前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的邊坡防護技術(shù)論文主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
【關鍵詞】:預應力錨索;高速公路;高邊坡工程;應用
中圖分類號: U412.36+6文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
近年來預應力錨索施工在高速公路高邊坡工程中的應用使其可以在地質(zhì)條件十分復雜的情況下發(fā)揮作用。本技術(shù)特別是適用于巖石、砂性土、砂性粘土類的高邊坡加固工程。對大斷層、古滑坡、破碎帶等地質(zhì)有著比較好的整治效果,有著明顯的經(jīng)濟效果。也能應用在地下工程的地層加固、預支護等工程當中。本文就預應力錨索施工在高速公路高邊坡防護中的具體應用作簡要的分析。
二.工藝原理
當施工開挖高速公路后對自然應力產(chǎn)生了重大的改變,這是導致邊坡失穩(wěn)的最直接原因。預應力錨索的一端和工程結(jié)構(gòu)物質(zhì)連接,而另一端則錨固在地基的巖層或土層當中,用以承受結(jié)構(gòu)物的拉拔力、上拉力以及土壓力,它利用地層的錨固力作用于地梁從而使得邊坡穩(wěn)定。
當錨索完成注漿之后,和地基膠結(jié)在一起,此外加上局部的漿液擴散到地層裂隙當中,相應的增加了地基的摩阻系數(shù),更加利于傳遞預應力錨索的抗拔力。錨索在進行張拉后,在錨索的長度值范圍之內(nèi)巖層擠壓,大大增加了巖層板間的摩擦阻力,導致?lián)隙群蛢?nèi)應力變小,也增加了錨索范圍值內(nèi)巖體的整體抗彎壓能力。相鄰的錨索錐體由于壓縮而相互重疊,產(chǎn)生一定厚度的連續(xù)壓縮帶,使無粘結(jié)力的碎石體能夠承受相當負荷的重量,主要表現(xiàn)在預應力錨索的擠壓加固作用。
三.預應力錨索施工技術(shù)
施工技術(shù)流程(見圖1)。
四.施工技術(shù)、注意事項及相關問題處理
1.預應力錨索的施工技術(shù)
預應力錨索施工主要包括下索、鉆孔、制作錨索、注漿、張拉鎖定與封錨等。
下索:用人力分為多點將錨索塞入到錨孔中。
鉆孔:對錨索孔的成孔需要使用以壓縮空氣為動力的潛孔沖擊鉆機或者土質(zhì)地層專用鉆機,從而確保不加水成孔,并且滿足設計的孔徑、鉆孔角度、鉆孔深度等要求。在進行施工時要確保鉆孔深度比設計錨索孔長0.5m。
制作錨索:對經(jīng)過認真審查而符合規(guī)范的鋼絞線,應按照錨索的設計長度再加上1.5m,按照設計所要求的根數(shù)在特殊的支架上來編制錨索。對每根鋼絞線進行涂防護油,并且使用外套內(nèi)徑值為2.0cm的PVC管來作為預應力的失效部分,對錨固段使用特定制作的緊箍件、擴張環(huán)按1m的間距來進行定位并且外裹鐵網(wǎng)。在實施本工序過程中要嚴格使用止水材料或粘膠帶來封堵錨同段與自由段的分界處。此外在成索的過程中一定要預先埋設注漿管。
注漿:在安放好錨索后應及時注漿,錨孔注漿采取水灰比為0.45的純水泥漿一次性注漿與多次高壓補漿來完成。在進行首次注漿時應采用水下注漿法,也就是通過注漿管從孔底開始進行注漿。將孔內(nèi)殘留物以及滲水排出到孔外,直到孔口溢出漿液,進而確保灌漿的質(zhì)量。在完成預應力張拉后,再通過錨墊板補漿孔來進行多次的高壓補漿,保證漿液對錨索完全有效的包裹。
張拉鎖定:等到注漿體以及地梁混凝土達到設計的強度,用標定過的張拉設備對各錨索鋼鉸線實施張拉。
封錨:在完成張拉之后,在確保留有8~10cm鋼絞線頭外,應切除多余的部分,并進行特殊防銹處理,最后對錨端頭實施封端處理。
2.施工過程中應注意的事項
由上述預應力錨索施工的工作原理能夠看出,錨索預應力鋼絞線按照設計要求的張拉到設計的噸位持荷是實施本防護工程措施的重點。通過結(jié)合現(xiàn)場的實踐工作對下面幾點實施嚴格的控制。
工序的組織安排必須要緊湊:多級邊坡遵循從上至下的施工防護步驟。在安排施工方面應該精心組織,保證工序銜接的緊湊,并且在每開挖出一級邊坡后,即行施工,盡量避免高邊坡開挖后長期曝曬,尤其是在雨季時節(jié)。
選擇鉆孔機型,滿足干鉆作業(yè)的需要:應結(jié)合不同地質(zhì)層的結(jié)構(gòu)類型、深度、成孔的直徑以及現(xiàn)場的作業(yè)條件來選擇使用鉆孔設備。機具在進行工作時要確保干鉆,堅決杜絕在鉆井中加水用以加快鉆井的速度等。常見的風動干鉆技術(shù)的機型有:MG50型、K2J.100型、潛孔鉆機Q25―100型等。
準確進行放樣孔位,做好鉆井的詳細記錄:在已經(jīng)成型并且經(jīng)整修滿足需要的高邊坡上,按照設計的參數(shù)來準確測定放孔位置能夠確保每根預應力錨索支固邊坡土體的應力區(qū)間。考慮到鉆孔機具在高邊坡施工中所搭設的支架平臺上展開工作,而滿足動荷作用下的平臺穩(wěn)定性也是確保正常鉆機、成孔角度的―個重要因素。
在施工過程中,必須要詳細記錄鉆孔過程中的進度情況,以便在實施后續(xù)注漿時來作為參考。
勻速持壓注漿:以孔口的反冒漿來作為注漿飽滿的依據(jù)。同時應確??卓谘a漿的到位。
地梁密實,混凝土表面力求美觀、亮潔:對處在坡率l:0.5~1的邊坡澆筑的地梁混凝土,施工起來尤為不便,因此在施工過程中應加強管理,保證地梁內(nèi)實與外美。
做好地梁間坡面防護工作:對于已經(jīng)完成預應力錨索施工的坡面,要盡快采用7.5#漿砌片石將地梁間坡面作封面,避免雨水浸蝕地梁、沖刷坡面。
3.施工過程中相關問題的處理辦法
退鉆困難:在施工過程中可能會遇到成孔之后出現(xiàn)退鉆困難的情況,通常可以采取強風出渣進退轉(zhuǎn)桿的方法來進行處理。
虧坡和坡面溶洞:由于邊坡開挖虧坡和坡面溶洞顯露在邊坡上,為了確保地梁澆注緊密著張拉和邊坡的需要,通常采取回填片石灌漿、填塞澆注混凝土、漿砌片石等方法來進行處理。
地質(zhì)條件的變化:對于實際地質(zhì)條件的變化情況,應該及時上報,專題研究解決。
下索困難:在較大裂縫部位出現(xiàn)下索困難或成孔經(jīng)過溶洞時,應該使用長直鋼管越過這些部位來過渡,再行通過鋼管下索。有時也會因為保護成孔口不慎,導致落物下索的受阻,針對這種情況應該采用機原位,開鉆清孔來進行解決。
注漿不滿:裂縫、巖溶發(fā)育部位,按照正常注漿量孔口仍然沒有出現(xiàn)冒漿,有時甚至會出現(xiàn)超設計注漿量幾倍用量的情況。為此在注漿之前要依據(jù)各鉆孔的記錄資料加以反映,除了做好水泥用量提前供應之外,還應該通過探察鋼筋,對于錨固端是采取持續(xù)不斷的注漿方案來進行解決,而對自由端則可以采用下鋼管套來進行注漿,從而減少超量注漿的發(fā)生。
五.結(jié)束語
錨固工程施工因為工序多,而且又多是交叉作業(yè),因此要協(xié)調(diào)好各工序的施工場地和作業(yè)時間。每個作業(yè)組應該把責任崗位落實到每一個人,從而有利于各個工序的銜接與協(xié)調(diào),確保工程質(zhì)量和進度。預應力錨索在高速公路高邊坡工程中的應用,對有效防止邊坡開挖產(chǎn)生臨空面,從而導致邊坡不穩(wěn)定有著十分明顯的效果。
【參考文獻】:
1. 陳楚發(fā).關于公路工程中軟基處理若干方法的比較[期刊論文]-科技創(chuàng)新導報2008(28)
2. 李東乾.論路橋施工中兩種預壓方法處理軟土路基[期刊論文]-廣東科技2007(11)
3. 熊培剛.淺談公路改造工程二灰碎石基層施工工藝與質(zhì)量控制[期刊論文]-現(xiàn)代營銷2010(9)
4. 陳培聰.李芳梨公路工程邊坡變形處理方法探討[期刊論文]-黑龍江科技信息2008(22)
5. 李存剛.仰坡加固錨索施工方案[期刊論文]-蘭州工業(yè)高等??茖W校學報2009,16(6)
6. 徐修梅.金元電站左壩肩預應力錨索施工方案[期刊論文]-人江2010,31(2)
7. 李小平.況志敏. 預應力錨索地粱施工方案研究[期刊論文]-交通標準化2008(4)
8. 趙自貴.預應力錨索樁板墻在公路邊坡防護工程中的應用[期刊論文]-四川建材2008,34(3)
【關鍵詞】公路邊坡,邊坡失穩(wěn),原因分析,對策探討
中圖分類號: U416.1+4 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
隨著公路等級的不斷提高,公路邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象日益受到重視。為了在公路交通建設中應用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,在保障公路暢通的同時,應靈活采用不同的邊坡失穩(wěn)防護形式,延長公路的使用壽命,恢復因修建公路破壞的生態(tài)平衡,對公路邊坡失穩(wěn)加強認識、正確治理,把邊坡失穩(wěn)造成的危害降低到最低限度。
二、公路邊坡失穩(wěn)的因素分析
1.公路建設的土石方工程階段是破壞原地貌植被、棄土、棄石的集中時期,工程用土范圍內(nèi)原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或喪失,并為水土流失發(fā)生、發(fā)展提供了大量易沖蝕的松散堆積物。路基邊坡開挖、填筑使原有地表植被被破壞.形成大面積坡面.表土層抗蝕能力減弱.水土流失加?。畯亩鴮е逻吰率Х€(wěn)的機率增大。
2.水是導致路基邊坡失穩(wěn)破壞的重要因素。在公路日常養(yǎng)護管理工作中,必須充分重視路基排水工作。特別是砂性土路堤,如果水分滲入路基土體使路堤過濕.過大的含水量將嚴重降低其內(nèi)摩擦力.降低路基強度.一旦遭遇雨水沖刷或滲透,極易形成水毀。對于粘性土來說也是如此.過大的含水量也會大大降低其粘聚力和內(nèi)摩擦力,形成邊坡病害。此外,如平時沒有對排水設施進行定期的檢查和維修.定時進行清理和疏通:汛期沒有進行巡查,及時排除堵塞,保持水流的通暢:遇到小規(guī)模的滑坡沒有及時進行處理等,都有可能造成大規(guī)模的邊坡失穩(wěn)。
3.設計中對滑坡路段巖士f生質(zhì)認識不足,設計邊坡率過陡。施工中未根據(jù)實際情況采取相應措施,塹坡仍按原設計坡率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩(wěn)定。邊坡開挖后,未及時進行防護,長時間暴露在大氣中,致使風化、沖刷嚴重。
三、加強公路邊坡失穩(wěn)的治理技術(shù)分析
1.植物防護措施
植物防護以成活的植物作為路基防護的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護土體的共同作用,在擬保護的路基部位,形成有生命的保護層;是一種積極、有生命的防護措施。采用鋪草皮、種草形式,利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用,保護路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護應根據(jù)當?shù)赝临|(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護、經(jīng)濟的植物類種。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用。植被根系能與土層密切結(jié)合,盤根錯節(jié),使地表層土壤形成不同深度牢固的穩(wěn)定層,從而有效地穩(wěn)定土層,阻擋沖刷和坍塌。
2.擋土墻與抗滑樁
擋土墻是一種能夠抵抗側(cè)向土壓力,防止墻后土體坍塌和增加其穩(wěn)定性的建筑物。在公路工程中,可用以支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、防止水流沖刷路基,同時也常被用于處理路基邊坡滑坡崩坍等路基病害。
抗滑樁是整個邊坡治理過程中最為常見,也是最為有效,最為經(jīng)濟的邊坡治理工程構(gòu)筑方法之一。在筆者多年的公路施工和養(yǎng)護經(jīng)驗過程中發(fā)現(xiàn),抗滑樁多是依靠錨固在邊坡滑床上的樁型構(gòu)筑物,在特定的情況下,當受到外力的時候,樁前土會對滑坡下滑力產(chǎn)生抗力,如此,可以很大程度的阻止整個滑坡的下滑。由于其操作簡單,施工方便,經(jīng)濟合理,因而在邊坡治理過程中得到了廣泛的應用。
3.做好排水工作
(一)地表排水
邊溝: 設置在挖方路基的路肩外測,用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路堆的少量地面水。排水溝: 用以引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。跌水與急流槽: 設置于需要排水、高差較大而距離較短或坡度陡峻的地段。跌水的作用主要是降低流速和消減水的能量。急流槽多用于涵洞的進出水口,或在特殊情況下,截水溝流向邊溝的地段。
(二)地下排水
滲溝: 滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂隙水具有顯著效果,也可降低路基兩側(cè)的地下水位。支撐式滲溝: 支撐式滲溝主要設計在路基邊坡體裂隙水發(fā)育明顯,且出現(xiàn)多個滲出點,往以帶狀、面狀發(fā)育的坡面,由于其水富豐、分布分散,通過設置“Y”型支撐式滲溝,可有效收集邊坡一定范圍的滲水,并及時排出,對保證邊坡穩(wěn)定、保持邊坡體強度具有一定作用,從而保證邊坡穩(wěn)定。傾斜式排水管: 在多雨地區(qū),往往邊坡水在一定的深度內(nèi)大范圍分布,若不及時排水,長期儲存在路基邊坡體內(nèi),影響邊坡體的巖、土強度,不利于邊坡穩(wěn)定,該情況下,可通過設置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯布設,可有克服支撐滲溝深度不足的缺點,將深層水排水。大孔徑排水管( 溝) : 該種情況多用于泉眼式滲水,在多雨地區(qū),部分泉眼雨季水量較大,采用傾斜式排水孔很難及時排除水流,往往造成邊坡明顯的沖刷。這種情況下采用加大孔徑的混凝土排水管( 溝) 具有較為明顯效果。
4.做好邊坡的施工設計工作
在進行邊坡防治過程中,如果遇到一些性質(zhì)十分復雜的很大規(guī)模的滑坡,一般情況下,要盡力的避開,或者是繞道。如果無法避開時候,要在綜合考慮滑坡規(guī)模,治理費用等多方面的因素的基礎上,做出科學合理的設計,優(yōu)化設計方案。
如果是一些滑坡速度相對而言比較緩慢的滑坡,要堅持從全局出發(fā),做出全面的防治規(guī)劃,要對每期工程的治理效果都做出觀測,針對其中存在的不足和缺陷采取有效的治理改進措施。針對一些滑動速度迅猛的滑坡,要啟動緊急治理方案,進行迅速有效的治理。如果是一些中小型的滑坡,在治理過程中,無需避開或者是繞道,一般而言,要結(jié)合滑坡的具體情況和工程施工的方案設計,對路線位置稍微的做出合理的調(diào)整,如此,可以達到施工治理簡單,經(jīng)濟方便的目的。
整治滑坡之前,一般應先做好臨時排水系統(tǒng),以減緩滑坡的發(fā)展,然后針對引起滑坡滑動的主要因素,采取相應的措施三,公路邊坡治理技術(shù)根據(jù)自身幾年的公路工程設計、配合施工經(jīng)驗來看,通過單一的防治措施很難達到預期效果。公路深路塹邊坡的理治一般通過加強錨固、設置支擋、加強坡面排水等方面進行治理設計,可以得到效果的效果。
一般來說重點做坡腳加固,強化腰部即邊坡中部的巖體變化處,明顯地質(zhì)構(gòu)造面等加固措施; 同時,防止坡面地表水沖刷路基邊坡,滲入邊坡土體,使邊坡體 C、Φ 值降低,加大土體自重,增加下滑力; 再者,若地坡體有地下水、裂隙水滲出也將對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生一定景影響。
四、結(jié)束語
伴隨著我國交通的迅速發(fā)展,覆蓋全國的交通運輸網(wǎng)絡正逐漸形成,公路工程施工規(guī)模逐漸擴大,所面臨的工程施工地質(zhì)地貌等自然條件也更為復雜,在公路工程施工過程中,各種類型的公路邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象都逐漸出現(xiàn),加強對邊坡穩(wěn)定性的定量定性分析,加強邊坡失穩(wěn)的預防治理工作,已經(jīng)是整個公路建設施工,養(yǎng)護中的重要環(huán)節(jié),在整個交通網(wǎng)絡建設中得到了更多的關注。因而,在進行公路工程施工管理過程中,要不斷完善邊坡穩(wěn)定性分析方式,探究邊坡防治的有效措施,通過分析各種類型的邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生的原因,采取有效的處理措施,不斷采用先進技術(shù)和機械設備,預防邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn),提高邊坡的治理水平,保證整個公路建設的質(zhì)量,促進我國公路建設的健康快速發(fā)展。
參考文獻:
[1]-張正雄,張福明,陳玉鳳,羅才英 山區(qū)高等級公路邊坡失穩(wěn)原因分析與對策[期刊論文] 《林業(yè)建設》 -2004年2期
[2]-陸永林 山區(qū)公路邊坡失穩(wěn)分析與防治技術(shù)研究[期刊論文] 《建設機械技術(shù)與管理》 -2010年5期
[3]-賈佳,楊麗虎 淺談地下水對公路邊坡的影響與防治對策[期刊論文] 《資源環(huán)境與工程》 -2006年6期
關鍵詞公路邊坡生態(tài)防護堤坡抗力
Abstract: the ecological protection of highway side slope has become a trend of slope protection, represents the development direction of slope protection, according to the current development of China's highway ecological slope protection technology, the main form and the mechanism of slope failure, the main measures are summarized to slope ecological protection, in order to achieve the purpose of guiding the practice of engineering.
Keywords highway slope ecological protection, slope, resistance
中圖分類號:F540.35 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
隨著經(jīng)濟實力的提高和基礎設施建設的需要增大,我國公路工程建設迅速發(fā)展,出現(xiàn)了大量的邊坡工程。生態(tài)防護是一種新型邊坡防護方法,采用生態(tài)防護,可以有效提高邊坡穩(wěn)定性且取得良好生態(tài)和景觀效果。目前邊坡生態(tài)防護主要集中在對施工工藝以及水土保持的研究,忽略了生態(tài)防護和工程防護的結(jié)合,本文在生態(tài)防護及工程防護理論及實踐的基礎上,闡述生態(tài)防護的主要形式和機理,并介紹生態(tài)防護的主要措施,以便總結(jié)經(jīng)驗指導實踐。
一、邊坡破壞的主要形式與機理
1.1公路下邊坡
路基下邊坡一般都是填土路堤,路堤的穩(wěn)定性容易受到威脅,會出現(xiàn)坡面以及坡腳的沖刷現(xiàn)象等等。坡面沖刷主要來自大氣降水的直接沖刷和坡面徑流的沖刷使路基邊坡隨坡面流水方向形成沖溝,沖溝不斷發(fā)展導致路基發(fā)生破壞。沿河路堤以及修筑在河灘上、滯洪區(qū)的內(nèi)的路堤,還要受到洪水的威脅,這種威脅表現(xiàn)為沖毀邊坡坡腳導致邊坡破壞。
除此之外,路基填料的好壞,填筑高度以及路基壓實度等等也會造成邊坡穩(wěn)定性的破壞。一般來說,砂性土以及較黏性土填筑的路基更容易受到破壞,填筑高度高的路堤比填筑高度低的路堤更容易受到破壞,壓實度低的路堤比壓實度高的路堤更容易受到破壞。
1.2公路上邊坡
上邊坡是人工開挖的斜坡,其強度應該夠滿足相關的邊坡穩(wěn)定要求,使得邊坡在不良天氣情況的作用下,能夠存在對不良天氣的抗力,減少不良天氣對邊坡的破壞,進一步抵擋雨水的沖刷。
對于土質(zhì)邊坡的破壞最容易出現(xiàn)的就是邊坡的沖刷以及坡腳的破壞。部分地質(zhì)邊坡容易出現(xiàn)一定的沖刷破壞,比如砂性土邊坡、亞粘性土邊坡、黃土邊坡等,在大氣降水的作用下,沿著水流方向,會產(chǎn)生許多的小沖溝,如果沒有采取相關的措施,破壞將進一步擴大趨勢。邊坡坡腳是最薄弱的環(huán)節(jié),在冬季遇到積雪問題,造成坡腳濕軟,強度低下,為了防止破壞,就要進一步加強相關的坡腳支撐力,使得破壞的程度減少,將雨水和雪水的沖刷破壞減到最低,實現(xiàn)坡腳薄弱環(huán)節(jié)的增強,這樣就能夠進一步增強堤坡的效果。
對于巖石邊坡,比較容易出現(xiàn)的是巖崩、巖滑、斷層及錯落等現(xiàn)象。崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離,向前翻滾而下,在崩塌過程中巖體無明顯滑移面,經(jīng)常發(fā)生在坡頂裂痕發(fā)育的地方。巖體滑動是一部分巖體在重力作用下沿著某一軟弱面(面層、斷層、裂痕)的滑動。在軟巖中,滑動的傾角遠遠大于滑面的內(nèi)摩察角而產(chǎn)生滑動,在硬巖中,結(jié)構(gòu)面如果橫切到坡頂,解除了兩側(cè)約束時,才可能發(fā)生平面滑動。錯落是指被陡傾的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面與后山完善山體分開的分化破碎巖體因坡腳受沖刷或人工開挖而被壓縮,引起的坡體的垂直下錯的現(xiàn)象。產(chǎn)生破壞有以下幾個影響因數(shù):1、順坡向結(jié)構(gòu)面周邊的壓力集中,導致破壞產(chǎn)生。2、人工削坡時未考慮巖體結(jié)構(gòu)特點,切露了控制斜坡穩(wěn)定的主要軟弱結(jié)構(gòu)面,形成或擴大了臨空面,使坡體失去支撐,會導致斜坡的變形與破壞。3、巖體風化導致力學性質(zhì)弱化及地下水浸潤和軟化效應。4、區(qū)域構(gòu)造應力的變化、地震、爆破、地下靜水壓力和動水壓力,以及施工荷載等,都使斜坡直接受力,對斜坡穩(wěn)定的影響直接而迅速。
二、主要防護措施
2.1植物防護
可以采取用植物防護的措施,將邊坡覆蓋,實現(xiàn)植物根基的作用,將路基保護以免受到水浸的傷害,減少地表徑流的沖刷力度。
(1)植草
適用條件:邊坡穩(wěn)定、坡面沖刷輕微的路堤或路塹邊坡,一般要求邊坡坡度不陡于1:1,邊坡坡面水徑流速度不超過0.6m/s,長期浸水邊坡不適用。
(2)種草皮
適用條件:適用于各種土質(zhì)邊坡,特別是坡面沖刷比較嚴重、邊坡較陡(可達60°),徑流速度達0.6m/s時。鋪草皮的方式:平鋪、水平疊鋪、垂直坡面或與坡面成一半破腳的傾斜疊置,以及采用片石等鋪砌成方格或拱形邊框、方格內(nèi)鋪草皮等。
(3)植樹
適用于:各種土質(zhì)邊坡和風化極嚴重的巖石邊坡,邊坡坡度不陡于1:1.5,在路基邊坡和漫水河灘上種植植物,對于加固路基與防護河岸收到良好的效果。可以降低水流速,種在河灘上可促使泥沙淤積,防止水流直接沖刷路堤。植樹最好與植草相結(jié)合,高等級公路邊坡上嚴禁種喬木。
2.2骨架植物防護
框格防護在邊坡上形成骨架,能有效地防止路基邊坡在坡面水沖刷下形成沖溝,而用混凝土或漿砌塊(片)石等材料,進一步增強了地表的粗度,增加地表的粗度能夠一定程度上抵制水流問題,采取和植物相結(jié)合的方式將效果進一步增強,除此之外,還能夠提高綠化,美化環(huán)境。
框格防護是一種輔的防護措施,因此一般除了能夠?qū)β坊南缕掠兄欢ǖ姆雷o作用之外,還能夠?qū)崿F(xiàn)美化路容的作用,能夠?qū)⒁欢ǚ秶鷥?nèi)的坡邊形成完善的整合,人們現(xiàn)在的觀念提升進一步注重環(huán)境的優(yōu)越性,所以,可以采取這種形式的防護。
2.3圬工防護
(1)噴護
適用于坡率緩與1:0.5、易風化但未遭強風化的巖石邊坡。噴漿防護厚度不宜小于50mm,采用的砂漿強度不應低于M10,噴射混凝土防護厚度不宜小于80mm,混凝土強度不應低于C15。
(2)護坡
對于鋪砌的方式,一般來說有漿砌,個別情況下也可以使用干砌。干砌片石護坡適用于坡度緩于1:1.25的土(石)質(zhì)邊坡,干砌片石護坡厚度不應小于250mm。將砌片石護坡適用于坡度緩于1:1的易風化巖石和土質(zhì)路塹邊坡,漿砌片石護坡厚度不應小于250mm,砂漿強度不應低于M5,護坡應設置伸縮縫和泄水孔。
(3)護面墻
護面墻多用于易風化或風化嚴重的軟質(zhì)巖石或較破碎巖石的挖方邊坡以及坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡,邊坡不宜陡于1:0.5
2.4封面、捶面
(1)封面
封面適用于坡面較干燥、未經(jīng)嚴重風化的各種易風化巖石邊坡,但不適用于由煤系巖層及成巖作用很差的紅色粘土巖組成的邊坡。抹面防護防護由于適用的期限比較短,因此壽命就比較短,能夠采取防護措施的力度不夠。封面厚度不宜小于30mm,表面可涂軟化點稍高于當?shù)貧鉁氐臑r青保護層。
(2)捶面
捶面適用于邊坡坡率緩于1:0.5、易受沖刷的土質(zhì)邊坡或易風化剝落的巖石邊坡,使用年限為10-15年。捶面采用等厚截面,其厚度不宜小于100mm。
三、總結(jié)
公路邊坡是公路建設中破壞最為嚴重的區(qū)域之一,為此,對其進行有效防護是公路生態(tài)恢復的重要內(nèi)容。由于生態(tài)防護的防護效果突出,且具有較好的景觀效果,它是公路邊坡防護的主要形式。但每一種生態(tài)防護形式都有一定的適用范圍和局限性,為此在實際應用中應本著因地制宜的原則,根據(jù)具體的工程特點合理選用合適的防護方式。
參考文獻
【1】張宇順;;金字塔邊坡柔性生態(tài)系統(tǒng)防護系統(tǒng)與生態(tài)修復和節(jié)能綠化[A];第三屆全國河道治理與生態(tài)修復技術(shù)交流研討會???2011年
【2】 張宇順;;金字塔邊坡柔性生態(tài)系統(tǒng)防護技術(shù)在河/湖/海堤岸、道路邊坡治理中的應用[A];中國河道治理與生態(tài)修復技術(shù)???2010年
【3】 桂林;;生態(tài)植被護坡的實踐和研究[J];中國水運;2007年
【4】 祁生文;楊小永;伍法權(quán);柴建峰;胡秀宏;;沙灣水電站原廠房后邊坡變形體變形規(guī)律研究[A];第八屆全國工程地質(zhì)大會論文集;2008年
論文摘要:介紹了高速公路邊坡的動態(tài)設計原理與實例
1動態(tài)設計原理與方法
對于邊坡工程來說,設計往往具有超前性,而施工則直接體現(xiàn)了現(xiàn)實性。這樣,二者之間不可避免地要產(chǎn)生矛盾,為解決矛盾就需要把施工中不斷獲得的新信息經(jīng)處理后傳遞給設計,以此不斷修改完善設計,直至最終解決矛盾。
對于重大的深挖方路塹邊坡工程,在勘察和設計階段對其認識是有限的。而隨著施工開挖的逐步進行,真實的工程地質(zhì)條件逐步擺在面前。在施工完成后,對勘察、設計、施工及監(jiān)測獲得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行總結(jié)歸納,則可為相似工程提供可借鑒的經(jīng)驗,提高施工前的認識水平。因此,在深挖方路塹邊坡工程設計施工過程中,應將勘察、設計、施工及施工監(jiān)測、施工后分析作為一個整體,進行動態(tài)設計施工。針對近年來公路建設中出現(xiàn)的問題,結(jié)合公路工程特點,對于公路深挖路塹邊坡工程,提出如下系統(tǒng)的動態(tài)設計方法(圖1):
(1)進行詳細的施工前地質(zhì)調(diào)查和勘察,力求正確把握邊坡工程地質(zhì)條件。重視巖體結(jié)構(gòu)特性的研究,在勘察中要查明邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征,分析控制邊坡穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面;
(2)運用工程地質(zhì)類比分析、地質(zhì)力學綜合分析等方法對邊坡的穩(wěn)定性做出定性的判斷,尤其是要判明邊坡的整體穩(wěn)定性問題;
(3)運用數(shù)值計算分析、極限平衡分析等對邊坡的穩(wěn)定性做出定量的判斷;
(4)根據(jù)穩(wěn)定性分析評判的結(jié)果,進行開挖和防護工程設計;
(5)針對邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、薄弱環(huán)節(jié)和防護措施特點,進行施工期間施工監(jiān)測設計,確定重點監(jiān)測部位、監(jiān)測方法、手段等;
(6)開展邊坡工程開挖和防護工程施工,進行施工監(jiān)測,獲取開挖揭示的工程地質(zhì)信息、變形信息、施工技術(shù)信息、防護結(jié)構(gòu)應力信息等,并對獲取的信息進行及時整理分析,據(jù)此以修改設計;
(7)施工完畢后,對監(jiān)測資料進行綜合整理分析,對施工后的穩(wěn)定性作進一步的判定,對邊坡的變形破壞特征進行深入研究,分析不足,總結(jié)經(jīng)驗,為其他工程提供可借鑒的經(jīng)驗。
2贛大高速公路某段高邊坡地質(zhì)概況
地面植被較茂密,表層有厚度約3m的坡殘積粘性土,基巖主要為古生代變質(zhì)巖—石英云母片巖。巖體受構(gòu)造影響強烈,構(gòu)造節(jié)理發(fā)育,有的節(jié)理面可見擦痕和硅化面,巖塊上可見強烈的小褶皺和節(jié)理切割錯斷跡象,巖體風化帶和風化節(jié)理很發(fā)育,全風化帶厚5一lOm左右,下部為中等風化帶。邊坡巖體被結(jié)構(gòu)面切割成碎石狀和塊狀。巖體主要節(jié)理有5組,節(jié)理產(chǎn)狀:120“乙45“一600;330“乙650;195“乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。片理產(chǎn)狀:800一95“乙29 0 } 45 0。線路走向1120,邊坡傾向2020。由邊坡與巖體結(jié)構(gòu)面的關系可知,不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面主要有三組,即:2400乙650; 1700L630; 1950L350 }580。路塹挖方深度內(nèi)無地下水,但降雨時,由于巖體節(jié)理發(fā)育,開挖裸露后,成為雨水人滲的路徑,降雨期會出現(xiàn)臨時性裂隙含水現(xiàn)象,因而影響邊坡巖體的穩(wěn)定。
3施工過程中的動態(tài)設計
(1)該路塹高邊坡地段的最初施工設計方案為15m高擋墻,上接1一3級(15一20m)的高護墻,護墻坡率為1:0. 5,1:0. 75和1:1。
(2)經(jīng)現(xiàn)場設計復查,為減少大量的高邊坡護墻施工的難度和護墻漿砌片石污工量,將擋墻頂以上的護墻改為掛網(wǎng)噴漿輕型防護。
(3)該路塹高邊坡地段按以上修改的設計開挖。至2006年9月,路塹上部開挖基本達到設計形態(tài),巖體的構(gòu)造節(jié)理和風化帶基本裸露,同時也出現(xiàn)了局部邊坡巖體開裂或坍滑。根據(jù)實際開挖和巖體變形情況,經(jīng)過進一步的地質(zhì)工作,全面查明了巖體風化情況和結(jié)構(gòu)面組合特征,發(fā)現(xiàn)巖體很破碎,風化強烈,且存在三組不利結(jié)構(gòu)面,導致由其組合產(chǎn)生的楔體狀坍滑。
依據(jù)開挖后的實際地質(zhì)條件,巖體邊坡的設計參數(shù)相應修改后,對設計和施工方案同時作調(diào)整??紤]到邊坡高、工期緊、施工難度大,進行了四個設計方案的詳細比較。四個設計方案分別為:1)拉桿錨樁方案,適于在邊坡下部支擋,可替代原設計的底部擋墻,但對高度達60m的邊坡,仍需放緩邊坡刷坡或采用預應力錨索等加固,施工困難;2)放緩邊坡方案,則邊坡高度將超過100m,土石方數(shù)量增加較大,坡面防護面積也大大增加;3)預應力錨索支護方案,錨索工程量大,但便于施工;;4)部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結(jié)合的方案,基本不增加邊坡高度,通過錨固和擋護工程加固邊坡,并維持原設計的擋墻和邊坡坡率,對有條件刷坡且增加高度不大的地段,采取邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結(jié)合的措施。經(jīng)綜合比較,該方案最優(yōu),較為經(jīng)濟,便于實施。因此,采用了部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結(jié)合的方案。
(4)采用的設計方案如圖2所示。底部片石混凝土擋墻高15m;中部兩級邊坡,預應力錨索加固和掛網(wǎng)噴漿防護,坡率1:0.75;上部邊坡1:1,框架錨桿加固和掛網(wǎng)噴漿防護;頂部邊坡1:1.25,植草護坡。設計對下一步施工方案做出了相應的規(guī)定,要求支護工程自上而下、邊開挖邊支護;邊坡支護完成后,方能進行下部開挖;底部擋墻嚴格按跳槽開挖澆筑,墻背坡根據(jù)巖體情況,在開挖時采用隨機錨桿和噴漿作為臨時支護。
(5)后按照設計方案施工,中、上部開挖基本到位,中部邊坡支護仍在施工,因幾次降雨,出現(xiàn)一處巖體楔體開裂,范圍約30m,另有一處在擋墻開挖部位產(chǎn)生楔體坍塌。裸露的巖體表面,可見節(jié)理很發(fā)育。故再次設計調(diào)整中部錨索布置,并按巖體破碎程度和風化程度,具體設計規(guī)定底部擋墻開挖支護方式和墻身尺寸調(diào)整范圍。部分坡面加密錨索;部分地段加大墻身截面,規(guī)定跳槽開挖的槽口寬不大于6m;另有部分地段增加墻背錨桿掛網(wǎng)和鋼軌臨時支護,規(guī)定跳槽開挖的槽口寬不大于3m。按調(diào)整后的設計進行施工,直至竣工,未出現(xiàn)新的邊坡變形。
論文摘要:通過對某滑坡山段地形、地貌及地質(zhì)條件的分析,論述了該路塹邊坡產(chǎn)生滑坡的原因、滑坡的形態(tài)特征,反分析了滑動面的力學參數(shù),并在滑坡穩(wěn)定性分析的基礎上,提出了經(jīng)濟、合理的處治措施。
1 滑坡概況
滑坡位于正在建設的高速公路右側(cè)路塹位置。該場地原始地形為丘陵地貌,地面高程440.0 m~520.0 m,路基標高約450 m。高速公路由東北至西南方向穿過滑坡區(qū),并在山體南側(cè)區(qū)域進行了部分切方,在高速公路右側(cè)形成長約170 m,最大高度約25 m的路塹邊坡。該邊坡原設計方案為自路基右側(cè)向上分別按1∶0.5,1∶0.5,1∶0.75分三級放坡,邊坡開挖完后出現(xiàn)山體滑坡?;挛挥谟覀?cè)16 m~80 m范圍內(nèi),山體坡度多在30°~45°之間。距路基最遠處裂縫,距右側(cè)80 m,裂縫寬約10 cm~15 cm。坡體上裂縫寬度最大處,位于右側(cè)48 m,裂縫寬約2.5 m~3.0 m,深約4 m,裂縫傾角陡立。在這兩裂縫之間大致等間距發(fā)育2條寬約10 cm~15 cm的裂縫?;虑熬壖舫隹诰嚯x中線約16 m?;潞缶壸匀贿吰螺^平緩,傾角約20°~30°。坡體上方有一灌溉水溝,水溝寬約20 cm。
2 地質(zhì)條件
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告以及滑坡區(qū)的地質(zhì)勘察結(jié)果可知,滑坡區(qū)路線左側(cè)500 m左右發(fā)育大洪山斷裂,屬壓扭性斷裂,斷裂帶走向大致為240°,與路線走向大致平行,傾向東南,傾角約60°~70°。該滑坡工點離斷裂帶較遠,受斷層影響小?;律襟w巖性為板溪群砂質(zhì)板巖,砂質(zhì)板巖一般傾向140°~150°,傾角30°~45°;主要發(fā)育有兩組節(jié)理,一組順層,另一組220°~230°∠70°~80°,節(jié)理面一般較平直,間距一般0.1 m~0.3 m??辈靺^(qū)地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙潛水,主要補給來源為大氣降水。
1)孔隙潛水主要賦存于第四系亞黏土中。亞黏土透水性弱,水量小,主要接受大氣降水補給,以滲流形式向沖溝中排泄。
2)基巖裂隙潛水主要賦存于基巖裂隙中。砂質(zhì)板巖由于節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石較破碎,因而其透水性和富水性較好,且與上部孔隙水連通。
3 滑坡機理分析
3.1 引起滑坡的主要原因
1)在地質(zhì)構(gòu)造上,坡體表層為全、強風化巖層,巖性較軟弱,巖石破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育;
2)路塹邊坡開挖后,造成坡體巖層層面臨空,使坡體上的巖土體失去平衡;
3)路塹的開挖和削坡,破壞了坡體原有的平衡,同時坡體的卸荷,造成坡體節(jié)理裂隙張開,為坡體上水的入滲提供了通道,而灌溉水溝的存在又為坡體滑動提供了水源;
4)下滲的水軟化強風化板巖和其中的泥質(zhì),為滑坡的最終形成提供了有利條件。
3.2 滑坡形成過程
該滑坡邊坡原設計為三級邊坡,第一,第二,第三級邊坡坡比分別為1∶0.5,1∶0.5和1∶0.75。邊坡開挖完后,2005年9月份發(fā)現(xiàn)坡體上產(chǎn)生裂縫?,F(xiàn)情況下滑坡后緣壁總體上呈拋物線形,距路基最遠處裂縫,位于右側(cè)80 m,裂縫寬約10 cm~15 cm。坡體上裂縫寬度最大處,位于右側(cè)48 m,裂縫寬約2.5 m~3.0 m,深約4 m,裂縫傾角陡立。在這兩裂縫之間大致等間距發(fā)育3條寬約10 cm~15 cm的裂縫?;虑熬壖舫隹诰嚯x中線約16 m。
3.3 滑坡特征
滑坡位于路線右側(cè),從原開挖一級邊坡臨空面剪出,規(guī)模巨大,周界清晰,影響范圍較大,前緣至路塹坡腳附近以上5 m左右,后緣至路塹坡頂以外50 m附近,整體上滑動面大致順巖層產(chǎn)狀滑動,滑動方向大致垂直于路線走向,滑向路基,滑體沿滑動方向長約76 m,垂直于滑動方向順路線長度約210 m,前后緣高差達38 m,通過斷面法計算,滑體體積約96 000 m3。
3.3.1 滑動面(帶)、滑床、滑體、滑坡后緣及滑坡剪出口滑坡位于路線右側(cè),滑動方向與路線大致垂直,滑向路基。滑床主要為強~弱風化砂質(zhì)板巖,滑動面總體上大致呈直線形,后部較陡,前部較緩,前部產(chǎn)狀主要由板巖強風化上帶底界線控制?;瑤脸煞种饕獮閺婏L化砂質(zhì)板巖,含較多的泥質(zhì),見錯動形成的孔隙,飽水,較松散,滑帶土厚約1.5 m~2.0 m?;w主要由全、強風化砂質(zhì)板巖組成,滑體厚度一般10.0 m~15.8 m。在滑體中局部存在次一級滑動面,滑坡后緣主要為砂質(zhì)板巖,地形相對較平緩,剪出口基本位于一級開挖邊坡臨空面上。
3.3.2 滑坡體地下水位
坡體的地下水位從目前情況看較低,滑坡體地下水位埋深一般為16.8 m~21.2 m,位于滑動面以下。
3.4 滑坡預測
根據(jù)現(xiàn)有情況,若不對滑坡進行處治,滑坡體將進一步活動,滑體范圍將進一步擴大。
4 滑動面參數(shù)取值
根據(jù)對該滑坡勘察所取得的地質(zhì)資料及目前滑坡的滑動狀態(tài),采用反演分析方法,選取典型的橫斷面反算滑面的力學參數(shù),并將此反演值作為滑坡處理設計時的參數(shù)值。地下水是誘發(fā)滑坡的因素之一,在滑坡穩(wěn)定性分析中,均考慮了地下水的場應力?;瑒用鏆堄嗫辜魪姸确此憬Y(jié)果見表1。
5 設計方案
按照“安全、環(huán)保、舒適、美觀”的原則,在滿足安全和規(guī)范要求的前提下,考慮施工技術(shù)的可行性和經(jīng)濟上的合理性,同時根據(jù)場地地形、工程地質(zhì)條件及本合同段現(xiàn)場實際情況,對滑坡體進行處理。
考慮到滑坡體松散、破碎,對滑體采取放坡卸載后,滑坡體將趨于穩(wěn)定。但卸載后滑坡后緣將形成30 m高的邊坡,巖性為全、強風化砂質(zhì)板巖,巖體破碎,坡體上部巖性較軟,含泥質(zhì),且為順向坡,巖層臨空出露,邊坡穩(wěn)定性差。根據(jù)計算可知,后緣邊坡按1∶1放坡后的安全系數(shù)為1.041,邊坡是穩(wěn)定但不安全的,應對其采取加固措施。
具體整治方案如下:自路基右側(cè)起按六級臺階放坡:第一、第二級邊坡高度均為7.5 m,采用1∶2放坡;第三級邊坡高度為6 m,采用1∶2.5放坡,將滑體大部分清除,坡面采用植草防護;第四、第五、第六級邊坡高度為10 m,采用1∶1放坡。其中第六級邊坡局部地段,按坡頂?shù)匦螛烁呖刂?,坡面采用錨桿+鋼筋混凝土人字形骨架內(nèi)植草防護。另外,在各級邊坡的坡腳處均設置2.0 m的平臺,以便邊坡體排水。6 施工注意事項所有坡面須按照公路沿線通用標準進行綠化施工,綠化植被需選擇適合當?shù)貧夂驐l件、適合當?shù)厣L的植物。
1)滑坡施工時,應注意從上到下分級、分區(qū)域施工,開挖一級,加固和防護一級。2)坡頂截水溝應平順,避免陡降及突變;六級邊坡坡腳處平臺上設計的灌溉水溝,左右兩側(cè)與原有灌溉水溝平順連接,同時要注意防滲處理。3)排水溝應每隔4 m~6 m設一伸縮縫,用瀝青麻筋塞實。4)錨孔成孔需采用干法施工,成孔后應清孔,若垮孔,應用套管護壁鉆進。
施工單位應隨時掌握滑坡處治施工整個過程中的邊坡動態(tài)變化,及時預報施工中出現(xiàn)的問題,并把獲得的信息及時反饋到設計方,據(jù)此指導施工和完善設計工作。其他未盡事宜應滿足相應規(guī)范規(guī)程要求。
參考文獻
[1] JTG D30-2004,公路路基設計規(guī)范[S].
[2] GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].
[3] GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].
[4] JTJ 018-97,公路排水設計規(guī)范[S].
關鍵詞:公路邊坡; 穩(wěn)定性;防護
近年來,我國公路尤其是高等級公路建設發(fā)展迅速,但由于我國高等級公路建設起步較晚,缺少經(jīng)驗,技術(shù)水平較低,由此引發(fā)了一系列的環(huán)境治理技術(shù)問題,路基邊坡失穩(wěn)問題則是其中急需解決的主要問題之一。巖石高邊坡的失穩(wěn)破壞不僅會直接摧毀工程建設本身,而且也會通過環(huán)境災難對工程和人居環(huán)境帶來間接的影響和災害。如何提高公路邊坡穩(wěn)定性,防止邊坡失穩(wěn)是當前高等級公路建設中一項重要研究課題。本文通過對造成公路路基邊坡失穩(wěn)的主要原因分析,精確分析計算相關數(shù)據(jù),從中找到提高公路邊坡穩(wěn)定性的對策,為提高我國高等級公路建設質(zhì)量提供科學依據(jù)。
一、工程概況
某段公路在開挖時,邊坡出現(xiàn)了較大的滑移現(xiàn)象。并在地表出現(xiàn)了很多裂縫,最長的寬度約35 cm,坡頂最長裂縫滑塌到邊緣11 m左右,大大超過預計滑動范圍?;潴w多為碎石土,呈楔形;中部坡體縱向開裂,滑坡體長度130~180 m左右,寬度約4~9 m,滑落體多為表土層和碎安山巖。為不影響施工進度,工作人員針對邊坡滑移進行了具體的分析,通過計算,在此路段進行了邊坡加固設計。
二、加固方案設計
(一)方案選擇
綜合此路邊坡滑塌的特殊因素,工程人員最終決定利用預應力錨桿技術(shù)加上高壓注漿技術(shù)保持邊坡的整體穩(wěn)定性,利用抗滑錨桿樁加上高壓注漿技術(shù)保持邊坡局部穩(wěn)定性。此設計方法是通過高壓注漿漿液的滲透、劈裂和擠壓等作用加強公路邊坡的強度并提高預應力錨桿的承載力;利用預應力錨桿擠壓加固作用提高巖土體的凝聚力、內(nèi)摩擦力,進而提高巖土體的強度;利用抗滑錨桿樁良好的抗滑性能,不用清理滑塌體,卻能保證邊坡局部穩(wěn)定性。
(二)具體設計方案
具體設計方案如圖1所示。
圖1:邊坡加固方案示意
設計步驟如下:
1.在公路邊坡坡體上設有4個臺階,相鄰的兩階高度差約為10 m。
2.在滑塌區(qū)和其左右的第2級平臺上,布置2排抗滑錨桿樁,利用高壓注漿技術(shù),對抗滑錨桿樁周圍松動土體進行高壓注漿,確保漿液從塌方體的中心向外擴散,從而控制了邊坡局部失穩(wěn)??够^桿樁是2根Φ28 mm螺紋鋼,長20 m,在第2級平臺坡腳處布置第1排抗滑錨桿樁,以此類推,錨桿樁間距為2.5 m×2.5 m。
3.在1~4臺階平臺上分別布置3排、5排、4排和4排長為16~24 m預應力錨桿,錨桿采用Φ32 mm的螺紋鋼,安裝傾角25°,并對其施加150 kN的預應力。
4.第1級臺階采用7.5號漿砌片石擋土墻防護,墻頂厚度50 cm,墻趾厚度100 cm。
5.第2級及其以上邊坡進行掛網(wǎng)噴射混凝土施工,封閉好邊坡巖土體,以防其再被風化。鋼筋網(wǎng)主筋為Φ10 mm,輔筋Φ6 mm,主筋與預應力錨桿焊接。噴射混凝土層厚8~10 cm。
三、穩(wěn)定性分析
(一)穩(wěn)定性分析的方法
本次計算采用數(shù)值模擬計算方法,數(shù)值模擬計算方法采用著名的巖土工程計算程序。該程序是為地質(zhì)工程應用而開發(fā)的連續(xù)介質(zhì)顯式有限差分計算程序,主要適用于模擬計算巖土工程地質(zhì)材料的力學形式?;诓煌Y(jié)構(gòu)的屬性各異,承載方式也不同,加固后坡體的整體穩(wěn)定性較難分析。為了便于計算,將噴射混凝土看做梁、將抗滑錨桿看成是抗滑樁,其他結(jié)構(gòu)的性質(zhì)保持不變。具體計算過程如下:
1.擋土墻
將擋土墻橫斷面當做矩形來計算比較方便。
梁單元的方向矢量表示方法為:
單元力的表示方法為:
由此,擋土墻的每一節(jié)點的切向力、法向力以及力矩,可以用矩陣的方式表示出來:
式中:、 、 和 分別表示單元節(jié)點的法向位移和切向位移;表示擋土墻剛度,可以用下表示。
2.抗滑錨桿樁
根據(jù)抗滑錨桿樁的特點,可以看成抗滑樁來計算。從承受載荷性質(zhì)角度說,抗滑樁是介于梁和錨桿之間的結(jié)構(gòu)體,在每一個結(jié)構(gòu)單元的節(jié)點處,抗滑樁有3個自由度,2個位移以及1個轉(zhuǎn)動。由于抗滑錨桿與噴射混凝土有連接,其轉(zhuǎn)動受到了一些限制??够瑯妒艿降募袅σ娤率剑?/p>
式中:表示抗滑樁單元長度;表示抗滑樁剛度;表示抗滑樁軸向位移;表示周圍土體軸向位移。
抗滑樁單位長度的最大剪切應力可以由下式表示:
式中:表抗滑樁偶合彈性系統(tǒng)內(nèi)聚力;表抗滑樁法向應力,可以由下式求出;表示系統(tǒng)的內(nèi)摩擦角;表示抗滑樁的周長。
式中:表示單位矢量;表示土體的空隙壓力。
3.預應力錨桿
預應力錨桿的優(yōu)點主要表現(xiàn)在抗拉性能方面,所以錨桿的主要研究的數(shù)據(jù)就是桿體所受軸向力和軸向位移。根據(jù)材料力學的分析方法,桿體所承受的軸向力增量可以表示為:
式中:、 分別表示2個節(jié)點的方向余弦。
錨桿所受到的剪應力可以用下式計算:
式中:表示錨桿的長度;表示漿體(握裹體)的剪切剛度;、 分別表示錨桿和巖體的軸向位移;表示握裹體的厚度;表示預應力錨桿的直徑;表示握裹體的剪切模量。
而注漿體(握裹體)與周圍巖體接觸面處的應力表示,可以由下式實現(xiàn):
式中:表示桿體的相對位移。
(二)分析模型
計算模型中每個網(wǎng)格代表1 m的實際尺寸,為了尺寸和計算模型網(wǎng)格一致,加固結(jié)構(gòu)設計分成10個計算單元。在坡體底部采用固定邊界,兩側(cè)采用粘滯性邊界作為邊界約束的方式。同時,為能更好地闡述問題,在模型中標記錨桿計算單元和計算節(jié)點。
(三)計算結(jié)果
圖2為邊坡加固以后,在水平和垂直兩個方向上,坡體不同單元節(jié)點的位移的變化情況。為能更好地闡明,在坡體上、中、下三部分分別選取三個計算節(jié)點,其中在坡體上部有節(jié)點(64,20),在坡體中部有節(jié)點(43,36),在坡體下部有節(jié)點(14,56)。
從計算結(jié)果及圖形曲線可以看出,在初始階段似乎有較大擾動,這是因為坡體中存在初始應力場,但隨著計算時步的增加,坡移速度接近于0,同時,單元節(jié)點的位移也逐漸穩(wěn)定??梢娖麦w加固后的穩(wěn)定性控制得很好。
圖3表示坡體加固結(jié)構(gòu)各個預應力錨桿軸向力的變化情況。4個單元分別取自4個不同的加固區(qū)域,每一個區(qū)域取一個計算單元,自上而下分別為單元(145)、(184)、(244)和單元(293)。從圖中可以看出:隨著計算時步的增加,預應力錨桿的軸向力逐漸變得穩(wěn)定,且除上部區(qū)域錨桿的軸向力同初始預應力 (150kN)的差距較大外,其余區(qū)域錨桿的軸向力基本上在140~152kN之間,可見對下面3個區(qū)域的預應力錨桿施加150 kN應力還是比較科學的,要使對上 圖2:坡體的位移變化曲線
部區(qū)域所施加的預應力稍大。
圖3:錨桿軸向力變化曲線
可以得知,較之預應力錨桿,兩排抗滑錨桿樁軸向力更大,平均為(215 kN、250 kN),這就說明了抗滑錨桿樁達到了公路邊坡防護的目的,確保了公路邊坡的整體穩(wěn)定性。
四、結(jié)語
高等級公路的發(fā)展在國民經(jīng)濟中占有重要地位,而邊坡的穩(wěn)定是保證其正常使用的前提。高邊坡工程易發(fā)生失穩(wěn)災害,在進行加固方法的選擇時,需要正確分析邊坡失穩(wěn)機理,準確評價其穩(wěn)定性。高速公路失穩(wěn)高邊坡動態(tài)設計以施工前后及施工過程中獲得的監(jiān)測信息、計算結(jié)果為主,綜合考慮所獲得的信息,及時通過分析處理成設計所需要的信息,不斷地修改、補充和調(diào)整設計方案,使之更好地符合邊坡的真實情況。我們要在以后的工作中重視邊坡的穩(wěn)定與防護,在設計和施工中,也要盡量地掌握地質(zhì)、地形、氣候、水文等詳細資料,可以減少對自然環(huán)境的破壞,也可消除或減輕邊坡防護的問題,從而保證了公路的總體質(zhì)量。
參考文獻
[1]李杰.邊坡穩(wěn)定性問題的理論分析及其應用研究[D].大連理工大學 ,2002.
[2]閆超君.土質(zhì)邊坡滑坡機理及防治措施的研究[D].合肥工業(yè)大學 ,2005.
[3]習小華.勉寧高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析與評價[D].西安科技大學 ,2004.
[4]汪春桃,胡光偉,徐春明.高速公路邊坡穩(wěn)定性分析與防護設計[A].第二屆全國巖土與工程學術(shù)大會論文集(上冊)[C].2006.
【關鍵詞】深基坑,開挖既有線邊坡支護,施工技術(shù)
中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
一、前言
深基坑開挖與既有線邊坡支護施工技術(shù)是保證工程質(zhì)量優(yōu)劣的首要前提,工程質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關系到施工單位的生存發(fā)展,而且還關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。
二、深基坑開挖與既有線邊坡支護的概述
深基坑的圍護布局分為樁式和墻式兩種。樁式圍護布局又分為接連的板樁布局和別離的排樁布局。在無地下水或答應坑外降水或設置止水帷幕時均可選用別離的排樁布局。板樁布局當前使用較少,排樁多用鉆(沖)孔灌注樁和人工挖孔樁。在此主要對雙排樁式圍護布局進行評論。深基坑開挖與既有線邊坡支護是一個復雜的與實踐聯(lián)絡嚴密的工程難題,它與場所工程地的很多方面都相互影響具有密切的關系。工程中都要做好深基坑開挖的前期預備和施工辦法以及特殊問題的處理等方面的作業(yè)。只有這樣才能確保施工安全,保證工程質(zhì)量,縮短施工的過程,減少成本投入,完成經(jīng)濟盈利。
三、深基坑開挖與既有線邊坡支護施工中需要注意的問題
1、深基坑既有線邊坡支護施工計劃擬定的科學性
基坑開挖與既有線邊坡支護施工計劃一定是由具有資格認證的專業(yè)單位進行的,修建基坑既有線邊坡支護布局大部分為暫時既有線邊坡支護布局,都是為主體施工或后續(xù)施工轉(zhuǎn)換的施工空間,在基坑內(nèi)主體布局施工結(jié)束且為土方回填后,基坑既有線邊坡支護系統(tǒng)便失掉其作用。
2、挑選專業(yè)施工單位的重要性
建設單位如委托不具有相應工程資格認證的施工單位一起進行基坑開挖及既有線邊坡支護工程,施工單位缺少必要的認證條件和技能手段及配備,施工中選用的既有線邊坡支護技能參數(shù)常常呈現(xiàn)出錯誤的判斷,這樣就會致使既有線邊坡支護工程的失效,施工過程中容易發(fā)生垮塌及安全事故,最終將致使工期延誤,給建設單位形成不必要的經(jīng)濟損失。因此建設單位應充分發(fā)揮專業(yè)施工單位的技能優(yōu)勢,對基坑開挖與既有線邊坡支護工程宜采納施工總承攬的方式,以防止類似事情的發(fā)生。
3、基坑既有線邊坡支護與開挖工程應加強施工質(zhì)量全過程操控
既有線邊坡支護工程具有的多專業(yè)性和信息可變性以及辦理雜亂性與安全多樣性等方面的特點,使工程質(zhì)量操控的難度性大為添加。既有線邊坡支護工程一定要依照修建工程的質(zhì)量辦理程序進行施工。加強功能部門及監(jiān)理單位的參加對基坑工程質(zhì)量的操控,可以在很大程度上防止對基坑工程限制的了解為單一的基坑開挖,就可以形成對基坑工程規(guī)范化的施工。
4、基坑既有線邊坡支護與開挖工程應加強安全監(jiān)測
基坑既有線邊坡支護與開挖監(jiān)測一定要由專業(yè)認證的專職人員進行,一定要針對本工程進行擬定合理和可行以及具有針對性的監(jiān)測計劃,一定要依照監(jiān)測計劃進行監(jiān)測,做到監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確和及時以及透明。
四、深基坑開挖與既有線邊坡支護施工技術(shù)
1、施工預備
基坑開挖前做好施工丈量工作,中間樁和根底縱橫邊線以及中線與臨時水準基點,一定要認真做好斷面的丈量,進行根底邊樁,經(jīng)核對無誤后,才可以進行施工。運用丈量操控網(wǎng)通過全站儀定出根底的中間方位和縱橫向中線,在縱橫中線(十字線)的每端至少各設置兩個以上的方向操控樁并護樁方向樁和護樁一定要坐落基坑開挖規(guī)模以外的牢靠地址上,按十字線進行規(guī)劃開挖斜度測設基坑開挖邊線,定出邊線在十字線上及交角處的樁點,斷定基坑開挖的規(guī)模。依照基坑施工需求,鏟除地上堆土及阻礙基坑開挖的障礙物?;娱_挖之前,應先做好地上排水系統(tǒng),在基坑頂?shù)耐饩壦闹軕蛲庠O置排水坡或設置防水埂,在恰當距離處設截水溝,防止因雨水浸泡而影響了坑壁的質(zhì)量。
2、基坑開挖
基坑開挖前,如需進行井點降水和降水井降水的基坑,要提早進行處置,當?shù)叵滤唤抵烈?guī)劃基底以下50厘米時,安排設備及人員進行基坑開挖工作。依據(jù)基坑排水及裝置根底模板的需求,在無水土質(zhì)基坑底面,宜按根底規(guī)劃平面尺度每邊放寬不小于50厘米。有水基坑底面的情況下,應滿足四周排水溝與匯水井的設置需求,每邊放寬不宜小于80厘米?;舆x用挖掘機人工合作進行開挖,一定要依照深基坑專項施工計劃中斷定的坡比和渠道寬度以及渠道高程與基底預留寬度進行開挖。在開挖過程中,隨時查看開挖尺度和方位,并一定要留意地質(zhì)狀況的改變,隨時進行批改基坑的尺度和開挖斜度。開挖時進行丈量和必要的勤查,嚴禁基坑超挖形成不必要的回填方量在開挖基坑,當?shù)刭|(zhì)不良時,應防止滑坍;在既有建筑物旁開挖基坑時,應按規(guī)劃文件的需求處置或采納有效的加固防護措施?;禹斢袆虞d時,坑頂邊際與動載間應留有大于1米的護道,如地質(zhì)和水文條件不良的時候,或出現(xiàn)動載過大的時候,應選用增寬護道或其他加固措施進行應對。運用機械開挖時,不得損壞基底土的布局,在規(guī)劃高程以上20厘米處應由人工開挖。
3、深基坑人工挖孔樁防護樁、基坑邊坡穩(wěn)定計算
以杭長客專諸暨東特大橋43#墩臨近滬昆鐵路邊坡基坑開挖尺寸為19.6m×15.6m×8m,四周采用49根人工挖孔樁加冠梁防護,防護樁樁徑1.0m,樁間凈距0.5m,樁長15m,嵌固深度8.67m,樁頂設1.0m×1.0m的冠梁,防護樁及冠梁均采用C25混凝土。
(一)、挖孔樁設計參數(shù)
土體參數(shù):粉土―粉砂―細砂―中砂,采用加權(quán)平均后,保留安全儲備土體的粘聚取c=0kPa,內(nèi)摩擦角為30°,容重γ=19.56kN/m3。荷載條件:基坑邊緣切入路基坡腳1.6m,滬昆鐵路既有線路基基底寬18m,路基的容重為20kN/m3,為安全起見,路基填高按1.5m計,則路基填高荷載并考慮列車沖擊取為28.7kPa,作用寬度為18m;作用寬度為3.0m,距基坑邊緣3.775m。
(二)、嵌固深度驗算
采用等值梁法計算:
=19.56KN/m3,則h,==28.7/19.56=1.46
’==19.56*(5.88+1.46)/5.88=24.34
Kp=tg2(450+)=2.99
Ka=tg2(450-)=0.33
=(2.99-0.33)*24.34=64.7
由m、n值根據(jù)布氏理論曲線可得
則:
故 樁需入土深度為7.19
實際嵌固深度為8.67米,滿足計算要求。
(三)、整體穩(wěn)定性驗算及基坑隆起量驗算
計算方法:瑞典條分法;應力狀態(tài):有效應力法;條分法中的土條寬度:0.40m;滑裂面數(shù)據(jù):整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.308;圓弧半徑R=9.925m;圓心坐標X=-2.192m,Y=2.415m。
(四)、樁身配筋設計。
樁體采用C25混凝土,主筋采用非對稱布筋,靠基坑外側(cè)采用16根
五、結(jié)束語
從實踐出發(fā)對當前深基坑開挖與既有線邊坡支護施工技術(shù)及其中的問題等相關知識,進行了粗略的分析和研究。對單線鐵路行車荷載沖擊基坑邊坡并采用人工挖孔樁防護形式進行了探索和應用,綜上分析,技術(shù)工作的主要任務是運用科學的施工方法,促進技術(shù)工作的開展。
參考文獻
關鍵詞:預應力錨索;高邊坡;道路施工;技術(shù)分析
1概述
隨著我國公路建設的推進,路網(wǎng)系統(tǒng)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(zhì)環(huán)境,這給設計和施工帶來很大挑戰(zhàn)。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(zhì)邊坡高度大于20m或者巖質(zhì)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(fā)荷載(如地震、泥石流等)作用下,高邊坡的穩(wěn)定性備受關注。我國運營的部分道路工程出現(xiàn)高邊坡的病害問題,例如邊坡失穩(wěn)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(wěn)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(yǎng)的經(jīng)濟壓力。高邊坡穩(wěn)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(wěn)定性較好的邊坡;穩(wěn)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(wěn)問題[3,4]。本文將研究預應力錨索在高邊坡穩(wěn)定加固中的技術(shù)措施,首先分析高邊坡失穩(wěn)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(jié)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(wěn)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(wěn)定性,總結(jié)而言,巖土本身特性、地質(zhì)構(gòu)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(wěn)定的重要內(nèi)在因素。對于土質(zhì)邊坡,土質(zhì)條件是邊坡穩(wěn)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(zhì)邊坡,情況則更為復雜,巖石自身的強度和巖質(zhì)邊坡特性是關鍵參數(shù),如若巖石自身強度不高,巖石的形成不連續(xù),存在破裂等軟弱層,則受到環(huán)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(xù)破壞從而導致邊坡的坍塌。一般而言,塊狀和反坡向?qū)訝畹膸r層特性是穩(wěn)定的,而順坡向?qū)訝顜r層容易產(chǎn)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(zhì)構(gòu)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(wěn)定性更差,受場地地質(zhì)構(gòu)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(wěn)和破壞往往是瞬時的,因而需要根據(jù)場地地質(zhì)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(wěn)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(jié)構(gòu)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(jié)會導致裂縫膨脹,造成邊坡失穩(wěn)。
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(jù)高邊坡穩(wěn)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(wěn)定的巖層中,從而使得其變形受到約束,整體保持穩(wěn)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(wěn)定且堅硬的巖層中,在該側(cè)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(wěn)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(jié)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(wěn)問題,提高了邊坡的穩(wěn)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(jù)實際邊坡的穩(wěn)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(fā)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(fā)生整體滑動失效為根本?;瑒邮У母驹蚴沁吰萝浫鯇有纬傻臐撛诩羟忻嫔?,滑體所形成的向下滑動力大于其抗滑力,出現(xiàn)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(jié)理發(fā)達的軟弱區(qū)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(chǎn)生的法向分力;PT是錨索錨固所產(chǎn)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(shù);K是預應力錨索作用下高邊坡穩(wěn)定系數(shù)。各成分如圖1所示。根據(jù)預應力錨索的設計計算模式,可以看到:為了充分發(fā)揮錨索的錨固效率,錨索的安放位置、間距、數(shù)量、傾角等,都應該根據(jù)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(shù)
預應力錨索施工的基本規(guī)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(huán)節(jié)。
4.1高邊坡的修整
高邊坡表層影響整體的邊坡穩(wěn)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(zhì)邊坡,由于雨水對邊坡穩(wěn)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(wěn)定性。
4.2鉆孔施工
鉆孔是預應力錨索施工的關鍵環(huán)節(jié),在鉆孔前需要根據(jù)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(wěn)定巖層結(jié)構(gòu)。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(nèi)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?zhàn)ば越档?,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??椎狼謇砜梢圆捎酶邏核蛘吒邏嚎諝膺M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(gòu)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(cè)一般配合框架梁進行協(xié)同聯(lián)合,使得所有預應力錨索發(fā)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(diào)整較大,形成了較大的松弛區(qū),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(chǎn)生沿層面的滑移破壞。另外,強降雨的作用,雨水沿陡傾的節(jié)理或?qū)用嫦聺B,較易產(chǎn)生滲透壓力及靜水壓力,往往成為觸發(fā)邊坡失穩(wěn)的因素。根據(jù)對該區(qū)域巖土狀況和地質(zhì)條件的調(diào)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(wěn)定性進行檢算,檢算結(jié)果顯示,邊坡穩(wěn)定性以巖層面控制,在擬定的坡形坡率下,正常工況穩(wěn)定系數(shù)為1.139,暴雨工況邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.979,屬欠穩(wěn)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(jù)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(jié)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(wěn)定性良好,大雨條件下均穩(wěn)定性好。
6結(jié)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(wěn)定性能是需要關注的重點之一。論文探討了影響高邊坡穩(wěn)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(jié)預應力錨索加固的施工技術(shù)。最后結(jié)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:
[1]饒運章,朱為民.我國道路邊坡防護現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].華東公路,2011(1):46-48.
[2]歐小祥,韓紅桂,賀威.某高速公路邊坡穩(wěn)定性評價[J].公路工程,2009,34(1):120-124.
[3]吳琳生.預應力錨索施工技術(shù)在高邊坡防護工程中的應用[J].公路交通科技(應用技術(shù)版),2007(3):100-103.
關鍵詞:公路;路基;安全;排水;防護
中圖分類號:U41 文獻標識碼:A
路基設計工程是人類工程設計開發(fā)方面最常見接觸最多應用最廣泛的工程環(huán)境,路基的穩(wěn)固問題、邊坡加固防護問題、路基排水工程問題是路基設計工程中最基礎的問題。公路路基設計理念是公路設計人員的思維意識,是公路勘察設計產(chǎn)品的精髓和靈魂,路基設計首先要從安全性出發(fā),本著安全第一的設計理念,把路基設計做到實處。提升設計理念,實踐理念創(chuàng)新,樹立和落實科學發(fā)展觀,是實現(xiàn)交通新的跨越式發(fā)展目標的必然要求。
一、路基高度合理設計要求和路基排水系統(tǒng)設計要求
1路基高度合理設計要求
路堤高度是公路路基設計中一項綜合技術(shù)指標,它直接影響到公路的使用功能、質(zhì)量、安全性、工程投資效益和空間占用量。平原地區(qū)高速公路路堤高度除受設計洪水位控制外,主要受下穿道路的通道凈高和通航河流的橋下通航凈空高度控制,在村莊、地方道路、通航河流密集區(qū),低路堤方案需歸并通道、增設輔道、支線上跨等,配套工程建設規(guī)模大,低路堤方案的優(yōu)勢不顯著。因此,應根據(jù)項目所處地形、地質(zhì)、水文等自然條件,以及村鎮(zhèn)、航道、道路網(wǎng)等分布特點,進行不同路堤高度方案的綜合比選論證,因地制宜,合理確定路堤高度。
2路基排水系統(tǒng)設計要求
如何提高公路排水系統(tǒng)設計、施工和養(yǎng)護水平,減少公路的水害,防止出現(xiàn)重大的公路水毀,已成為當前公路建設,所亟待解決的問題。排水設施要全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟,并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設置的排水溝渠宜短不宜長,以使水流不過于集中,作到及時疏散,就近分流。把降落在路界范圍內(nèi)的表面水有效地匯集并迅速排除出路界,同時把路界處于可能流入的地表水攔截在路基范圍外,以減少地表水對路基和路面的危害以及對行車安全的不利。路基各項設施應具有足夠的泄水能力,排除滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水自由水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流時間不能太長,滲透路徑不能太長,排水設施要有較好的耐久性。進入路面的水分和滲入的水分,是造成或加速路面結(jié)構(gòu)過早損壞的主要原因之一,新型防水材料,無論從經(jīng)濟角度,還是施工工藝上來說,都可以有效提高路面使用性能,延長其使用壽命。為道路施工建設提供了有效的保障。
二、路基邊坡中的骨架植物防護設計和軟土地基路段的路基加固設計
1路基邊坡中的骨架植物防護設計
在實際的道路施工中,對于路基防護,以前常常采用的是漿砌片石或水泥骨架等手段,這些方法在因為本身和道路的建設運用的手段、方法、材料等比較相似,可以減輕成本負擔并且效率較高而一直得到采用。但經(jīng)過一定時間之后,這種方法影響環(huán)境美觀,材料容易受到氣候等外界條件影響而老化,后期維護困難且維護費用偏高的缺點便暴漏出來了。能實現(xiàn)美化、自動進行后期的維護調(diào)整、創(chuàng)造附加價值的植被骨架的出現(xiàn)使這個問題迎刃而解。骨架植被由于其平衡地實現(xiàn)了工程建設中生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)發(fā)展,而在越來越多的道路路基防護中使用。
具有骨架植被的路基是指那些以少量的土木工程材料形成柵格作為基本骨架,骨架內(nèi)填充植被而形成的路基。柵格可以形成拱形、幾何形、人字形等路基骨架。具體的骨架設計會結(jié)合工程學,美學等多方面知識。同時,植被的選擇也要考慮到氣候環(huán)境,當?shù)赝临|(zhì),設計目標等多種因素。在路基上,符合土壤等環(huán)境的植物經(jīng)過適當?shù)呐嘤B(yǎng)護之后都能良好地生長。植被在對路基的防護上有一些土木防護難以達到的功能:第一、植被具有減緩風雨對路基的沖擊的作用。除此之外,路基還能吸收雨水,從而既能減少高速路面的積水又能利用雨水鞏固土壤。第二、對路基進行綠化,能美化環(huán)境。這不僅僅是出于對環(huán)境的考慮,還對駕駛?cè)藛T具有兩個作用:(1)提供給駕駛?cè)藛T美麗清新的風景,減輕其行車的疲勞感。(2)在培育時注意植物的整齊性,有助于引導駕駛?cè)藛T,減少交通事故。第三、綠色植物能夠進行光合作用吸收二氧化碳放出氧氣,同時也可以吸附公路上的煙塵,有害氣體等顆粒污染物,從而達到凈化空氣,維持行駛?cè)藛T健康的作用。第四、濃密的植物能夠調(diào)節(jié)氣候。夏天,植物吸收輻射降低了高速公路的地面溫度。冬天,具有一定密度的植物能起到保溫的作用。第五、由于受到氣候環(huán)境影響,土木防護往往容易在一定時間之后出現(xiàn)風化,滑坡等現(xiàn)象。如果使用植被對路基進行固定,出現(xiàn)以上事件的概率就會大大降低。
2軟土地基路段的路基加固設計
由于某些地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較特殊,土壤成分多由軟土構(gòu)成,導致公路路基土質(zhì)軟化,易導致安全隱患,再加上軟土路基強度低、固結(jié)慢、變形大,導致路基抗剪強度、抗壓強度不夠引起路基側(cè)向整體滑動,邊坡外側(cè)土體隆起;人工構(gòu)造物與路基銜接處產(chǎn)生短截,引起路面坍塌或者斷層現(xiàn)象。路基的變形以及地下水位過高,將導致路面的破壞等情況的出現(xiàn)。因此,對于軟土路基的處理必須引起足夠的重視。
軟土路基的加固方法基本上分為兩種,表層處理方法、換土處理方法、反壓護道及側(cè)向約束法和排水固結(jié)法。表層處理方法又分為表層排水法、砂墊層法、穩(wěn)固劑表層處治法。加固路基的方法選擇要因地制宜,根據(jù)當?shù)氐耐临|(zhì)結(jié)構(gòu)以及公路的負載量來選擇合適的路基加固方法。
結(jié)語
公路作為最基礎交通用的民用建筑,無時無刻不影響著居民的生活,保障了全國的經(jīng)濟交流,其設計必須兼顧安全和實用兩方面。由于部分地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜特殊,其設計應當重點考慮到其環(huán)境的特殊性,必須適應當?shù)氐刭|(zhì)條件。在設計過程中,嚴格控制好各項指標的設定,無論是方案設計、初步設計還是施工圖設計,都要以嚴謹?shù)脑O計態(tài)度對待,在施工方面也必須做到精益求精,爭取建造出既堅固又實用的公路。
參考文獻
[1]矯震.公路路基設計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(21).
[2]周德培,張俊云.植被護坡工程技術(shù)[J].北京:人民交通出版社,2003.