采用异型抗滑桩的设计方案。如梯形截面抗滑桩。此种抗滑桩不但经济,而且桩间土在推力作用下被挤密,能与桩一起形成一道桩土墙,从而提高桩同作用效果,对滑坡构成有效支挡。
2.预应力锚索抗滑桩
随着治理滑坡的规模不断扩大,各种抗滑结构不断出现,其中最为新型的抗滑结构就是预应力锚索抗滑桩结构。该结构通常利用钻孔灌注或支模浇筑成桩。在桩上设置一排或多排锚索,并对锚索施加预应力,通过锚索将桩锚固在稳定的基岩中,达到阻止边坡滑动的目的。目前该类桩已广泛应用于大、中型滑坡治理工程中。
五.关于抗滑桩在边坡工程中应用的建议
1.通过考虑桩同作用的原理提高抗滑桩的抗滑能力。
这种共同作用的效果很大程度上取决于桩前土体的抗滑力。这对于整体性较好的土体或岩体来说主要是由桩前岩土体的强度决定的。即利用抗滑桩和岩土层锚杆相结合的支护方式代替单排桩或推桩,以使滑坡治理更经济、合理。
2.在某些工程中,可以根据实际状况采取相对应的措施。由于抗滑桩的悬臂较长,然而又不易设置锚索,使其受力很不合理。这时可以通过考虑将部分抗拉钢筋用预应力钢绞线代替,桩底埋设锚梁,布设好钢绞线,浇灌后通过后张法施加张应力,增强桩体的力学强度,以达到经济合理的目的。
3.在研究了关于推力桩和深埋桩的工作机理的基础上,考虑在大型的滑坡治理中综合运用深埋桩和推力桩2种支护方式,发挥其各自的特点,以达到安全、经济、合理的滑坡治理效果。由于边坡问题的复杂性以及工程规模的大型化,我们对滑坡真实的受力性能和工作机理,需要进行更深入的研究和探讨。
六.结束语
由于我国多山地多丘陵的地势地貌,加上降水日晒等多种气象因素和不科学施工等人为因素的影响,使得自然和人为的滑坡灾害日益频繁,对工程和人类环境的影响也日益明显。目前,抗滑桩是边坡工程中最为有效的支档方式之一,加强对抗滑桩设计施工的研究突破,并加以大力推广运用,必将很大程度上改变我国抗滑技术弱势的局面。加强对抗滑桩技术应用,可以为我国的生态文明建设增砖添瓦,促进社会的和谐进程。
参考文献:
[1]刘德 抗滑桩在边坡工程中的应用 [期刊论文] 《科技创新与应用》 -2012年8期
[2]贾建胜 李运来 浅谈混凝土抗滑桩在边坡工程中的应用 [期刊论文] 《西部探矿工程》 -2008年1期
中图分类号:U213.1 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
在公路工程施工中,路基是一个十分重要的方面,其对公路工程的质量具有十分重要的影响。通过加强对公路路基边坡防护的研究,可以有效的提高公路路基的施工质量,确保公路路基的安全性和可靠性。在对公路路基边坡防护的研究过程中,一定要考虑到影响边坡失稳的因素,从而对症下药,解决边坡的治理问题。因此,笔者根据自己的施工经验和研究,从公路路基边坡失稳的因素出发,研究边坡防护的原则以及具体的措施,希望对相关的领域的研究提供借鉴。
二、公路路基边坡失稳的因素分析
1、公路建设的土石方工程阶段是破坏原地貌植被、弃土、弃石的集中时期,工程用土范围内原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或丧失,并为水土流失发生、发展提供了大量易冲蚀的松散堆积物。路基边坡开挖、填筑使原有地表植被被破坏.形成大面积坡面.表土层抗蚀能力减弱.水土流失加剧.从而导致边坡失稳的机率增大。
2、设计中对滑坡路段岩士性质认识不足,设计边坡率过陡。施工中未根据实际情况采取相应措施,堑坡仍按原设计坡率开挖,边坡过高过陡,难以保证自身稳定。边坡开挖后,未及时进行防护,长时间暴露在大气中,致使风化、冲刷严重。
三、公路路基边坡防护原则分析
1.在公路路基边坡防护过程中 ,要坚持从工程地段的地质地貌条件出发,加强对滑坡做出科学合理的定性评价,在此过中,再辅之以定量评价。
2.要坚持技术原则和经济原则的统一性。在进行边坡防护过程中,要从本地的地形地貌地质条件族从科学的分析,并对各种地质地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以让工程治理更为稳定,且一定程度上减低了工程的成本。
3.在进行边坡防护过程中,要确保工程的安全性,实施安全作业管理。要在综合考虑地震条件,地下水位等多方面的条件下,做出科学合理的设计,并严格计算整个工程的安全系数。
四、公路路基边坡防护技术分析
1、锚固洞
在加固高边坡时,锚固洞加固技术是一种较为常见而且有效的方法,在施工时应该按照由内而外、自上而下、逐层加固的方式进行。处于同一结构面的锚固洞应该采取跳洞开挖的施工方式,从而降低由于抗滑力的减少而影响高边坡的稳定性。此外,锚固洞自身具备一定的倾斜度,从而有效的避免了混凝土与洞壁之间结合不实的现象。
2、混凝土挡墙
在高边坡加固中,混凝土挡墙是一种比较常见的施工方式,这种方法能够很好的改善滑坡体的受力失衡问题,进而使得滑坡体变形得到很好的控制。通
常这种施工方式具有结构简单易于操作且迅速起到相应的稳定高边坡结构的优点。在进行混凝土挡墙的设计时,应该充分考虑滑面的形状以及位置,从而选择适合的挡墙基础砌筑深度,此外,挡墙后面应该设计必要的泄水孔,从而有效的减少静水压力以及水的浸泡腐蚀。
3、植物防护措施
植物防护以成活的植物作为路基防护的材料,通过植物的叶、茎和根系与被保护土体的共同作用,在拟保护的路基部位,形成有生命的保护层;是一种积极、有生命的防护措施。采用铺草皮、种草形式,利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受降水和地表径流的冲刷。植物防护应根据当地土质、含水量等因素,选用易于成活、便于养护、经济的植物类种。植物覆盖对地表径流和水土冲刷有极大减缓作用。植被根系能与土层密切结合,盘根错节,使地表层土壤形成不同深度牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,阻挡冲刷和坍塌。
4、地下排水
(一)渗沟: 渗沟对排水路基边坡下渗水、裂隙水具有显著效果,也可降低路基两侧的地下水位。
(二)支撑式渗沟: 支撑式渗沟主要设计在路基边坡体裂隙水发育明显,且出现多个渗出点,往以带状、面状发育的坡面,由于其水富丰、分布分散,通过设置“Y”型支撑式渗沟,可有效收集边坡一定范围的渗水,并及时排出,对保证边坡稳定、保持边坡体强度具有一定作用,从而保证边坡稳定。
(三)倾斜式排水管: 在多雨地区,往往边坡水在一定的深度内大范围分布,若不及时排水,长期储存在路基边坡体内,影响边坡体的岩、土强度,不利于边坡稳定,该情况下,可通过设置深层的带孔排水管,必要式可采用上下交错布设,可有克服支撑渗沟深度不足的缺点,将深层水排水。
(四)大孔径排水管( 沟) : 该种情况多用于泉眼式渗水,在多雨地区,部分泉眼雨季水量较大,采用倾斜式排水孔很难及时排除水流,往往造成边坡明显的冲刷。这种情况下采用加大孔径的混凝土排水管( 沟) 具有较为明显效果。
五、结束语
综上所述,加强对边坡稳定性的定量定性分析,加强边坡的预防治理工作,已经是整个公路建设施工,养护中的重要环节,在整个交通网络建设中得到了更多的关注。对于公路路基的边坡,一定要采取有效的处理措施,不断采用先进技术和机械设备,预防边坡的出现,提高边坡的防护水平,保证整个公路建设的质量,促进我国公路建设的健康快速发展。
参考文献:
[1] 楚笑红,解来承.浅谈水利水电工程高边坡加固治理措施[J]. 中国新技术新产品. 2011(03)
[2] 刘克伟.水利水电工程高边坡的治理与加固探讨[J]. 中国房地产业. 2011(03)
[3] 雷蕾,谢新生.竹寿水库泄洪隧洞进口高边坡加固方案研究[J]. 陕西水利. 2011(06)
0.前言
工程造价的计价具有动态性和阶段性(多次性)的特点。工程建设项目从决策到竣工交付使用,都有一个较长的建设期。在整个建设期内,构成工程造价的任何因素发生变化都必然会影响工程造价的变动,不能一次确定可靠的价格,要到竣工结算后才能最终确定工程造价,因此需对建设程序的各个阶段进行计价,以保证工程造价确定和控制的科学性。论文参考网。我国对国有资金投资项目的投资控制实行的是投资概算审批制度,国有资金投资的工程原则上不能超过批准的投资概算。某地下空间项目是国有资金投资的项目,工程竣工结算价不超过政府部门批准的概算价是投资控制的目标。论文参考网。
1.建设单位对建设项目造价控制的方法
在基本建设中,作为投资方的建设单位除作为在项目实施过程中的协调组织各参建单位保质保量、在计划时间内完成基建项目外,对项目投资进行有效的控制是建设单位最重要的任务之一。本节从建设单位的角度出发,探讨如何控制建设项目的投资成本。论文参考网。
1.1设计阶段的造价控制
拟建项目经过决策立项后,设计就成为工程建设的关键。因为设计是工程项目付诸实施的龙头,是工程建设的灵魂,是控制基本建设投资规模,提高经济效益的关键。在这一阶段工程造价的管理主要体现在“技术与经济”的相结合上。据经验分析,设计阶段对工程造价的影响程度达70%~90%。,设计的优劣直接影响建设费用的多少和建设工期的长短,直接决定着投入的人力、物力和财力的多少。据统计,技术经济合理的设计,可以降低工程造价5%~10%,甚至可达10%~20%。
1.2施工阶段的造价控制
在工程施工阶段,由于工程设计已经完成,工程量已完全具体化,并完成了施工招标工作和签订了工程承包合同。据统计,这一阶段影响工程造价(即工程投资)的可能性只有5%~10%,节约投资的可能性已经很小,但是,工程投资却主要发生在这一阶段,浪费投资的可能性则很大,因此,建设单位在施工阶段对工程造价的管理除了加强合同管理、工程结算管理外,重点应加强工程施工现场管理,杜绝投资浪费。
1.3竣工结算阶段的造价控制
项目竣工验收后,结算也是控制工程造价的关键步骤。工程结算应抓好以下几个环节:
1.3.1核对与编制好结算资料基础
任何一个工程项目,在编制结算时都要以相关资料为依据。因此在审核时,首先要对相关资料进行审查。从施工图纸、招标文件、工程承包合同到施工全过程的动态资料都要一一核对,力求资料完整齐全,确保审核工作正常进行。工程任务完成与否要以施工图纸为依据,工程的工期、质量、建筑材料价格、奖惩等规定要以承包合同和补充合同或其他形成的协议条款作为依据,而具体施工中的动态进展,局部更改和隐蔽工程等都要有相关的资料佐证才能进入结算。一言蔽之,没有完整齐全的资料所作的结算是不完善的结算,而没有完整齐全的资料所进行的审核就会得出不准确的结论,达不到审核所要达到的目的。
1.3.2工程量是审核的关键
工程量费用是工程造价的主体。运作中具有较大的弹性和隐蔽性。审核工程量是重点,也是难点。在审核中,经常会发现结算的工程量与实际完成的工程量有出入,原因很多,一般有以下几种:一是施工企业为加大费用,有意增加工程量和夸大工程的施工难度;二是有些变更了的项目仍按原定项目进入结算;三是多方施工的工程项目,有时会出现各方都把自己承担的部分工程作为整体工程进入结算,上述几种情况在结算审核中经常发生。对于多报的工程量要扣除,否则就直接损害了建设单位的利益。同时对于漏报的工程量,在反复核实后,本着实事求是将漏报的工程量增补到结算中去,避免承包商的利益受到损失。
1.3.3各种单价的审核不可忽视
在一般情况下,工程子目的综合单价在投标书中都有具体规定,编制工程结算时只要直接套用各子目综合单价就可以了。然而在实际操作中,由于设计变更和现场签证等原因,不能从投标书中套用单价,所以必须严格遵守施工合同和招标文件中有关条款和施工过程中的相关文件(如洽商记录等)对这些单价进行审核。
2.某地下空间项目工程概况
某地下空间项目某市的重点工程之一,是该市目前规模最大、最重要的地下空间开发项目。项目发展定位是以城市交通设施为主,充分利用良好的地理位置,整合区内商业资源,辅助服务CBD商务活动,集交通基础设施、景观、商业、文娱、商务、市政、仓储物流等功能于一体的地下城市综合体。该地下空间项目边坡支护工程开挖面积约3万平方米。由ZX1标、ZX2标、ZX3标、ZX4标四个标段和ZX5标边坡组成,2006年6月开工,除ZX5标边坡外,其它四个边坡的工作内容现已全部完成,并通过了工程验收。
3.设计概算阶段
3.1设计概算的概念
设计概算是设计文件的重要组成部分,是在投资估算的控制下由设计单位根据初步设计(或扩大初步设计)图纸、概算定额(或概算指标)、各项费用定额或取费标准(指标)、建设地区自然及技术经济条件和设备、材料预算价格等资料,编制和确定的建设项目从筹建至竣工交付使用所需全部费用的文件。
3.2案例设计概算的组成
市发改委批复项目建议书中总投资估算为3.4亿元,市建委批复项目设计概算为3.739亿元,其中建筑安装工程费用为3.16亿元,工程建设其他费用为2900万元,预备费为1700万元,建设期贷款利息为1100万元。
4.合同价阶段
4.1合同价的确定
合同价是在工程发、承包交易过程中,由发、承包双方以合同形式确定的工程承包价格。采用招标发包的工程,其合同价应为投标人的中标价。
4.2案例合同价款汇总
本项目四个标段的合同价汇总表见表1.
表1某地下空间项目边坡支护工程合同价汇总表
高边坡分为土质边坡和岩质边坡,当岩质边坡的高度超过30米,土质边坡的高度超过20米,即为高边坡。公路的路线越长,所经过的地质条件就会相对复杂,边坡的数量也会随着增多。除了显性的边坡之外,还存在潜在的失稳边坡。在施工的进程中,这些潜在的失稳边坡就会在施工作业的作用下,出现失稳变形的现象。此外,公路边坡的特殊性还在于其为永久边坡,无论是考虑到地质灾害预见经验不足,还是提高运营期的安全系数,对于高边坡都要根据地质条件做好支护优化设计工作。目前对于高边坡支护优化设计以对单体边坡设计为主。验证高边坡的稳定性所采用的方法为极限平衡法,参考检测反馈信息,将优化设计方案制定出来。本论文以某段高速公路的40个高边坡为例,对于支护优化设计进行探索。
一、高边坡普查
高边坡普查是对于公路施工现场开展地质勘察和环境考察工作。工作的重点是在施工前对于公路的权限高边坡都要进行调查,已将边坡岩体的结构特征明确区分,并对于已出现变形破坏现象要进行分析,并采取必要的措施补救。对于高边坡普查的目的是提出高边坡优化设计方案,并将重点研究边坡筛选出来。公路边坡往往地质条件较为复杂而缺乏稳定性,边坡的高度大于40米。符合研究条件的边坡只有满足了其中的两个条件,就可以进行筛选,并作为重点研究对象。
二、重点高边坡稳定性评价
高边坡岩土体具有地质过程特征。从地质学的角度刻划,评价岩石高边坡稳定性就是要给予边坡变形破坏的机制进行研究,采用数值模拟的方法模拟岩体高边坡的破坏演变过程,根据模拟控制结果评价高边坡的稳定性。变形稳定性分析采取变形理论的稳定性分析与强度理论的稳定性分析结合的方法,形成建立在模拟控制基础上的岩体高边坡稳定性评价,并提出控制方法。
在整个的高边坡施工阶段,高边坡稳定性评价以及支护优化设计始终贯穿于其中,形成一个动态的评价过程。根据高边坡实际特征,可以判断其破坏模式分为结构面控制型和最大剪应力面控制型。那么在工作流程上所形成的技术思路为:根据高边坡变形稳定性分析数据,对于边坡的可能性变形破坏模式进行判断,并分析变形破坏的发展过程。对于潜在滑动面位置的判断,可以根据所监测到的变形破坏信息为参考依据。在支护优化设计上,引荐强度稳定性分析方法,将必要的设计数据计算出来。为了验证支护的效果,可以对于支护的结构与边坡之间所形成的作用关系来完成,以对于设计不断的完善、优化。
从地质状况的角度审视公路的岩体结构,该公路的沿线上分布着板岩和千枚岩,部分地区已经出现了破碎结构,并以层状呈现出来形成倾倒变形体。根据勘测结果,在40个高边坡中,有近一半的边坡已经出现了倾倒变形现象,主要是受到岩体结构的影响,一些折断面则受到岩体特征的影响。那么对于倾倒变形体的评价则要采用以下的途径。
倾倒变形的范围可以采用离散元法对于倾倒变形的演化过程进行模拟,根据公路现场地质实际状况将地质模型建立起来。边坡变形破坏模式可以采用边坡稳定性评价方法进行研究。潜在滑动面的确定上,可以二维有限元研究方法,这主要是针对没有发生变形的边坡或者是变形程度较小的边坡的内应力、变形程度进行分析。如果边坡的变形程度很大,就要采用二维有限元法对于边坡的分布特征进行分期,并以勘测信息以及施工的各种反馈信息作为参考,以获得准确的滑动面位置。边坡稳定性评价所采用的是强度理论,并在此基础上计算出支护设计的参数。
三、重点高边坡支护优化设计
高边坡支护方案的选定,主要是根据变形破坏的“过程模拟”对于岩石体的演化以及变形破坏机制进行研究,以根据变形破坏的实际情况拟定设计方案。设计主要采用的是初步静力学设计,并运用数值模拟研究岩石体与工程结构的作用,以此为依据对于高边坡进行优化设计。不同的破坏模式的边坡所采用的支护方案也会有所不同。针对于原设计方案,要使其得到进一步优化以符合实际需要,就要将“过程控制”技术纳入其中,地质模型要表达准确并建立在高边坡变形控制以及灾害控制的指导基础上,以形成边坡稳定性评价的关键条件,采取必要的支护措施将高边坡的变形控制在规定范围内,并通过监测获得反馈信息验证其效果。高边坡优化设计见下表。
高边坡优化设计方案
结论:
综上所述,本论文针对公路高边坡的稳定性以及优化设计的思路和方法进行探讨,通过变形稳定性的分析,并对于边坡可能破坏的模式以及变形破坏的发展过程进行评价分析,以对高边坡稳定性进一步评价,为支护优化设计提高参考。
参考文献
[1]贾致荣,郭忠印,房建国.济青高速公路南线路堑边坡动态优化设计[J].公路,2002(12).
[2]黄润秋.岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制[J].岩石力学与工程学报,2008.27(08).
1. 问题的提出
随着我国高等级公路建设的不断深入,公路的边坡问题也不断出现,由于在路线设计中不可避免地要出现高路堤和深路堑,因此,填挖方的高边坡技术处理问题就显得很突出,有时候边坡问题制约了我们公路建设的进度、质量和投资控制,也影响到今后公路的养护和环境保护。边坡病害不仅影响美观,而且造成植被破坏、水土流失、生态破坏、遗害子孙。为此,有必要就一些有关边坡处理的技术问题进行探讨。
2.边坡病害的分类
边坡病害可分为以下三类:1、滑坡。滑坡是路基山坡土体或岩体由于长期受地下水、地表水活动的影响使其结构逐渐失去支撑力,在自重的作用下,整体沿着一定软弱面向下滑动。滑坡按其引起滑动的力学特性来区分,可分为牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡,是下部先滑动,使上部失去支撑而变形滑动,一般速度较慢,可延续相当长时间,横向张性裂隙发育,表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形,滑动速度较快,滑体表面波状起伏,多见于有堆积分布的斜坡地段。在公路建设中,因设计施工不当,改变了原来斜坡的平衡状态,则将引发工程新滑坡或工程复活古滑坡。免费论文。这种教训是有的,值得我们注意。2、崩塌。岩石崩塌通常被认为是岩体在陡坡面上脱落而下的一种边坡形式。它经常发生于陡坡顶部裂隙发育的地方。由于风化减弱了节理面间的黏结力,或者由于雨水渗入裂隙中,造成了裂隙水的水压力作用于向坡外的岩石上;或者岩石受到冻胀、风化和气温变化的影响,从而减弱岩体的抗拉强度和岩块松动,造成了岩石崩落的条件。裂隙水的水压力和冻胀作用是崩塌的常见原因。崩塌的岩块通常沿着层面、节理或局部断层带或断层面发生倾倒或者其下基础失去支撑而崩落。它具有突发性,危害较大,它与滑坡的区别是,崩塌发生急促,破坏体散开,并有倾倒、翻滚现象。而滑坡体一般总是沿着固定滑动面整体地、缓慢地向下滑动。3、剥落。所谓剥落是指边坡表层受风化,在冲刷和重力作用下,不断沿斜坡滚落。剥落发生在容易风化的岩土坡面,例如红层岩坡或膨胀土边坡。这些边坡开挖后如果不及时防护,坡面将发生风化,岩土体风化成散粒状后,将顺坡滑落下来。在这种坡面上植被,如果方法不当,风化的坡面会造成植被的破坏。
3.边坡的防护措施
下面从路线设计、工程地质、支挡防护三个方面对边坡处理技术进行探讨。1、公路路线设计中的边坡处理问题。总的来说,目前公路沿线景观上的路堤、路堑较为普遍,滑坡、崩塌也时常发生。这些问题的产生,与公路平纵面设计是否恰当关系较大。这里有几个问题需特别注意:一是山区公路建议用足最低技术标准,宜弯则弯,宜坡则坡,不可片面追求路线平直,减少大填大挖。二是要充分利用地形,应尽量减少破损山体。三是要充分且恰当地利用人工构造物的作用。2、关于防护结构问题。传统的防护方式从生物防护角度出发多采用辅贴草皮的方式进行,而工程上仅从坡面安全、稳定的角度出发对各类边坡进行工程防护和处置,一般采用浆砌片石护面墙、骨架护坡、抗滑桩、锚固、喷浆等,辅贴草皮也能满足即时绿的要求,但是传统的抗滑桩和抗滑挡墙在使用几年之后,产生推移甚至被推倒的事例是常见的。究其原因,除一般的设计或施工问题之外,在理论上来说,是库伦或朗金土压力理论的缺陷。因为岩土体有蠕动的物理现象,尤其是有临空面的岩土体,有流变力学特性。岩土体的蠕动使传统支挡结构所受到的侧向压力随着时间的推移而增大,最后在一场大雨过后被推倒。因此,对路基边坡应采取综合的防护措施,如植草或植树,采用砌石或混凝土块对边坡进行防护。3、当前新技术的应用
3.1三维植被网植草
三维植被网是以热塑性树脂为原料,采用科学配方,经挤出、拉伸等工序精制而成。它无腐蚀性,化学性稳定,对大气、土壤、微生物呈惰性。三维植被网的底层为一个高模量基础层,采用双向拉伸技术,其强度高,足以防止植被网变形,并能有效防止水土流失。三维植被网的表层为一个起泡层,膨松的网包以便填入土壤、种上草籽帮助固土,这种三维结构能更好地与土壤相结合。在边坡防护中使用三维植被能有效地保护坡面不受风、雨、洪水的侵蚀。三维植被网的初始功能是有利于植被生长。随着植被的形成,它的主要功能是帮助草根系统增强其抵抗自然水土流失能力。其特点是:由于网包的作用,能降低雨滴的冲击能量,并通过网包阻挡坡面雨水的流速,从而有效地抵御雨水的冲刷;网包中的充填物(土颗粒、营养土及草籽等)能被很好的固定,这样在雨水的冲蚀作用下就会减少流失;在边坡表层土中起着加筋加固作用,从而有效地防止了表面土层的滑移;三维植被网能有助于植被的均匀生长,植被的根系很容易在坡面土层中生长固定;三维植被网能做成草毯进行异地移植,能解决需快速防护工程的植被要求。
3.2客土喷播
客土喷播是以团粒剂使客土形成团粒化结构,加筋纤维在其中起到类似植物根茎的网络加筋作用,从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀,牢固透气,与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构。其技术要点是:喷播基材是保证喷播成功的重要因素,泥炭土是喷播的好材料,可和木纤维(或纸浆)按一定的配比混合使用,比单用纯木纤维具有更优良的附着和保水性能,可在土壤层较薄且非常瘠瘦,甚至风化岩的坡面上进行喷播,一般喷播厚度在10~20cm;保水剂及粘合剂用量,保水剂可根据各地气候条件及石场特点的不同而做相应的调整,粘合剂可根据石壁的坡度而定,与坡度大小成正比;挂网,先把锚钉按一定的间距固定在石壁上,然后挂网;草种选择,所喷播的草种应是根系发达、生长成坪快、抗旱、耐贫瘠的多年生品种,如果当地的冬季寒冷的话,还应考虑品种的抗冻性;混播,利用草种的互补性,如深根性和浅根性、豆科和禾本科、外地与本地、发育早与发育晚等特性进行混合喷播。
3.3混喷植草
混喷植草技术,其核心是在岩质坡面上营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。它利用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、水泥等混合干料加水后喷射到岩面上。免费论文。由于水泥的粘结作用,上述混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体。一定程度的硬化使种植基质免遭冲蚀,而空隙内填有植物种子、土壤、肥料、保水材料等,空隙既是种植基质的填充空间,也是植物根系的生长空间。喷混绿化技术不仅适用于所有开挖后的岩体坡面(如砾岩、砂岩、基岩、片岩、花岗岩、大理岩)的保护绿化,而且对于岩堆、软岩、碎裂岩、散体岩、极酸性土以及挡土墙、护面墙混凝土结构边坡等常规不宜绿化的恶劣环境都能绿化,是环境保护和国土绿化工程的一大突破。
3.4预应力锚索
预应力锚索以前主要用于铁路边坡的加固治理,而公路边坡很少应用,由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头),然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索。免费论文。
4.结语
中图分类号: U213 文献标识码: A
1、边坡稳定性研究现状
边坡的稳定性分析是岩土工程的重要研究课题之一,近一百年来,许多学者致力于这一工作,因此边坡稳定分析的内容十分丰富。
边坡稳定性分析方法很多,如:各种极限平衡条分法,有限元法,极限分析法,边界元法等。但是,各种边坡稳定分析的定值法存在一个共同的缺点,即没有考虑边坡工程中存在的不确定性,这就造成了一些边坡的安全系数大于临界安全系数,可事实上还是发生破坏的现象。那么,要想正确分析边坡的稳定性,必须考虑边坡工程中存在的种种不确定性。对于边坡工程而言,土层剖面与边界条件的不确定性;现场与实验室测定的岩土性质指标的不确定性;土的性质的天然可变性;勘探取样方法与试验方法的误差;试验数量与勘探数量的不足;外加荷载大小与分布的不确定性;计算模式的不确定性等都可造成边坡稳定分析结果的误差。因此,必须进行边坡稳定的可靠度分析。
2、可靠度方法研究现状
可靠度理论萌芽于第二次世界大战期间并在战后得到完善与发展。二战期间由于军事的上的需要,德国在研究飞弹失灵及美国在电子元件失效的问题上,均引用了“概率理论和数理统计”的方法。这些围绕着军事项目的研究工作最终孕育了一门崭新的学科——可靠度理论。
可靠度理论在岩土工程领域的应用始于1950年代。作为岩土工程可靠度研究的基础一一土性指标的概率统计分析是岩土工程可靠度研究中最主要的方面之一。土是自然历史的产物,其不确定性远比人工材料复杂,从20世纪60年代开始到现在,对土性参数的统计性质、概率模型的研究和区域资料的统计分析一直在进行当中。在这方面有许多学者做了大量的工作,对可靠度理论在岩土工程中的应用做出了较大贡献。
Vanmarke建立了土体各向同性随机场模型,提出了“相关距离”的概念及计算方法,在土性参数概率模型研究方面做出了开创性的贡献。
高大钊等人研究了土工指标的变异特性及其分布规律。对土的抗剪强度指标的统计提出了一种全回归的统计方法,并建议用分布来拟合、切的联合概率密度,并经统计给出了上海地区软土的几个主要指标的概率分布特性。
冷伍明等人根据影响土工参数不确定性的主要因素,探讨了土工参数不确定性的一种计算途径。改进了相关距离计算的递推空间法,用双曲线的形式来拟合方差折减系数,消除了作图时人为因素的影响。
陈立宏,陈祖煜,刘金梅,通过收集整理的多个水利工程中丰富的长序列的抗剪强度试验资料,在此基础上利用K-S法对土体抗剪强度指标的概率分布类型进行了统计分析,认为一般情况下抗剪强度指标均可以接受正态分布和对数正态分布,而选择对数正态分布能够避免出现物理量为负的现象,在许多情况下这样处理更为合理、简便。
虽然许多学者在这方面做了大量的研究,但是目前还是呈现百家争鸣的状况,没有较权威的结论,因此还需进行进一步的研究。这也是岩土工程可靠度分析没有被广泛应用的重要原因之一。
3、边坡可靠度分析
传统上,一直以安全系数作为边坡工程稳定性的评价指标,然而,安全系数不是一个常数,而是一个由设计因素的变异性所决定的随机变量。20世纪70年代后期,边坡工程界开始接受不确定性的概念,构造随机模型,采用概率论和数理统计知识,如可靠指标和破坏概率来评价边坡的安全度。即借助于概率论和数理统计方法,便可以求得边坡可靠度,即所设计边坡能在使用期内、在指定的工作条件下,肯定地达到预计状态的程度,或保证边坡稳定的概率。因为可靠概率与破坏概率之和为全概率,所以有:。因此,可靠度分析结果能反映各种类型的不确定性或随机性,包括频率分布上的和结果可信程度上的不确定性,不但给出边坡设计可采用的平均安全系数,还同时给出相应的可能承担的风险,即破坏概率。这样就避免了“绝对化”,只要破坏概率很小,小到公众可以接受的程度,就认为边坡设计是可靠的。可见,用破坏概率比用安全系数作为评价指标更能客观、定量地反映边坡的安全性。在实际应用上,对于鉴别具有相同安全系数、不同破坏概率的两个边坡的安全性,破坏概率比安全系数具有更突出的优点。
所以说,可靠度方法是一个有发展前途的领域,也在世界范围内受到岩土工程界的极大关注,已成为世界各国岩土工程学者的热门话题之一。在我国,虽然边坡可靠度研究工作开展较晚,但许多学者对边坡稳定概率分析和可靠性研究做出了卓有成就的贡献。祝玉学出版了《边坡可靠性分析》一书,系统地阐述了运用可靠度理论解决边坡稳定的各种问题,是国内研究此方面成果的集中体现。包承刚、高大钊、姚耀武等对土质边坡的可靠性进行了研究;张骄培、姚耀武、武清玺等将有限元与可靠度理论结合,计算出单元和整个边坡的失效概率、可靠度指标;在近期,陈祖煜等人在其各自著作中都系统地阐述了边坡稳定风险分析的理论及方法。祝玉学还指出可靠度分析方法只是所有安全度问题的一种方法,是确定性方法的发展与补充,且该方法还刚刚走向实际工程应用阶段,还有许多课题需要进一步研究。可以预计,边坡稳定可靠度分析将更加深入、广泛地应用于工程实际中。
4、结语
边坡稳定的可靠度分析是一个庞大的系统工程,牵涉到勘察、设计、施工等方方面面。如何在实际工程中进行可靠度分析评价,并同确定性分析方法相互印证,还远没有达到实际应用的程度。总之,边坡可靠性理论还在进一步发展当中,有许多问题还待进一步分析研究。
参考文献
[1] 陈祖煜.土坡稳定分析一原理、方法、程序[M].中国水利水电出版社,2003:239-248.
[2] 谭晓慧. 边坡稳定的非线性有限元可靠度分析方法研究[合肥工业大学博士学位论文].合肥工业大学,合肥,2007.04.
[3] 高谦,吴顺川,万林海,等.土木工程可靠性理论及其应用「M].北京:中国建材工业出版社,2007.9.
[4] 姜兆华.三维边坡稳定性数值模拟与可靠度分析[武汉工业学院硕士学位论文].武汉工业学院,武汉,2009.06.
[5] Vanmarke,E.H.. Probabilistic modeling of soil profiles[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division,ASCE,1977a,103(11):1227-1246.
中图分类号: C35 文献标识码: A
1引言
大量实例表明,在岩质边坡中,岩体发生失稳破坏的主要形式为由几组结构面和临空面切割的楔体破坏。因此,研究多结构面岩质边坡楔体稳定性问题具有重要意义[1~4]。
论文在楔体稳定分析理论的基础上,对某大型水电站边坡地质资料中的结构面信息进行统计整理,运用赤平投影分析人工边坡可能的失稳破坏模式及失稳块体的边界条件,通过采用三维极限平衡方法对可能失稳块体的计算模型进行分析,得到块体的稳定系数,对块体的稳定性进行详细评价,对类似工程提供可以借鉴的经验。
2楔体稳定分析的刚体极限平衡法
目前,三维刚体极限平衡法是岩质边坡楔形体稳定分析中应用最多的一种方法,该方法假定滑动面上剪力方向与两结构面交线平行,从而使问题静定可解。楔形体受力示意图如图1所示。楔形体由两组相交结构面(左侧结构面1、右侧结构面2,法线矢量记为,)切割边坡(坡顶面3、坡面4,法线矢量记为,)形成四面楔形体。结构面、边坡面均假定为平面。楔形体受自身重力(大小为,方向矢量记为)、结构面作用力(法向反力大小为,、切向剪力大小为,,方向矢量为交棱线矢量)、地下水压力(大小为,)及外荷载(大小为T,方向矢量为,包括表面集中力、分布力、地震力、锚固力等)作用。
图1楔形体受力示意图
已知楔体双滑面产状分别为(倾向/倾角)、,则其法线矢量为:
(1)
设双滑面交棱线的产状为,则交棱线矢量为:
(2)
根据正交性质,交线矢量垂直于双滑面法线所构成的平面,故得
(3)
(4)
建立平衡方程坐标系为,三轴正交,符合右手定则。与楔形体交棱线平行,指向前方,垂直正交于,指向下方,水平,各轴在坐标系中的单位矢量分别为:
(5)
在垂直交棱线的平面(平面)内建立平衡方程:
(6)
通过(6)式可解出结构面对楔形体的法向反力大小、。沿结构面交线的下滑力可表达为:
(7)
假定结构面切向剪力与法向反力满足Mohr~Coulomb强度准则,则楔形体安全系数可由结构面所提供的抗滑力与楔形体实际所受下滑力确定:
(8)
式中:、、、为结构面强度参数,、为滑动面面积。
3工程实例
3.1结构面特征及物理力学参数
某水电站枢纽区工程边坡地形地质条件复杂,岩体内断层、裂隙、岩脉等结构面发育,形成大量的块状、次块状结构、碎裂~块裂结构,岩体质量较差,边坡稳定主要受风化卸荷和结构面及其组合影响。该电站右岸坝顶以上边坡总高度约220m,坡向NE26°,设计开挖坡比1:0.5~1:0.7。坡体内发育有β5(F1)、γL6、γL5、β203、β202(f191)、β4(f174)、XL316-1、XL322-3、XL9-15等特定结构面,上述结构面相互组合,可能形成不稳定块体。块体稳定分析计算选取的力学参数见表1,岩体容重为26.5kN/m3。
表1结构面计算参数
3.2可能块体组合及失稳模式判断
根据右岸坝顶以上边坡结构面产状,进行赤平投影分析,得出右岸边坡可能失稳的块体组合。右岸边坡赤平投影图如图2所示,从图中可以看出,XL322-1、XL321-1、XL321-2、XL316-1等卸荷裂隙走向与开挖边坡走向小角度相交,缓倾坡外,可能形成块体失稳的底滑面;f202断层走向与边坡走向大角度相交,且倾角较陡,可能形成块体失稳的侧边界;β5、γL5、β202等岩脉陡倾坡里,可能形成后缘拉裂面,故这些结构面组合可能形成不稳定块体。典型的滑移模式为f202+γL5+XL321-1+剪断表层Ⅴ1类岩体,下文以该模式为例建模分析三维块体的稳定性。
图2右岸坝顶以上开挖边坡赤平投影图
(1、f2022、γL53、XL322-14、XL321-15、XL321-26、XL316-1 7、β5 8、β202 9、β203
10、β205 11、开挖边坡)
3.3计算模型及计算工况
采用大型分析软件Ansys建立三维块体模型,如图3所示。在结构面上施加三维水压力,查询结构面面积、扬压力以及块体体积作为程序计算前处理数据,地震荷载按0.25g的水平惯性力施加。计算工况为:
自重工况(不考虑降雨影响及地震条件);
暴雨工况(按结构面充满水考虑);
地震工况(文中按8度地震计算,水平向加速度取为0.25g)。
图3右岸坝顶以上开挖边坡三维计算模型
3.4计算成果
根据f202、γL5、XL321-1产状,建立该三组结构面组合形成的半定位块体,该块于右岸坝顶以上边坡,γL5为后缘拉裂面,f202为侧滑面,XL321-1为底滑面,考虑XL321-1前缘Ⅴ1类岩体被剪断,形成的块体如图4所示。该组合块体稳定性分析成果见表2。
图4右岸坝顶以上开挖边坡潜在失稳块体计算模型
表2右岸坝顶以上开挖边坡潜在失稳块体稳定性成果表
4结语
论文总结了三维楔体稳定性分析理论,结合某大型水电站工程边坡,整理分析该边坡结构面信息,经赤平投影分析得到了可能的失稳块体及失稳模式,并通过三维软件Ansys建立三维地质模型,根据结构面产状切割形成三维块体,可以清楚看到各软弱结构面在三维空间的展布规律,快速获取结构面面积、块体体积、块体滑移方向等几何信息,根据三维楔体稳定性分析理论编制程序快速定量判定块体在各种工况下的稳定系数,从而指导现场工作人员开挖边坡时遇到边坡失稳或可能存在失稳的迹象时,准确采取处理措施,防止边坡进一步恶化。
参考文献:
[1]李爱兵,周先明.露天采场三维楔形滑坡体的稳定性研究[J].岩石力学与工程学报,2002,21(1):52-55.
[2]余先华,聂德新.岩质边坡确定性块体稳定性的研究[J].水土保持研究,2007,14(3):180-182.
1. 路基的病害
1.1路肩的病害。
(1)横坡不适度,边坡不顺直。(2)路肩表面不平整、不清洁、有杂物。(3)路肩有车辙、有隆起、有沉陷及缺口。
1.2边坡的病害。
(1)边坡不稳定。(2)边坡不平顺,有冲沟。(3)边坡坡度不符合规范要求。
1.3排水设施的病害。
(1)路肩有高草或边沟淤塞。(2)纵坡不适,水流不畅,截水沟、暗沟失效。(3)进出口有堵塞。
1.4防护构造物的病害。
(1)构造物缺损。(2)挡墙、护坡等设施砌体伸缩填料不良。(2)挡墙、护坡等设施砌体伸缩填料不良。
1.5路基常见的病害。
(1)路基沉陷。(2)边坡过陡。(3)路肩积水。(4)路基翻浆。(5)路堤失稳。(6)路基崩塌(7)路基弹簧等病害。
2. 路基病害的治理
2.1从设计到施工质量严格把关。
(1)从目前的设计规范来看,在车辆荷载等级换算方面可能有较大的偏差,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响,其换算关系不是简单的倍数关系,路面结构层承载能力应适应当前和在设计年限内交通发展的需要,不能片面追求路面的里程量,而降低路面标准,因此,在这方面应计算一下是一次到位好,还是为了节省点钱多修几公里路好,从综合效益来看,由于节省资金造成的路面破坏远比多修几公里路所产生的经济效益大得多。此外,在设计方面也应作一些大胆的探讨,如减薄沥青面层,增厚基层或底基层。
(2)优秀的设计,合理的工期是修筑高质量的基础,而科学施工则是高质量的保证。材料的选配,沥青的选用,要挑选符合规范各项要求的沥青,特别是沥青针入度,延度指标必须严格把关,在北方施工由于近些年的气候偏暖,因此,沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青,此外,透层油,粘层油沥青应采用与沥青砼用同一种沥青,特别是油石比的选择应考虑粘层油透层油返油时对其影响。从施工机具来讲,拌合能力,摊铺机碾压机具必须配套,摊铺机应选择两台前后错开同时施工,而少采用全断面摊铺机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。沥青砼施工期间,交通管制必须有专人负责禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油保持路面干净整洁。
(3)当前许多公路投标项目划分太细,路基挢涵、路面、交通工程都产生波浪,严重影响平整度分别招标,在同一路段上施工单位较多,加上工期较紧,平行作业,相互影响,如在沥青砼摊铺底面层中面层时,路基施工单位要刷边坡,挖边沟,其他路段的车辆也通行,导致路面污染严重,从而使路面上层铺设,层与层之间的粘结受到影响,特别是当沥青面层较薄时,在车辆高速行驶荷载作用下,沥青路面产生脱落,推拥、扭曲裂缝,我们经常见的桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。此外,路面铺设完后其他作业工序的机械,包括交通工程,中央分隔带,路基填土,有些机械在上面停留漏柴油使路面污染,严重的地方,造成路面局部松散、剥落。
2.2防护与加固治理措施得当。
(1)路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。路基边坡防护与加固包括植物防护、工程防护、柔性支护与防护、综合防护等几种类型。
(2)植物防护就是在边坡上种植草或植树,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济。一般来说,防护工程应优先考虑植物防护,当然其土壤必须适宜于植物的生长,而且边坡比较平缓,坡高不大。
(3)工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡,以及碎(砾)石土的挖方边坡等,采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型有护面墙防护、干砌片石防护、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成材料防护等。
(4)对于边坡破坏较严重的情况,如出现塌方、滑坡以及可能出现失稳等,必须采取相应的措施来确保边坡的稳定性(强度方面)和安全性(变形方面)。根据边坡的不良工程地质特征和滑坡加固治理与防护工程特色,主要选取适用性强、易于操作、工程负效应小的措施,如抗滑桩、锚杆(索)、挡土墙、削坡和
灌浆等,使其分别适用于不同塌方、滑坡的物理力学条件和地质条件。
2.3遵循因地制宜,整体规划,综合考虑排水,冻胀等因素的影响。
(1)路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。按照路基设计规范要求,根据土基于湿类型及毛细水位高度,确保路基最小填筑高度,当路基填筑高度受限制而不能达到规范规定时,则应采取相应的处治措施,如换填砂砾、石渣等透水性材料设置隔离层或修筑下渗透沟等以避免地面积水和地下水浸入路基,影响路基工作区内的土基强度与稳定性。土质挖方路基,须换填不少于60cm砂砾,石质挖方路基,须设置30c一砂砾垫层,横向排水不畅路段要加设肓沟。进行路基纵、横向排水设计,避免造成路基两侧长期积水浸泡路基,使路基承载力下降面发生沉降变形。在村屯路段必须设置排水边沟,平坡路段边沟须没有纵坡,确保排水通畅。
(2)高填方路段采用集体排水措施,并与警示桩、防撞墙统筹考虑,要求在每20~40m及主要变坡点处设置简易或永久性泄水槽。挖方段根据上边坡的汇水而积来设计截水沟,并考虑边坡土质和边坡,设置挡墙防止塌方,路基较低路段可以采取加设砂砾层及渗水肓沟,并加大、加深边沟等排水措施。确保路基边坡稳定性,高填、深挖路基的边坡应根据填料种类、边坡高度和工程地质条件等规范确定高填路堤必须进行路基稳定性验算,填方边坡过高时,可考虑在边坡中部加置边坡平俞。在路基一定深度处设置隔离层,在路面底基层或路基上层处设置隔温层,采用水稳性好,冻稳性好,强度高的粗颗粒土换填路基上部。
1动态设计原理与方法
对于边坡工程来说,设计往往具有超前性,而施工则直接体现了现实性。这样,二者之间不可避免地要产生矛盾,为解决矛盾就需要把施工中不断获得的新信息经处理后传递给设计,以此不断修改完善设计,直至最终解决矛盾。
对于重大的深挖方路堑边坡工程,在勘察和设计阶段对其认识是有限的。而随着施工开挖的逐步进行,真实的工程地质条件逐步摆在面前。在施工完成后,对勘察、设计、施工及监测获得的经验数据进行总结归纳,则可为相似工程提供可借鉴的经验,提高施工前的认识水平。因此,在深挖方路堑边坡工程设计施工过程中,应将勘察、设计、施工及施工监测、施工后分析作为一个整体,进行动态设计施工。针对近年来公路建设中出现的问题,结合公路工程特点,对于公路深挖路堑边坡工程,提出如下系统的动态设计方法(图1):
(1)进行详细的施工前地质调查和勘察,力求正确把握边坡工程地质条件。重视岩体结构特性的研究,在勘察中要查明边坡岩体结构特征,分析控制边坡稳定的主要结构面;
(2)运用工程地质类比分析、地质力学综合分析等方法对边坡的稳定性做出定性的判断,尤其是要判明边坡的整体稳定性问题;
(3)运用数值计算分析、极限平衡分析等对边坡的稳定性做出定量的判断;
(4)根据稳定性分析评判的结果,进行开挖和防护工程设计;
(5)针对边坡地质结构、薄弱环节和防护措施特点,进行施工期间施工监测设计,确定重点监测部位、监测方法、手段等;
(6)开展边坡工程开挖和防护工程施工,进行施工监测,获取开挖揭示的工程地质信息、变形信息、施工技术信息、防护结构应力信息等,并对获取的信息进行及时整理分析,据此以修改设计;
(7)施工完毕后,对监测资料进行综合整理分析,对施工后的稳定性作进一步的判定,对边坡的变形破坏特征进行深入研究,分析不足,总结经验,为其他工程提供可借鉴的经验。
2赣大高速公路某段高边坡地质概况
地面植被较茂密,表层有厚度约3m的坡残积粘性土,基岩主要为古生代变质岩—石英云母片岩。岩体受构造影响强烈,构造节理发育,有的节理面可见擦痕和硅化面,岩块上可见强烈的小褶皱和节理切割错断迹象,岩体风化带和风化节理很发育,全风化带厚5一lOm左右,下部为中等风化带。边坡岩体被结构面切割成碎石状和块状。岩体主要节理有5组,节理产状:120“乙45“一600;330“乙650;195“乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。片理产状:800一95“乙29 0 } 45 0。线路走向1120,边坡倾向2020。由边坡与岩体结构面的关系可知,不利于边坡稳定的结构面主要有三组,即:2400乙650; 1700L630; 1950L350 }580。路堑挖方深度内无地下水,但降雨时,由于岩体节理发育,开挖裸露后,成为雨水人渗的路径,降雨期会出现临时性裂隙含水现象,因而影响边坡岩体的稳定。
3施工过程中的动态设计
(1)该路堑高边坡地段的最初施工设计方案为15m高挡墙,上接1一3级(15一20m)的高护墙,护墙坡率为1:0. 5,1:0. 75和1:1。
(2)经现场设计复查,为减少大量的高边坡护墙施工的难度和护墙浆砌片石污工量,将挡墙顶以上的护墙改为挂网喷浆轻型防护。
(3)该路堑高边坡地段按以上修改的设计开挖。至2006年9月,路堑上部开挖基本达到设计形态,岩体的构造节理和风化带基本裸露,同时也出现了局部边坡岩体开裂或坍滑。根据实际开挖和岩体变形情况,经过进一步的地质工作,全面查明了岩体风化情况和结构面组合特征,发现岩体很破碎,风化强烈,且存在三组不利结构面,导致由其组合产生的楔体状坍滑。
依据开挖后的实际地质条件,岩体边坡的设计参数相应修改后,对设计和施工方案同时作调整。考虑到边坡高、工期紧、施工难度大,进行了四个设计方案的详细比较。四个设计方案分别为:1)拉杆锚桩方案,适于在边坡下部支挡,可替代原设计的底部挡墙,但对高度达60m的边坡,仍需放缓边坡刷坡或采用预应力锚索等加固,施工困难;2)放缓边坡方案,则边坡高度将超过100m,土石方数量增加较大,坡面防护面积也大大增加;3)预应力锚索支护方案,锚索工程量大,但便于施工;;4)部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案,基本不增加边坡高度,通过锚固和挡护工程加固边坡,并维持原设计的挡墙和边坡坡率,对有条件刷坡且增加高度不大的地段,采取边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的措施。经综合比较,该方案最优,较为经济,便于实施。因此,采用了部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案。
(4)采用的设计方案如图2所示。底部片石混凝土挡墙高15m;中部两级边坡,预应力锚索加固和挂网喷浆防护,坡率1:0.75;上部边坡1:1,框架锚杆加固和挂网喷浆防护;顶部边坡1:1.25,植草护坡。设计对下一步施工方案做出了相应的规定,要求支护工程自上而下、边开挖边支护;边坡支护完成后,方能进行下部开挖;底部挡墙严格按跳槽开挖浇筑,墙背坡根据岩体情况,在开挖时采用随机锚杆和喷浆作为临时支护。
论文摘要:简要介绍桩板式挡墙的构造、设计、施工要点,并通过工程实例说明桩板式挡墙在实际边坡工程中的方案比选及设计应用。
化工厂因矿产资源、地缘、环境等问题而多建于山区,场地平整需高挖低填,存在许多填土边坡和挖方边坡。小型边坡选用《重力式挡墙》等标准图集中的挡墙即可,但高度大于8m的边坡,则需进行专门的边坡工程设计。
填方边坡中常用的支挡结构有重力式挡墙、悬臂/扶壁式挡墙、桩板式挡墙、加筋土挡墙等;对于土质挖方边坡,常用的支挡结构有重力式挡墙、桩板式挡墙、土钉墙等;对于岩质挖方边坡,常用的支挡结构有锚杆(索)挡墙、锚喷支护挡墙等。此外,还有以上多种挡墙的联合应用。本文主要讨论桩板式挡墙在边坡设计中的应用。
1构造及适用范围
1.1构造
桩板式挡墙由悬臂桩和挡土板组合而成,悬臂桩部分锚人地下,其截面为矩形,部分伸出地表,其截面形式为T形,挡土板可以做成预制平板、拱板或现浇板,其构造简图见图1。
1.2适用范围
桩板式挡墙适用于一般地区的土质填方边坡。以及需要直立削坡的土质挖方边坡,其悬臂长度可达15m左右,桩间距一般为4—6m,悬臂桩的施工类似于人工挖孔灌注桩,桩顶设置通长冠梁,其上可预埋钢板设置防护栏杆。桩间装配式预制挡土板一般用于填方边坡;现浇挡土板一般用于直立削坡的挖方边坡。
2计算
作用于桩板式挡墙上的荷载,主要为墙后土体的侧压力、土体表面的附加荷载、以及悬臂桩地下锚固段的土层反力,其受力简图见图2。
桩身上部按悬臂桩计算其弯矩、剪力等内力值,桩身锚固段应根据地基土的情况,采用m法或k法进行内力计算。桩顶位移应小于桩身悬臂长度的1/100,且小于100mm。可采用理正等电算程序进行计算。
应从桩前较完整的岩面或承载力较好的土层面起计算桩的锚固段人土深度,其最小锚固长度不宜小于4m。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)第9.2.3条计算人土深度,可采用静力平衡法进行估算(详见该规范中9.2.3条的条文说明),然后在电算程序中根据需要再调整其大小,但桩身总长不宜大于30m。
除桩身内力计算外,尚要验算桩前岩体(土体)的横向压应力满足以下要求:
盯≤Rh式中,Rh为地基横向承载力特征值。如果不能满足要求或过小,可通过调整桩身截面或桩身锚固长度来解决。
(1)当桩问挡土板置于悬臂桩后挡土时,应按全部侧向土压力作用的简支梁进行计算。
(2)当采用桩前挂板或挡土板搭在桩的翼缘板上时,可按仅承受桩问土体卸荷拱内部分侧向土压力作用的简支梁进行计算,由于该土压力比库伦土压力显著减小,建议内力计算时考虑不小于1.5的安全系数。
(3)挡土板的分类不宜太多,可按2~3m高为一级,取本级最下端挡土板对应的土压力按均布荷载计算。
3施工要点
(1)桩板式挡墙一般先挖桩,再施工挡土板。
(2)施工前应核对现场情况、实际开挖情况是否与设计要求相符,认真做好施工记录。
(3)悬臂桩宜隔桩开挖,按设计要求做好混凝土护壁,应在上一节护壁混凝土终凝后才能进行下部桩基的开挖。
(4)遇到岩(土)松软、破碎或有滑动面时,应在护壁内顺滑动方向设置临时横向支撑并做好观测。
(5)桩孔爆破应采用浅眼爆破法,严格控制炸药用量,并注意通风。
(6)桩身混凝土必须连续浇灌,以免形成施工缝。
(7)桩身及挡土板的设计一般未考虑大型碾压机械的荷载,故桩板后2m范围内不得使用大型机械填筑。.
(8)墙后填料为非渗水土时,应设置不小于o.3m厚的砂砾石反滤层,做法同一般重力式挡墙。
4动态设计
动态设计是指根据现场实际情况不断对整个边坡设计进行完善和补充。
在实际工程中,由于山区地质情况复杂多变,地质勘察报告准确性的保准率较低,地质勘察报告可能会与实际地质情况不符甚至差距较大,故规范明确提出边坡工程的设计宜采用动态设计法。对地质情况复杂的一级边坡,设计时应结合边坡地质勘察报告,因地制宜,做好边坡设计方案比选,提请业主及相关专家评审,在此基础上再进行边坡挡墙的设计。在施工开挖中应补充进行必要的施工勘察,核对原地质勘察结论,设计人员应及时掌握施工开挖揭示的真实地质状况、施工情况及变形监测等信息,及时对原设计进行校核、修改和补充。.
对桩板式挡墙进行动态设计,要根据每根桩开挖时揭示的地质状况对桩身入土深度、桩身配筋等进行必要的调整,当以上调整不能满足要求时可在桩身上部施加锚索来改善桩身受力和变形。
5工程实例
我公司在重庆涪陵山区的某项目,地处三面环山一面临空的山沟内,为建设该项目,挖除很大部分山体后形成最高达40m的挖方边坡和20m高的填土边坡,平面布置见图3。
由于山体起伏、地质情况复杂,该边坡工程共采用了重力式、扶壁式+桩基、桩板式、锚杆(索)、桩板式+锚索等多种挡墙型式。其中从B点到C点的挖方边坡采用了桩板式挡墙。
根据地质勘察报告,B点到C点间自上而下为素填土层(8~10m厚)/粉质粘土层(6~8m厚)/强风化泥灰岩,场地地坪标高为2l6.o0,地坪以下0.5—1m即为强风化泥灰岩,分布较均匀。在230.00标高处设置4m宽通长平台,平台以下做挡墙支护,平台以上采用坡率法放坡处理。因该段为挖方边坡且高14m,素土层较厚,如采用重力式、扶壁式挡墙等将放坡困难,土方开挖量也很大,显然不经济;而较厚的素土层上也不能采用土钉墙、锚杆挡墙等支护,且边坡施工时不能影响该段两边的边坡挡墙,故最终决定采用桩板式挡墙进行支护,桩间距取6m,截面取1.8X2m,桩身锚固段从地坪下0.5m起算,人土深度按《建筑地基基础设计规范》第9.2.3条采用静力平衡法估算为8m,悬臂段长为14.5m,采用C30混凝土,HRB400级钢筋,用理正岩土计算程序(4.5版)按k法计算桩板墙的桩身强度及变形,计算结果见表1和表2,桩板墙立面见图4中实线部分。
现场桩基开挖时发现岩土分界面起伏较大,呈锯齿形分布,显然原设计已不能满足要求,故按新揭示的地质情况修改桩长及截面,使相邻桩的人土深度尽可能协调,避免出现突变,并重新计算桩身强度及变形,修改后的桩板墙立面见图4中虚线部分所示。其中ZH一4在地坪以下近10m才进入强风化泥灰岩,做桩板式挡墙已不能满足桩顶位移要求及土体横向承载力要求,故在桩身上半部设置2道锚索,锚索锚人泥灰岩内,形成桩板式锚索挡墙,见图5。
锚索均采用1O股7。5钢绞线捻制而成,单股钢绞线采用公称直径为15.20mm的标准型1X7钢绞线,锚固长度均为8m,锚具均为OVM15—1O,采用M30水泥砂浆灌孔。用理正岩土计算程序(4.5版)按m法计算桩身强度、变形及锚索拉力,锚索一的水平拉力为776.7kN,锚索二的水平拉力为784.3kN。
6结语
(1)桩板式挡墙适用于大部分高差较大的边坡支护,其施工简便,竣工后维护费用低,但施工周期长,桩顶变形较大。