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中圖分類號:X752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
【引言】目前,在我國邊坡、基坑和礦井、隧洞以及一些地下工程中進(jìn)行支架固定的是巖土錨桿,而巖土錨桿在地下工程中得到了廣泛的應(yīng)用。基坑、邊坡、礦井和隧洞的支架錨桿為多少,錨桿的臨界長度和承受的極限承載力就隨著錨桿的臨界錨固長度所計算,而現(xiàn)今的錨桿臨界錨固長度的計算還只是施工人員憑著經(jīng)驗而得出,出于對地下工程的安全考慮,我們對錨桿長度正確的理論公式的需求也日益迫切。
1錨桿
在大型地下工程施工人員看來,錨桿并不陌生,它處于地下工程施工中一個支架的作用,也是最基本的組成部分,對地下工程的邊緣也起了一個主動加固的作用[1]。錨桿并不像我們想象的那么巨大,你可以把它想象為是一根比螺絲起子還稍大一些的釘子就可以了。錨桿的組成因素有三點。
⑴在強(qiáng)度上,錨桿的拉力強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度要高于巖土的質(zhì)量,這樣才能夠支撐起整個龐大的地下工程;
⑵錨桿在和巖土相互接觸時要軟硬皆施,在對待巖土支架問題上它要比巖土的質(zhì)量更加強(qiáng)硬;在與巖土進(jìn)行融合的時候,又要能夠與巖土形成摩擦阻力,與其緊密結(jié)合;
⑶錨桿的桿體對于整個巨大的地下工程而言相對嬌小,但并不是將其埋入其中,而是要將其另一端伸出巖體外部,對整個巖土主體形成一份徑向阻力。
錨桿與巖土主體相互產(chǎn)生拉力,中間粘結(jié)的摩擦力越大,臨界錨固承受的壓力就越大。
1.1錨桿的基本作用
錨桿的基本作用分為宏觀作用和微觀作用:
宏觀作用:在巖土的表層產(chǎn)生縱向拉力作用,增加了巖土主體的粘聚性,克服了巖土主體的低抗壓能力;
微觀作用:在力學(xué)上將巖土表層與巖土體內(nèi)形成一個新的復(fù)合體,在理論上將二者相互結(jié)合,使得巖土本體的承載能力大大加強(qiáng)。
1.2錨固長度
錨固長度是錨桿計算的基本要素,而它是指在大型地下工程中,房梁、底板、支柱以及其他受力鋼筋伸入支架或者是地基中的具體總長度,在計算錨固長度的時候,可以是直線錨固或是彎折錨固。
2錨桿臨界錨固長度的計算
在目前,我們雖然還未正式報道錨桿臨界錨固長度的計算方式,一些經(jīng)驗豐富的大型地下工程人員介紹說,可以采用理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)來進(jìn)行計算,而后計算其極限承載力和錨桿長度的關(guān)系。什么是理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)。簡單來說就是將與土層性質(zhì)、深度以及樁徑等進(jìn)行參數(shù)的極限摩擦阻力和極限位移的計算。
2.1理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)
在由于地樁底端阻力所發(fā)揮的極限位移明顯大于地樁間的側(cè)阻力的發(fā)揮所需的極限位移,由地樁側(cè)方的摩擦阻力阻止與地樁前段阻力的發(fā)揮。
2.2理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)公式[2]
⑴當(dāng)S
當(dāng)S> Su 時,qs = qus =Const
⑵剪切變形系數(shù)Cs沿深度方向相同。
⑶地樁截面面積垂直上方系數(shù)越強(qiáng),樁長長度就越長。
2.1極限承載力與錨固長度之間的關(guān)系
我們從上文可以得知,極限承載力與錨固長度承載力有關(guān),錨固長度承載的力度越大,極限承載力適應(yīng)力度也就越大,用最大極限承載力Pumax =sh(ky)P得知,錨固層性質(zhì)和毛固體截面性質(zhì)確定,極限承載力與錨固長度相互關(guān)聯(lián)。在臨界錨固長度內(nèi),錨固長度越長,極限承載力隨錨固長度增加的速度就越慢,而錨固長度增加的情況不會超過極限承載力的百分之四。為了提高極限承載力的效率的角度來看,錨固長度不會大于0.6米。
2.2錨固長度與摩擦阻力和極限承載力之間的關(guān)系
⑴根據(jù)上文可得知,當(dāng)la > lc時,根據(jù)錨固長度的概念,錨固長度可隨錨固或彎或直,這些長度君不影響錨固長度真正數(shù)值;
⑵當(dāng)0.6 lc < la < lc 時,錨固長度數(shù)值的減少之間影響到了摩擦阻力的數(shù)值,但是對于提高承載力方面,并沒有任何直接影響。根據(jù)前文公式可得知,產(chǎn)生錨固長度數(shù)值減少的原因是因為摩擦阻力在錨固長度減少時發(fā)生了均勻走向的重分布路線,而在錨固長度減小的同時,間接的提高了錨固與巖體的利用率;
⑶當(dāng)la 0.6 lc ,在此公式時,這階段的極限承載力隨錨固長度的增加而明顯的發(fā)生變化。因此,在此建議采用的錨固長度不小于0.6la,在此數(shù)值下,可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益及質(zhì)量。
⑷按照上文方式求解,如600kn外載下實測后三分之一的階段承擔(dān)荷載大約為110kn,110/500=0.15。而臨界錨桿長度經(jīng)過計算,介于(0.5~06)之間,稍稍低于工程臨界錨固長度的0.1,總體數(shù)值在大型地下工程項目數(shù)值可取值范圍內(nèi)。這種方法課快速測算出錨桿臨界長度,且操作方便,易于操作,差錯率較小,具有較大意義上的工程實用性。
【結(jié)語】
經(jīng)過上文例子計算,錨桿臨界長度的摩擦系數(shù)與之前的平方根成正比,并且與錨固長度的中和彈性模量的平方根成正比,而摩擦阻力在分布均勻的狀況下,與錨固長度有關(guān);在摩擦阻力分布不均勻的情況下,與錨固長度無關(guān);而摩擦阻力的分布狀況的趨勢隨著錨固長度的增加而減少。目前,在上文中所運用理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)公式的運算方式可大致測算出錨桿長度的大致且在番外內(nèi)的數(shù)值,但是在地下大型工程中仍有瑕疵。在此,為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效率與質(zhì)量效果,在設(shè)計錨桿時,可考慮錨固長度時小于地下工程臨界的錨固長度,并且能夠在進(jìn)行測算時,測算出正確的數(shù)值。故而相信在不久的將來,將能夠測算出運算更加精準(zhǔn)的算式,保證地下工程的施工具有更大的保險性和安全性,也更能夠作為工程施工更大的工程實用性。
【參考文獻(xiàn)】
中圖分類號:U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 引言
隧道支護(hù)理論經(jīng)歷了古典壓力理論階段、松散體理論階段和現(xiàn)在的支護(hù)與圍巖共同作用理論階段。支護(hù)與圍巖共同作用理論認(rèn)為圍巖與支護(hù)同為承載結(jié)構(gòu),前者是主體,后者是輔助,兩者互不可缺。為了使得隧道施工設(shè)計更加科學(xué)、合理,同時節(jié)省工程造價,因此在隧道支護(hù)中應(yīng)當(dāng)在保證不出現(xiàn)圍巖失穩(wěn)的前提下最大限度發(fā)揮其自身的承載力。錨桿作為一種柔性支護(hù)結(jié)構(gòu),能與圍巖同步變形,使其在隧道支護(hù)工程中被廣泛使用。
錨桿技術(shù)由國外發(fā)明,最初用于礦山巷道支護(hù)加固。19世紀(jì)末20世紀(jì)初英國、美國率先使用錨桿對礦山邊坡進(jìn)行加固,錨桿由此得到關(guān)注。20世紀(jì)50年代到70年代,德國、捷克斯洛伐克、英國、美國將錨桿運用于基坑開挖支護(hù),從此錨桿被各國廣泛應(yīng)用邊坡穩(wěn)定的維護(hù)。相比于國外,雖然我國錨桿技術(shù)的發(fā)展起步較晚,但經(jīng)過近幾十年引進(jìn)、吸收和消化國外錨桿技術(shù),并通過與工程實踐相結(jié)合,我國錨桿技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。本文通過對錨桿分類和錨桿支護(hù)機(jī)理發(fā)展的闡述以及錨桿支護(hù)機(jī)理不足之處的指出,以期為相關(guān)研究人員提供些許參考。
2錨桿分類
錨桿是一個抗拉強(qiáng)度高于巖土體的桿體,依靠與周圍巖土體緊密接觸所形成的摩阻力形成對巖土體徑向方向上的約束。
錨桿有多種分類依據(jù):
(1)錨固長度:全長錨固型和端頭錨固型。
(2)錨固方式:機(jī)械型、黏結(jié)型和混合型。
(3)是否施加預(yù)應(yīng)力:預(yù)應(yīng)力錨桿和非預(yù)應(yīng)力錨桿。
(4)受力狀態(tài):拉力型錨桿和壓力型錨桿。
3錨桿支護(hù)機(jī)理的發(fā)展
20世紀(jì)40年代以來,各國研究人員對錨桿支護(hù)機(jī)理進(jìn)行了大量理論研究,并在工程中檢驗、推動和完善理論,取得了諸多研究成果。下面對錨桿的支護(hù)機(jī)理加以綜述:
(1)懸吊理論:該理論由Louis A.Panek于1952~1962年間提出,他認(rèn)為通過錨桿能夠直接將不穩(wěn)定巖石懸吊在上部堅硬巖層。
(2)組合梁理論:該理論由Jacobio于1952年提出,其實質(zhì)是利用錨桿將巖層釘在一起,增大巖層之間的摩擦力,防止其滑移和坍塌。
(3)減跨理論:將錨桿打入隧道周邊圍巖中,相當(dāng)于在圍巖中增加了支點,從而使得隧道圍巖跨度減小,提高了圍巖的穩(wěn)定性。
(4)整體加固理論:通過大量錨桿的布設(shè),將隧道周邊松散圍巖錨固在內(nèi)部穩(wěn)定圍巖上,使得松散圍巖和穩(wěn)定圍巖形成一個整體,增大了隧道圍巖的整體穩(wěn)定性。
4錨桿支護(hù)機(jī)理的不足
雖然錨桿已應(yīng)用與工程近一個世紀(jì),但是在錨桿支護(hù)機(jī)理方面仍存在以下不足:
(1)錨桿橫向效應(yīng):通過錨桿支護(hù)機(jī)理的發(fā)展不難得出,各國研究人員對錨桿的研究重心都集中于錨桿軸向效應(yīng),對其橫向效應(yīng)關(guān)注度不夠;
(2) 設(shè)計理論研究尚不清楚:由于隧道圍巖的復(fù)雜性和多樣性等客觀條件,使得目前錨桿支護(hù)設(shè)計理論和計算方法存在這樣或那樣的不足,造成目前錨桿支護(hù)工程中,多采用工程類比法或半理論、半經(jīng)驗法,無法實現(xiàn)科學(xué)設(shè)計施工;
(3)錨桿荷載傳遞機(jī)理尚無定論:錨桿、灌漿體和孔壁三者之間存在復(fù)雜的化學(xué)作用,任意兩者之間出現(xiàn)一定相對位移,錨桿支護(hù)則會失效。
5結(jié)語
近年來,高速公路逐步向西推進(jìn),期間伴隨著大量隧道的修建,而隧道的修建離不開錨桿支護(hù),故相關(guān)研究人員應(yīng)抓住這一歷史機(jī)遇,將理論與工程實踐相結(jié)合,爭取取得更高水平研究成果,為錨桿支護(hù)科學(xué)設(shè)計施工提供理論依據(jù)。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊為民. 錨桿對斷續(xù)節(jié)理巖體的加固作用機(jī)理及應(yīng)用研究[D]. 山東: 山東大學(xué)博士學(xué)位論文, 2009.
[2] 楊松林. 錨桿抗拔機(jī)理及其在節(jié)理巖體中的加固作用[D]. 武漢: 武漢大學(xué)博士學(xué)位論文, 2001.
中圖分類號:TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
1前言
邊坡的穩(wěn)定性是工業(yè)與民用建筑工程中不可避免的問題,往往關(guān)系到工程的建設(shè)成本與運營的安全。到目前為止,國內(nèi)外學(xué)者對邊坡穩(wěn)定性問題做出了卓有成效的工作,為各種類型的邊坡穩(wěn)定分析提出了不同的分析方法。對于均質(zhì)邊坡穩(wěn)定的數(shù)值分析常用的剛體極限平衡方法和數(shù)值分析方法。雖然數(shù)值分析方法考慮巖土體的變形,從理論上說計算結(jié)果更為精確可信,但是數(shù)值分析方法的計算結(jié)果與軟件使用者的經(jīng)驗密切相關(guān),因此規(guī)范中對該方法沒有明確規(guī)定。剛體極限平衡方法[1]不考慮土體的變形,基于Mohr-Coulomb抗剪強(qiáng)度理論為基礎(chǔ),將滑坡體劃分成若干垂直條塊,建立作用在垂直條塊上的力(力矩)的平衡方程式,求解邊坡的安全系數(shù)。剛體極限平衡方法計算結(jié)果穩(wěn)定,且經(jīng)過大量工程實踐的檢驗,因此被規(guī)范[2]推薦作為邊坡穩(wěn)定分析的方法。
錨桿[3-4]是邊坡工程加固的常用方式,本文將采用基于極限平衡理論的簡化bishop法,研究不同的邊坡坡比下,錨桿錨固角變化對邊坡穩(wěn)定系數(shù)的影響,為錨桿加固邊坡設(shè)計中錨桿錨固角選定提供理論參考。
2錨桿加固邊坡的力學(xué)分析及分析模型
2.1錨桿加固邊坡的力學(xué)分析
錨桿加固邊坡滑體如圖1所示,將滑體劃分為n個垂直滑條。將錨桿上的作用力均勻分布引入邊坡體中,可以得到如圖2所示的錨固邊坡土條受力分析模型。
圖1 邊坡滑體及土條圖2 錨固邊坡土條受力分析圖
由Mohr-Coulomb準(zhǔn)則及Terzaghi有效應(yīng)力、條塊垂直方向力的平衡以及滑體繞圓弧中心O點的力矩平衡,最終滑體的穩(wěn)定系數(shù)表達(dá)式,如式(1):
(1)
式中:為邊坡的穩(wěn)定系數(shù),為土條重力,為作用在第i個土條上的地面載荷,是錨桿提供的錨固力,是錨桿的錨固角,、為土條間的豎向作用力,為作用在分塊滑面底部的空隙水壓力(應(yīng)力),為第i個土條的寬度,為滑面土的內(nèi)摩擦角,為滑動面上的粘結(jié)力,為第i個土條滑面相對于水平面的夾角。
2.2計算模型
取工程邊坡分析對象,經(jīng)過簡化以后,建立如圖2所示的邊坡模型,算例邊坡高20m。地質(zhì)勘探表明,邊坡的土層為可塑狀土,土體容重為18 kN.m-3,黏聚力為21 kPa,內(nèi)摩擦角為14°。土體具體參數(shù)見表1。錨桿采用熱扎螺紋鋼筋,采用先灌漿后插入錨桿安裝錨桿,注漿采用壓力式注漿機(jī)注入。錨桿縱向間距1m,垂向間距為2m。為了比較不同坡比下錨桿的最優(yōu)錨固角,研究分別設(shè)計邊坡坡比為0.5、0.75、1.0與1.25四種情況。
圖2計算模型(單位:m)
模型坐標(biāo)原點取在模型邊界左下角,坐標(biāo)以水平向左為正,坐標(biāo)以垂直向上為正。無地下水作用,不考慮作用在土條上的孔隙水壓力。模型上無外荷載,計算僅考慮自重作用下邊坡的穩(wěn)定性,設(shè)定錨桿加固邊坡從右至左失穩(wěn)。
3錨固角參數(shù)變化對邊坡穩(wěn)定的影響分析
錨固角是錨桿與水平方向的夾角,在錨桿規(guī)范中,錨固角一般不大于45°。研究在保持錨桿力學(xué)參數(shù)不變的情況下,改變錨固角的大小,考察錨桿加固邊坡穩(wěn)定系數(shù)變化。具體計算結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,對于坡比為0.5時,當(dāng)錨固角從0°到45°變化,錨桿加固邊坡的穩(wěn)定系數(shù)呈緩慢增加的趨勢,但是對坡比為0.75、1與1.25,當(dāng)錨固角從0°到45°變化,錨桿加固邊坡的穩(wěn)定系數(shù)先增加,然后減小,這表明錨桿加固邊坡,錨固角存在最優(yōu)角。對于邊坡,當(dāng)錨桿力學(xué)等參數(shù)不變的時候,當(dāng)錨固角為最優(yōu)角時候,邊坡的穩(wěn)定系數(shù)最大,邊坡的穩(wěn)定系數(shù)最大。從圖3可以看出,當(dāng)坡比為0.5,錨桿最優(yōu)錨固角大于45°,當(dāng)坡比為0.75,錨桿最優(yōu)錨固角約為40°,當(dāng)坡比為1.0,錨桿最優(yōu)錨固角約為35°,當(dāng)于坡比為1.25,錨桿最優(yōu)錨固角約為30°。隨著邊坡的坡比的增加,最優(yōu)錨桿錨固角的角度減少。
圖3錨固角與穩(wěn)定系數(shù)的關(guān)系
圖4給出四種不同坡比,錨桿錨固角為30°時邊坡的滑移面。從圖4可以看出,邊坡的滑移面均為圓弧面,滑坡滑出點均在坡腳附近,符合邊坡失穩(wěn)時候的特征。從圖4也可以看出,當(dāng)錨桿參數(shù)不變的情況下,邊坡的穩(wěn)定系數(shù)隨著邊坡坡比的增加而減少。
(a)坡比0.5 (b)坡比0.75
(c)坡比1.00(d)坡比1.25
圖4 邊坡穩(wěn)定系數(shù)與滑移面
4結(jié)束語
論文通過建立不同坡比的錨桿加固的邊坡模型,采用基于極限平衡法分析法的bishop法,分析了錨桿錨固角變化下,邊坡的穩(wěn)定系數(shù)變化趨勢,得到結(jié)論如下:
4.1隨著錨桿錨固角的增大,邊坡穩(wěn)定系數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。對于錨桿加固邊坡,錨桿存在最優(yōu)錨固角。隨著邊坡的坡比的增加,最優(yōu)錨桿錨固角的角度減少。
4.2對于錨桿加固邊坡,當(dāng)錨桿參數(shù)保持不變的情況下,邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著邊坡坡比的增加而減小。
參考文獻(xiàn):
(1) 王建良等.軟巖邊坡穩(wěn)定性的FLAC和剛體極限平衡法對比分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2009,16(9):4693-4697.
1.引言
當(dāng)前我國正加大基礎(chǔ)建設(shè)的力度,以響應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。公路等級越來越高,一些公路所處的地形也更加復(fù)雜。公路邊坡防護(hù)工程難度加大,其解決邊坡的穩(wěn)定問題具有實際的工程安全可靠度意義和經(jīng)濟(jì)性價值。一直以來,路基邊坡的綜合防護(hù)是公路建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié),其造成的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失也一般是不可小覷的[1]。
2.邊坡穩(wěn)定理論
2.1 邊坡穩(wěn)定理論的發(fā)展
邊坡穩(wěn)定分析最早出現(xiàn)于十八世紀(jì),當(dāng)法國某軍隊修建土質(zhì)工事時對其邊坡的穩(wěn)定進(jìn)行了穩(wěn)定性分析[2]。之后一百年后,人們大量的修建運河、鐵路以及大土壩,使人們逐漸意識到這些構(gòu)筑物的邊坡穩(wěn)定研究的必要性。隨著這項與研究的發(fā)展,邊坡穩(wěn)定問題成為巖土工程的經(jīng)典問題之一。早期的理論研究建立在與實際有一定出入的條件基礎(chǔ)之上,為半理論半經(jīng)驗性質(zhì),分析的方法并不完善。研究的成果與實際結(jié)果有較大出入。
邊坡穩(wěn)定研究另一個比較有里程碑意義的是1950年土力學(xué)專家太沙基發(fā)表了題為《滑坡機(jī)理》的論文。該論文對滑坡產(chǎn)生的過程、起因以及判定方法進(jìn)行了論述,為之后邊坡穩(wěn)定的研究奠定了基礎(chǔ)。到了20世紀(jì)60年代,一些大型大壩、巖體失穩(wěn)事故的發(fā)生,更加促使了邊坡穩(wěn)定研究的發(fā)展。這時的理論研究逐漸采用彈塑性理論,使研究成果更加接近實際。
2.2 邊坡穩(wěn)定分析方法
如今邊坡穩(wěn)定問題分析方法較多。最常用的是極限平衡分析法和有限元法。極限平衡法將滑動帶上土體豎向劃分為若干土條,列出這些土條的靜力平衡方程,從而計算出邊坡安全系數(shù)。極限平衡法較容易理解掌握,但得到的安全系數(shù)不夠準(zhǔn)確,與實際監(jiān)測結(jié)果有一定差異。有限元法計算結(jié)果較為真實,且不必事先假定滑動體形狀位置,缺點是不能直接得到安全系數(shù),工程應(yīng)用不方便。
3.邊坡的破壞形式
邊坡破壞常發(fā)生于巖土軟弱處和強(qiáng)風(fēng)化段。某公路邊坡破壞實例如圖1所示。為保證行車安全,應(yīng)注意檢查邊坡的變化,及時進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。通常其破壞形式如下幾種[3]:
(1)滑坡:巖土在重力作用下無支撐力整體向下方滑動。通常發(fā)生于河流、雨水沖刷后以及人為切割較多坡腳后。當(dāng)坡體頂部超載后也易發(fā)生此現(xiàn)象?;赂鶕?jù)力學(xué)特征可分為牽引式和推移式。牽引式滑坡起因是下部先滑動,導(dǎo)致上部土體失去支撐作用繼而變形滑動,發(fā)生速度較為緩慢。推移式滑坡則是上部土體受到擠壓后向下移動,并擠壓下面的土體,常見于上部堆載的情況。
(2)崩塌:陡坡上巖層本身不穩(wěn)定,容易在外界的擾動下發(fā)生突然的脆性破壞。崩塌發(fā)生速度極快,無明顯的滑動面。雖然剝落的巖體總體積一般并不大,但其發(fā)生突然,若路面有行人車輛,則很難避開。
(3)剝落:巖土表面在風(fēng)化作用下與母體脫離。
圖1 邊坡破壞實例
4.邊坡失穩(wěn)的防護(hù)措施
邊坡穩(wěn)定防護(hù)措施可分為淺層的防護(hù)與深層加固治理以及二者的綜合治理方法。
4.1 淺層防護(hù)措施
(1)坡面防護(hù)。坡面防護(hù)主要方法有種植植被,抹面,捶面等。當(dāng)邊坡較為穩(wěn)定,表面只輕微沖刷,且土質(zhì)環(huán)境適宜草類生長,可采用種植草體方法防止土坡表面的沖刷。當(dāng)坡面易風(fēng)化或沖刷嚴(yán)重時,可用材料抹面形成整體性較好的表面。
以某公路工程為例,其表層土為膨脹土則其開挖后原本穩(wěn)定的土層現(xiàn)在表層,土體所受到的擾動較大,較容易發(fā)生失穩(wěn)問題。此時應(yīng)特別注意對坡面的加固防護(hù)。該項目表層采用混凝土骨架,主要為方格和拱形護(hù)坡并結(jié)合使用植被護(hù)坡[4]。
(2)地面排水。
從造成土坡失穩(wěn)的原因分析中可知水對土坡失穩(wěn)的重要影響,因此必須將表層水及時排出,防止地面水變成地下水,減少水對土坡的擾動。地面排水主要有以下幾類,在挖方路基的路肩外側(cè);挖方路基上方適當(dāng)位置以對流向路基的水流截流;用以引出低洼積水的排水溝等。
(3)沖刷防護(hù)。用以防止邊坡的被沖刷以及受大氣影響,多采用護(hù)面墻。護(hù)面墻的坡度應(yīng)滿足整體的穩(wěn)定要求。
4.2 深層防護(hù)措施
(1)排除地下水。不僅應(yīng)對地表水及時排除,對地下水更應(yīng)注意其水位變化,并及時制定應(yīng)對措施。深層地下水的排除方式有:滲溝排水、集水井排水、平溝排水及滲水隧洞排水。
(2)巖土錨固技術(shù)。采用拉桿將土坡錨固在穩(wěn)定的巖層上,充分利用穩(wěn)定巖層的作用力,提高土坡整體的穩(wěn)定性。該方法在幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上確保了巖土的穩(wěn)定,減輕了下部土體基礎(chǔ)的作用力,更加確保了結(jié)構(gòu)安全性。該方法經(jīng)濟(jì)性安全性明顯,故在巖土工程中廣泛應(yīng)用。
(3)土釘支護(hù)。該方法經(jīng)濟(jì)可靠施工方便,在工程中推廣迅速。土釘與周圍土體充分接觸,形成組合體。當(dāng)土體變形滑落時,土釘受到粘結(jié)力受拉,約束了土體的進(jìn)一步滑動。
4.3 邊坡淺層、深層結(jié)合的防護(hù)措施
(1)擋土墻。擋土墻可分為重力式擋土墻和輕型擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻等。在公路邊坡支護(hù)中重力式擋土墻應(yīng)用較多,其依靠自身重力抵抗側(cè)向土壓力,防止墻身后土體的失穩(wěn)滑動。該方法應(yīng)用于夾雜大孤石的殘積土邊坡常不成功。因為此類邊坡蠕動變形大。應(yīng)采用土釘掛土工格柵后再在表層種植植被。
(2)抗滑樁。抗滑樁使用樁穿過滑坡面直接錨固在穩(wěn)定巖層一定深度范圍內(nèi),可以抵抗一定的滑坡作用力,阻止滑坡體的滑動狀態(tài),增加邊坡安全系數(shù)??够瑯犊梢杂行У慕鉀Q一些難度較大的工程,因此該發(fā)展較為迅速??够瑯稑段徊贾渺`活,可設(shè)置在抗滑效果最有利的位置。使用抗滑樁需要注意的是使用壽命。幾年之后抗滑樁經(jīng)常會出現(xiàn)推移甚至傾倒事故。理論上是由于土壓力理論的缺陷,沒有考慮土體的蠕動的物理現(xiàn)象?,F(xiàn)在可加固土體自身加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性以提高土坡穩(wěn)定性。
另外公路路線的選擇直接關(guān)系到邊坡的穩(wěn)定性。合理的公路平縱面設(shè)計可以減少大填大挖,減少對山體的破壞。避免高填深挖,在丘陵地區(qū)盡量按地形順其自然的設(shè)置邊坡。對山路路線不宜過度追求平直。要充分利用地形,恰當(dāng)使用人工構(gòu)造物如錨桿、噴射砼、加筋擋土墻等,減少對環(huán)境的影響。
邊坡的穩(wěn)定性驗算應(yīng)采用適宜的方法和合理的參數(shù)。應(yīng)充分考慮各計算參數(shù)的隨機(jī)性和模型的不確定因素[5]。另外應(yīng)從法制上保證公路建設(shè)的順利進(jìn)行,建立健全法律體系,采用強(qiáng)制手段保證公路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展,全面提高公路的建設(shè)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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Abstract: This paper analyzes some common problems in prestressed anchor and prestressed anchor cable frame beam of some common diseases, and puts forward some measures of treatment for some major problems.
Key words: prestressed anchor; construction; problem; treatment measures
中圖分類號:U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展比較成熟,在各領(lǐng)域應(yīng)用中都有廣泛的應(yīng)用。如地下工程圍巖加固、邊坡加固、建筑物基礎(chǔ)加固、結(jié)構(gòu)物內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整、高層建筑物基礎(chǔ)加固等等。應(yīng)用的部門涉及到水利水電工程、鐵路隧道、公路、橋梁、工業(yè)民用建筑等。目前在工程應(yīng)用上已形成橋梁預(yù)應(yīng)力技術(shù)、結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力技術(shù)、巖土工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)等三個體系。本文主要圍繞預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)用中的一些常見問題做分析和處理。 一、預(yù)應(yīng)力錨索的主要問題(1)預(yù)應(yīng)力衰減問題。加固松散體的錨索的預(yù)應(yīng)力衰減是有限的、可控的和可彌補(bǔ)的,在規(guī)范施工的條件下,對預(yù)應(yīng)力錨索的長期有效性的擔(dān)心是不必的。(2)鋼絞線腐蝕問題。對化學(xué)腐蝕,由于采用了鋼絞線防腐除銹、塑料套裹護(hù)、水泥砂漿裹護(hù)三道措施, 問題基本解決。現(xiàn)最關(guān)注的是應(yīng)力腐蝕,即鋼絞線長期處于高拉應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生缺損進(jìn)而組成鋼絞線的鋼絲產(chǎn)生破斷的問題[1]。由于預(yù)應(yīng)力錨索面世僅數(shù)十年,作為百年大計的抗滑工程, 尚未全程經(jīng)受檢驗,因此目前應(yīng)以加大錨索鋼絞線的安全儲備、規(guī)范張拉工藝來應(yīng)對。(3)錨固段設(shè)計問題。錨索設(shè)計中以剪應(yīng)力沿錨固段全長均勻分布,采用平均粘結(jié)強(qiáng)度來計算錨固段的長度。但事實上,剪應(yīng)力在錨固段并非均勻分布,而是呈單峰曲線狀分布,按剪應(yīng)力均布計算錨固段長度趨于不安全。 (4)錨索施工問題。包括松散體中跟管鉆進(jìn)問題,深長錨孔鉆進(jìn)的糾偏問題,擴(kuò)孔與二次注漿問題,張拉與鎖定工藝問題。
二、預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的主要病害
預(yù)應(yīng)力錨索框架梁體系中,將錨索錨固到框架上,錨固力首先作用于框架,然后通過框架傳遞給巖土體,從而在巖土體中產(chǎn)生附加應(yīng)力,調(diào)整巖土體應(yīng)力環(huán)境起到加固邊坡的目的。技術(shù)上,預(yù)應(yīng)力錨索可用于加固一般巖土質(zhì)的邊坡、滑坡和危巖,包括土質(zhì)滑坡。但在以下條件時, 其應(yīng)用和功效受到限制: ①當(dāng)滑動面較陡時, 尤其對陡傾的危巖。 ②當(dāng)滑體很厚、錨索自由段過長時。 ③當(dāng)下滑力過大、滑體十分松軟時。 ④當(dāng)滑床為松軟土體時。 預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的優(yōu)點是: ①能充分發(fā)揮高強(qiáng)鋼材、鋼絲、鋼絞線等材料的良好性能; ②最大限度地利用巖土介質(zhì)的內(nèi)在強(qiáng)度和潛力,加強(qiáng)自承和自穩(wěn)能力; ③主動加載用以改善工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài),提高受加固體的強(qiáng)度; ④確保工程施工的安全及巖土體的長期持續(xù)穩(wěn)定,約束其變形。
根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索框架缺損病害發(fā)生部位的不同,可以分為預(yù)應(yīng)力錨索缺損、框架缺損、邊坡地基缺損及坡面防護(hù)措施缺損四種[2]。
1.鋼絞線缺損
①施工原因:施工原因?qū)е赂鞴射摻g線受力不均勻;預(yù)應(yīng)力錨索自由段防腐措施不完善造成鋼絞線銹蝕;預(yù)應(yīng)力錨索錨固段桿體不居中、注漿質(zhì)量差、漿體開裂等引起鋼絞線銹蝕。 ②設(shè)計原因:錨索拉力超過設(shè)計錨固力;預(yù)應(yīng)力錨索框架用于以沉降為主的錯落式邊坡病害的治理。 2.錨固端錨固力不足
破壞方式:①預(yù)應(yīng)力錨索注漿體與巖土層面破壞 ②巖土體剪切破壞
病害原因:①錨固力不足的原因是錨固段承載板處灌漿不密實或有空洞,灌漿體的抗壓強(qiáng)度不足或其它原因引起②預(yù)應(yīng)力錨索注漿體與巖土界面破壞可能是施工時注漿質(zhì)量等缺損導(dǎo)致,也可能是設(shè)計不當(dāng)造成,如實際的錨固力小于設(shè)計錨固力。對于錨固段巖土體剪切破壞,大多是設(shè)計不當(dāng)造成。
3.預(yù)應(yīng)力錨索長度不夠 破壞方式:預(yù)應(yīng)力錨索框架整體“坐船”下滑。
病害原因:預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段沒有深入到穩(wěn)定巖體中或者深入到穩(wěn)定巖體的長度不足,起不到加固邊坡的作用,或者加固效果不好[3]。這種病害除了施工時預(yù)應(yīng)力錨索的長度達(dá)不到設(shè)計長度外,大多數(shù)情況是由于設(shè)計人員對邊坡病害體的范圍估計不足或不當(dāng)。
4.錨頭缺損
病害原因: ①錨頭承壓板破壞 錨頭下的鋼墊板受局部承壓變形,主要原因是墊板厚度不足、剛度不夠、套管孔徑大、墊板下砼表面凹凸不平等,大都是施工質(zhì)量不合格造成。 ②錨墩破壞 砼墊板受力面積過小、受力過于集中;砼墊板沒有配置鋼筋或配置鋼筋數(shù)量不足;墊墩砼養(yǎng)護(hù)期較短,砼強(qiáng)度不足,過早張拉預(yù)應(yīng)力錨索而使墊墩砼被壓壞
5.框架梁抗彎能力不足
病害原因:截面最大彎矩處梁的彎矩超過了抗彎能力發(fā)生彎曲破壞。
6.框架梁抗剪能力不足 框架梁的剪切破壞主要是由于截面砼的強(qiáng)度和箍筋數(shù)量不夠。
7.框架梁裂縫超限 框架梁彎曲裂縫超過允許范圍。
8.框架懸空
病害原因:框架梁底部土體發(fā)生變形破壞、框架梁懸空、框架發(fā)生下挫變形、下部錨頭失去預(yù)應(yīng)力。
9.框架凹陷 病害原因:土體強(qiáng)度較低或框架截面尺寸偏小,在錨索拉力作用下,框架下地基承載力不足導(dǎo)致土體變形較大,造成框架陷入土體。
10.框架坡面防護(hù)措施被雨水沖刷 沒有采取封閉的坡面防護(hù)措施,如植草防護(hù)等
11.框架內(nèi)發(fā)生局部坍塌 由于地下水、地表水的作用,或坡率較陡,原來坡面防護(hù)措施發(fā)生局部坍塌或破壞
三、施工中不同問題的處理措施
1.地質(zhì)復(fù)雜、裂隙密集地段處理措施
對于工程地質(zhì)條件復(fù)雜,巖體風(fēng)化嚴(yán)重,構(gòu)造裂隙發(fā)育,巖體破碎,因而在鉆孔過程中,經(jīng)常出現(xiàn)塌孔、卡鉆的成孔困難現(xiàn)象。為此,可采取了灌漿固壁的方案,邊鉆邊灌,逐步成孔,對個別孔位由于裂隙密集,裂隙延伸距離長的地段,若采用普通灌漿法,灌漿量將非常大,為此可采取施工效果較好的滲加水玻璃、間斷灌漿方法。
2.鉆孔過程遇地下承壓水的處理措施
鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的承壓水,使得鉆渣變?yōu)闈{狀物,排渣時無法排出。給鉆進(jìn)工作帶來了很大困難。為此,我們采取了封堵結(jié)合的辦法進(jìn)行處理,即在鉆孔內(nèi)高壓注漿,進(jìn)行封堵,封堵后重新鉆進(jìn),對個別出水量較大的孔,除了采取注漿封堵外,在其附近補(bǔ)鉆一排水深孔,排水深度以進(jìn)入錨索錨固端為宜。
3.對于預(yù)應(yīng)力損失的處理
在進(jìn)行補(bǔ)償張拉時,對于預(yù)應(yīng)力損失較大的部位,甚至部分錨索預(yù)應(yīng)力損失超過10%的孔位,其主要原因是造孔精度差,增大了摩阻應(yīng)力損失,錨具及預(yù)應(yīng)力筋徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。針對以上原因,可以通過提高造孔精度,減小孔斜誤差的方式[4],尤其是控制鉆孔入口2m范圍內(nèi)的誤差,使其不大于2,首先加固鉆孔平臺支架,保證鉆孔過程中不發(fā)生晃動;其次鉆頭入孔時,用側(cè)斜儀嚴(yán)格控制其傾角;徐變引起的損失,采取張拉時每級荷載持荷時間適當(dāng)放長,尤其是最大一級持荷保證不小于30min。
四、預(yù)應(yīng)力錨索施工安全施工注意事項
預(yù)應(yīng)力錨索施工前,操作人員應(yīng)經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn),持證上崗,未經(jīng)培訓(xùn)、考核不合格者不得上崗操作。預(yù)應(yīng)力工程施工過程中應(yīng)認(rèn)真做好有關(guān)施工安全記錄,其主要內(nèi)容包括: (1)對員工進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)記錄。 (2)施工安全工作會議記錄。 (3)專職安全檢查人員進(jìn)行例行安全檢查記錄。 (4)安全監(jiān)理工程師或業(yè)主組織的安全檢查記錄。 (5)安全隱患整改記錄。 (6)重大安全事故處理記錄。 預(yù)應(yīng)力工程施工承重排架,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況和實際載荷進(jìn)行設(shè)計,并經(jīng)驗收。 巖體錨固的錨墩混凝土、結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、巖錨的內(nèi)錨段及張拉段膠結(jié)體強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度等級,方能進(jìn)行錨索張拉。
巖錨施工區(qū)域的自然環(huán)境比較復(fù)雜。應(yīng)隨時注意觀察巖體可能存在的一些松動塊石和邊坡孤石。必要時應(yīng)在作業(yè)區(qū)的上方適當(dāng)位置設(shè)置具有一定抵抗力的擋石排或柔性攔石網(wǎng),以消除安全隱患。
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中圖分類號:U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1前 言
路基在公路工程施工中是一個十分重要的方面,其對公路工程的質(zhì)量具有十分重要的影響。實踐證明,通過加強(qiáng)對公路路基邊坡防護(hù)的研究,可以有效地提高公路路基的施工質(zhì)量,確保公路路基的安全性和可靠性。在對公路路基邊坡的研究過程中,一定要考慮到影響邊坡失穩(wěn)的因素,從而對癥下藥,解決邊坡的治理問題。因此,根據(jù)自己的多年施工經(jīng)驗的總結(jié)和研究,從公路路基邊坡失穩(wěn)的因素出發(fā),研究邊坡防護(hù)的原則以及具體的措施,希望對相關(guān)的領(lǐng)域的研究提供借鑒。
分析公路路基邊坡防護(hù)的原則
2.1在公路路基邊坡防護(hù)過程中,要堅持從工程地段的地質(zhì)地貌條件出發(fā),加強(qiáng)對滑坡做出科學(xué)合理的定性評價,在此過程中,再輔之以定量評價。
2.2要堅持技術(shù)原則和經(jīng)濟(jì)原則的統(tǒng)一性。在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要從本地的地形地貌地質(zhì)條件族從科學(xué)的分析,并對各種地質(zhì)地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以讓工程治理更為穩(wěn)定,且一定程度上降低了工程的成本。
2.3在進(jìn)行邊坡防護(hù)過程中,要確保工程的安全性,實施安全作業(yè)管理。要在綜合考慮地震條件,做出科學(xué)合理的設(shè)計,并嚴(yán)格計算整個工程的安全系數(shù)。
分析公路路基邊坡失穩(wěn)的因素
3.1公路建設(shè)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、填筑是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,水土流失加劇,從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機(jī)率增大。
3.2設(shè)計中對滑坡路段巖土性質(zhì)認(rèn)識不足,設(shè)計邊坡率過陡。施工中未根據(jù)實際情況采取相應(yīng)措施,塹坡仍按原設(shè)計破率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩(wěn)定。邊坡開挖后,未及時進(jìn)行防護(hù),長時間暴露在大氣中,致使風(fēng)化、沖刷嚴(yán)重。
分析公路路基邊坡防護(hù)技術(shù)
4.1混凝土擋墻:在高邊坡加固中,混凝土擋墻是一種比較常見的施工方式,這種方法能夠很好的改善滑坡體的受力失衡問題,進(jìn)而使得滑坡體變形得到很好的控制。通常這種施工方式具有結(jié)構(gòu)簡單易于操作且迅速起到相應(yīng)的穩(wěn)定高邊坡結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。在進(jìn)行混凝土當(dāng)強(qiáng)的設(shè)計時,應(yīng)該充分考慮滑面的形狀以及位置,從而選擇適合的擋墻基礎(chǔ)砌筑深度,此外,擋墻后面應(yīng)該設(shè)計必要的泄水孔,從而有效地減少靜水壓力以及水的浸泡腐蝕。如圖1
4.2錨固洞:在加固高邊坡時,錨固洞加固技術(shù)是一種較為常見而且有效的方法,在施工時應(yīng)該按照由內(nèi)而外、自上而下、逐層加固的方式進(jìn)行。處于同一結(jié)構(gòu)面的錨固洞應(yīng)該采取跳洞開挖的施工方式,從而降低由于抗滑力的減少而影響高邊坡的穩(wěn)定性。此外,錨固洞自身具備一定的傾斜度,從而有效地避免了混凝土與洞壁之間結(jié)合不實的現(xiàn)象。
4.3植物防護(hù)措施:植物防護(hù)以成活的植物作為路基防護(hù)的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護(hù)土體的共同作用,在擬保護(hù)的路基部位,形成有生命的保護(hù)層;是一種積極、有生命的防護(hù)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(hù)路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護(hù)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、含水量等因素,選用易于成活、便于養(yǎng)護(hù)、經(jīng)濟(jì)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。植物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。
4.3.1鋪草皮:草皮要選根系發(fā)達(dá)、莖矮葉茂、生長繁殖迅速、易成活、便于種植的草皮;干枯腐朽及喜水的草皮不宜使用,嚴(yán)禁用泥沼地區(qū)的草皮。如邊坡土不宜草皮生長,應(yīng)先鋪一層厚10~20cm的黏性土,當(dāng)邊坡坡度陡于1:2時,鋪黏土前應(yīng)將邊坡先挖成臺階或溝槽。
鋪草皮可與其他防護(hù)措施結(jié)合使用。如片(卵)石方格草皮,由片石在邊坡上形成骨架,中間鋪草皮,可防止邊坡表面滑塌、草皮脫落。草皮還可以鋪于窗孔式護(hù)面墻、框格防護(hù)等開孔或格內(nèi),形成綜合防護(hù)。如圖2
圖1 圖2
4.3.2植樹:植樹防護(hù)的邊坡應(yīng)較緩,最好是1:1.5或是更緩的邊坡。種樹宜選用與沈陽當(dāng)?shù)赝寥?、氣候條件相適應(yīng)、根系發(fā)達(dá)、枝葉茂密、生長速度快的品種。對常浸水的農(nóng)村公路,應(yīng)選用喜水、耐水的喬木和灌木,適合沈陽地區(qū)優(yōu)先選用楊樹、柳樹、紫穗槐;路塹路面及路肩邊緣外0.8~1.0m范圍內(nèi)的路堤邊坡上下不一般種植喬木。
植樹防護(hù)可與種草、栽花等防護(hù)措施綜合應(yīng)用,以獲得更好的防護(hù)效果。
4.3.3種草:選用的草籽必須適應(yīng)沈陽地區(qū)的土壤和氣候條件。通常應(yīng)選擇生長快、根系發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密或有葡萄莖的多年生草種(三葉草、抓哏草)。當(dāng)邊坡土質(zhì)不宜草類生長時,可以在坡面培腐植土促進(jìn)草類生長。同時在路肩上也可以栽植部分花卉,對路面起到美化的作用。
4.4 地下排水
4.4.1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出水流,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。
4.4.2支撐式滲溝:支撐式深溝主要設(shè)計在路基邊坡體裂縫水發(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,由于其水豐富、分布分散,通過設(shè)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(qiáng)度具有一定作用,從而保證邊坡穩(wěn)定。
4.4.3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(qiáng)度,不利于邊坡穩(wěn)定,該情況下,可通過設(shè)置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯布設(shè),可有克服支撐滲溝深度不足的缺點,將深層水排水。
4.4.4滲溝:滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂縫水具有顯著效果,也可降低路基兩側(cè)的地下水位。
結(jié)束語
對于公路路基的邊坡,一定要采取有效的處理措施,不斷采用先進(jìn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備,預(yù)防邊坡的出現(xiàn),加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性的定量定性分析,強(qiáng)化對邊坡的預(yù)防治理工作,已經(jīng)是整個公路建設(shè)施工,養(yǎng)護(hù)中的重要環(huán)節(jié),在整個交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已得到了更多的關(guān)注。提高邊坡的防護(hù)水平,既保證了整個公路建設(shè)的質(zhì)量,也促進(jìn)了我國公路建設(shè)健康快速的發(fā)展。
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1引言
1.1概述
地質(zhì)災(zāi)害的一個重要特點是其“個性”,一地的地質(zhì)災(zāi)害特點絕不會完全相同于另一地,相應(yīng)的防治工程也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r予以“本土化”,而不能無原則地從“異地”或“異國”照搬照套。因此,做地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計的技術(shù)人員,必須先要懂得什么是地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害的形成,發(fā)展及危害。對一個地質(zhì)災(zāi)害點進(jìn)行詳細(xì)勘查后,形成勘查報告,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計具有“個性”的防治工程。要設(shè)計地質(zhì)災(zāi)害防治工程,首先要了解地質(zhì)災(zāi)害。
1.2地質(zhì)災(zāi)害
1.2.1地質(zhì)災(zāi)害的定義
(1)廣義:指自然界或人為活動所引起的,危害人類生命財產(chǎn)和生存條件的各類事件。它包括由于不能控制或未予控制自然界和人為活動破壞性因素引發(fā)的、突然或在時間內(nèi)發(fā)生的、超越本地區(qū)或本團(tuán)體、個人防御能力所造成的人員傷亡與物質(zhì)財產(chǎn)損毀的事件。
(2)定義:在《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》規(guī)定:包括自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。這個定義是指比較公認(rèn)的因地殼表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劇烈變化而產(chǎn)生的,且通常被認(rèn)為是突發(fā)性的。
同時要注意與地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害區(qū)別開,后者常是在大范圍區(qū)域地質(zhì)生態(tài)環(huán)境變異引起的危害,常稱為緩變性地質(zhì)災(zāi)害。如荒漠化、水土流失、海水入侵等。
1.2.2地質(zhì)災(zāi)害類型
從廣義上按致災(zāi)地質(zhì)作用的性質(zhì)和發(fā)生處所進(jìn)行劃分,常見地質(zhì)災(zāi)害共有12類,48種。它們是:
(1)地殼活動災(zāi)害,如地震、火山噴發(fā)、斷層錯動等。
(2)斜坡巖土體運動災(zāi)害,如崩塌、滑坡、泥石流等?!?/p>
(3)地面變形災(zāi)害,如地面塌陷、地面沉降、地裂縫等。
(4)礦山與地下工程災(zāi)害,如煤層自燃、洞井塌方、冒頂、偏幫、鼓底、巖爆、高溫、突水、瓦斯爆炸等。
(5)城市地質(zhì)災(zāi)害,如建筑地基與基坑變形、垃圾堆積等。
(6)河、湖、水庫災(zāi)害,如塌岸、淤積、滲漏、浸沒、潰決等。
(7)海岸帶災(zāi)害,如海平面升降、海水入侵、海崖侵蝕、海港淤積、風(fēng)暴潮等。
(8)海洋地質(zhì)災(zāi)害,如水下滑動、潮流沙壩、淺層氣害等。
(9)特殊巖土災(zāi)害,如黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、沙土液化、淤泥觸變等。
(10)土地退化災(zāi)害,如水土流失、土地沙漠化、鹽堿化、潛膏化、沼澤化等。
(11)水土污染與地球化學(xué)異常災(zāi)害,如地下水質(zhì)污染、農(nóng)田土地污染、地方病。
(12)水源枯竭災(zāi)害,如河水漏失、泉水干涸、地下含水層疏干等。
1.2.3主要地質(zhì)災(zāi)害類型及特征
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)程,有的是逐漸完成,有的則是有很強(qiáng)的突然性。據(jù)此,又將地質(zhì)災(zāi)害概分為漸變性地質(zhì)災(zāi)害和突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害兩大類。前者如地面沉降、水土流失等;后者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地下工程災(zāi)害等。漸進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害常有明顯的前兆,對期防治有較從容的時間,可有預(yù)見地進(jìn)行,其成災(zāi)后果一般只造成經(jīng)濟(jì)損失,不會出現(xiàn)人員傷亡。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害突然、可預(yù)見性差,其防治工作常是被動式的應(yīng)急進(jìn)行,其成災(zāi)后果,不光是經(jīng)濟(jì)損失,也常造成人員傷亡。本論文著重講述滑坡地質(zhì)災(zāi)害的特征及其設(shè)計防治工程。
滑坡是指斜坡上的巖體或土體沿著一定的軟弱面或帶,作整體或分散順坡向下滑動的一種物理地質(zhì)自然現(xiàn)象?;瑒佑址Q地滑或“走山”。
主要設(shè)計工程防治措施:
(1)截引地表水:①在滑體修筑橫向截水溝、槽和縱向排水暗溝;②在滑體上修筑地表排水溝或引泉工程
(2)疏干地下水:截水盲溝、支撐盲溝、水平坑道、水平鉆孔排水等。
(3)護(hù)坡腳:①保護(hù)滑坡腳免遭遇沖刷,可筑“T”型壩;②在滑坡前緣拋石、鋪設(shè)石籠等。
(4)削坡減重主要用于“上陡下緩、頭重腳輕”的滑坡體,其作用改善滑體外形,降低斜坡高度,坡度、重量、使滑體重心降低,提高滑坡體的穩(wěn)定性。
(5)擋土墻主要用于坡面平緩而推滑力較小的滑坡體。擋土墻基礎(chǔ)設(shè)置滑面以下的穩(wěn)固層中,預(yù)留伸縮縫和匯水孔。
(6)抗滑樁:用于支檔已滑動或可能滑動的斜坡巖土體,樁深入滑面以下穩(wěn)固層須有一定深
(7)錨固:主要用于巖質(zhì)滑坡,用錨桿、錨索施工方法,固定不穩(wěn)定巖體。
2滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計
對于滑體加固來講,通常我們可以通過提高抗滑力或減小下滑力來滿足安全性的要求。
常用的處理方式通常有三類:
(1)直接加固:擋墻,護(hù)坡;扶壁及反壓,格柵;滑動面砼抗滑栓塞,置換;抗滑樁;錨桿或描索;預(yù)應(yīng)力錨索鋼樁。
(2)間接加固:疏干;地表截排水及地面鋪蓋防滲;削坡減載,卸荷。
(3)特殊加固:麻面爆破;壓力灌漿。
坡體上部的削坡減載在一般情況下可以較明顯的提高邊坡的穩(wěn)定程度。排水(排滲)治理可有效降低地下水對滑體的影響,并提高穩(wěn)定性,但基于排水效果不易控制,而且有限,特別是如果有時邊坡內(nèi)巖土層滲透性并不是太好或沒有形成聯(lián)通的地下水通道時,單純的疏干排水治理更不宜單獨采用。地表水的截排被實踐證明是十分有效的,尤其是對于已產(chǎn)生的滑坡地段?;碌啄_的支擋常作為十分有效的加固措施。常用的支擋措施包括鋼樁、預(yù)應(yīng)力錨桿(錨索)、擋墻等。尤其是其中的鋼樁,對于場地條件有限,地形復(fù)雜的地段,若與其他措施結(jié)合起來,效果十分明顯;預(yù)應(yīng)力錨桿在合理的坡率及巖土條件下加固效果也十分明顯,但對于巖體的加固效果要優(yōu)于土體邊坡的加固效果;而擋墻等措施對于滑坡推力不大或整體穩(wěn)定性有保障的場地效果較明顯。
滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計階段的重點任務(wù)是方案優(yōu)化、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計和施工組織設(shè)計,尤其是確定最佳工程布置、工程細(xì)部結(jié)構(gòu)、施工程序、施工工藝和最適宜的工程材料等。
3工程實例
治理工程設(shè)計名稱: 新建鐵路寧(南京)安(安慶)鐵路工程DK66+580.42~DK66+815.05路基滑坡設(shè)計
3.1工程概況
新建鐵路寧(南京)安(安慶)鐵路工程(DK66+581—DK66+815段),位于安徽省的馬鞍山當(dāng)涂縣龍橋鎮(zhèn)境內(nèi),坐標(biāo):東經(jīng)118°28′48″、北緯31°27′36
由于鐵路工程建設(shè)的切坡,切坡高度在3.0—5.0m,切坡后沒進(jìn)行防護(hù),受暴雨期影響,邊坡已發(fā)生順層山體滑坡現(xiàn)象。
滑坡對行駛車輛、行人的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅并阻斷鐵路交通。
3.2滑坡現(xiàn)狀規(guī)模及主要特征
DK66+581-DK66+815段左切坡段,工程建設(shè)過程中存在切坡問題,主要切坡段共1處,切坡段單長234m、切坡高度3.0-5.0m。切坡段巖性主要為三疊系中統(tǒng)黃馬青組(T2t)的粉砂巖、砂礫巖、砂質(zhì)頁巖。上更新統(tǒng)(Q2q)的粉質(zhì)粘土等,由于裂隙發(fā)育,因此,工程建設(shè)過程中的切坡段可能遭受滑坡災(zāi)害的危險性。根據(jù)邊坡切坡高度、地形坡度、組成邊坡的巖性、裂隙發(fā)育程度及風(fēng)化程度等,預(yù)測規(guī)模為1170m3,危險性等級為大級;在順向坡及裂隙發(fā)育段,G1孔、G2孔及G3孔鉆探深部揭示,自地表到孔深19.80米處為基巖強(qiáng)風(fēng)化層,分別于3.50、6.50、10.20米和19.80米處發(fā)現(xiàn)為滑坡體巖性段含軟弱夾層,或破碎發(fā)育地段,下部的巖體可能牽引坡上較大范圍的巖體發(fā)生崩塌或滑坡災(zāi)害,預(yù)測崩塌的規(guī)模為100m3、危險性等級為小級,滑坡的規(guī)模為51000m3,危險性等級為大級。
3.3滑坡穩(wěn)定性綜合評價
根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DB50/143—2003)規(guī)定,其判別標(biāo)準(zhǔn)見表5。
據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果綜合判定,該滑坡在天然狀態(tài)條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),暴雨狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài),與勘查期間滑坡變形及位移特征相吻合,需要采取工程措施進(jìn)行提高。
3.4治理方案設(shè)計
3.4.1錨索設(shè)計
(1)錨索錨固力設(shè)計
錨索采用ASTMA416-92標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度低松馳170(1860)級φ15.24mm鋼絞線,其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Rb≥1860MPa,鋼筋截面積A=140mm2,設(shè)計使用應(yīng)力為鋼絞線保證強(qiáng)度的60%,則單根鋼絞線設(shè)計張拉力T為:
T=Rb.A=1860×103×0.6×140×10-6=156.24KN
錨索采用6根鋼絞線,設(shè)計承載力Ta為:Ta=6T=6×156.24=937.44KN
取設(shè)計承載力為900KN,超張拉時使用應(yīng)力為鋼絞線保證強(qiáng)度的70%,其承載力取1090KN。
(2)錨固端長度的確定
錨固端與地層之間的錨固長度:Lsa=Ta*Sf/(πDTs)
式中:Ta-錨索設(shè)計承載力,KN;Sf-安全系數(shù)(結(jié)合工程的重要性Sf值的可靠程度、錨固力大小,并考慮到多束鋼絞線比一束的握裹力減少的情況綜合選用1,本工程取3.0);D-鉆孔直徑(m),取0.114m;Lsa-錨固端與地層之間的錨固長度(m);Ts--孔壁與注漿體之間的黏結(jié)力(KPa);
錨索在注漿體中錨固長度:Lsa=Ta*Sf/(nπDTs)
式中:Lsa-錨索在注漿體中錨固長度;n-鋼絞線根數(shù),為6根;D-鋼絞線直徑,為15.24mm;Ts-鋼絞線與注漿體之間的黏結(jié)力(KPa);故取錨固端設(shè)計長度Lsa=5m
(3)錨索傾角的確定
據(jù)經(jīng)驗:最優(yōu)錨固角為:β=45°+φ/2
當(dāng)單根錨索的錨固力為最大時,錨索與水平面的夾角為:δ=45°+φ/2-γ
其中:φ為動面內(nèi)摩擦角;β為錨索與滑面夾角;δ為錨索與水平面夾角;γ為滑動面與水平面夾角。本設(shè)計采用20°。
(4)格構(gòu)梁框架間距的確定
據(jù)經(jīng)驗,框架縱梁截面尺寸為0.4×0.4m,橫梁截面尺寸為0.4×0.4m;
(5)錨索數(shù)量的確定
錨索布設(shè)處滑坡體寬度約20m,穩(wěn)定需要的總錨固力為:Q=K*B*E
式中:K-安全系數(shù),取K=1.5。
單根錨索提供抗力單根錨索提供抗力由下式計算:
P抗=Psinαtgφ+Pcosα
式中:α=45°+φ/2;P-錨索設(shè)計錨固力;
則預(yù)應(yīng)力錨索數(shù)量:n=Q/P抗
將φ=50°;P=900KN代入上式計算共需錨索n=21根。
則格構(gòu)梁的排數(shù)為:R=F*L/P抗,其中:F為滑坡推力;L為格構(gòu)梁橫間距;P抗為單根錨索提供的抗力。本設(shè)計取R=3
3.4.2截排水工程設(shè)計
為防止降雨時地表水灌入滑坡體中,在滑坡體后緣布設(shè)一道截水溝;在滑坡體上,根據(jù)實際地形條件布置一條排水溝,主要起到將截水溝內(nèi)的水引入已修排水溝的作用,此外,在坡內(nèi)排水溝坡段較陡處,設(shè)計人字梁溝底加糙、臺坎跌水及消能井。后緣截水溝長518m,坡內(nèi)排水溝長98m。
3.4.3擋墻設(shè)計
重力式擋墻布置在變形體的前緣一帶,擋墻長度80m,擋墻形式隨地形,選擇三處斷面進(jìn)行設(shè)計,以控制擋土墻斷面尺寸,土壓力計算過程見擋土墻驗算書。擋土墻采用天然基礎(chǔ),設(shè)計基礎(chǔ)埋深1.0m,排水孔尺寸采用直徑80mmPVC管內(nèi)襯??v橫向間距均取1.5~2.0m,品形錯開。
3.4.4治理工程費用:本工程施工費用5077957元。
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1公路防護(hù)技術(shù)的類型
公路路塹邊坡防護(hù)技術(shù)大體上可分為2種類型,即植物防護(hù)和工程防護(hù)。
1.1植物防護(hù)
植物防護(hù)就是在邊坡上種植草叢或樹木或兩者兼有,以減緩邊坡上的ooo水流速度,利用植物根系固結(jié)邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達(dá)到保護(hù)邊坡的目的。這對于一切適合種植的土質(zhì)邊坡都是應(yīng)當(dāng)首選的防治措施。植物防護(hù)還可以綠化環(huán)境,和周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),也是一種符合環(huán)境要求的防護(hù)辦法。草種應(yīng)就地選用覆蓋率高,根系發(fā)達(dá)、莖葉低矮、耐寒耐旱且具有匍匐莖的多年生植物品種,也可以引進(jìn)適應(yīng)當(dāng)?shù)赝寥罋夂虻膬?yōu)良草種,如蘭莖冰草、扁穗冰草。
1.1.1 條播法
在整理邊坡時,將草籽與土肥混合料按一定比例間距水平條狀鋪在夯層上,寬約10CM,然后蓋土再夯,并灑水拍實。單播只用一種草籽,混播用幾種草籽混合,使根系植被和出芽率為最優(yōu)。另外由于草皮在5攝攝氏度以下停止生長,10攝氏度以下基本不發(fā)芽,另外高溫季節(jié)蒸發(fā)太快,草皮生長易于干枯,故在此期間不已播種。
1.1.2密鋪法
老邊坡先要整理坡面,填平細(xì)溝坑洼路塹:邊坡防護(hù),新邊坡要經(jīng)初驗合格灑水浸濕后再平鋪草皮。草皮之間要稍有搭界,塊塊靠攏,不得留有空隙,根部要密貼坡面、每塊拍緊使接茬嚴(yán)密才能成活。邊坡陡于1;1.5的就需加釘固定。草皮的切塊尺寸約25CM*40CM,厚5CM左右。1.1.3 植樹
植樹不僅可以加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)固性,防風(fēng)固沙,減輕冰雪對路面的危害,還可以美化路容,調(diào)節(jié)小氣候,大量栽樹可以獲得部分木材增加收益。但是高大喬木不能植于公路彎道內(nèi)側(cè),以免影響視線論文范文。
1.1.4框架內(nèi)植草護(hù)坡
在坡度較陡且易受沖刷的土質(zhì)和強(qiáng)風(fēng)化的巖質(zhì)塹坡上,采用框架內(nèi)植草護(hù)坡??蚣苤谱饔卸喾N做法,例如;①漿砌片石框架成45o方格網(wǎng),凈距2 ~4m,條寬0.3~0.5m,嵌入坡面0.3米
左右;②錨桿框架護(hù)坡,預(yù)制混凝土框架梁斷面為12cmⅹ16cm,長1.5m,用4根6~ 8mm 鋼筋,兩頭露出5cm,另在桿件的接頭處伸入一根直徑14長3m錨桿,灌注混凝土將接頭固定。錨桿的作用是將框架固定在坡面上,框架尺寸和形狀有具體工程而定,其形狀可設(shè)計為正方形、六邊形、拱形等,框架內(nèi)再種植草類植物。
1.2工程防護(hù)
對不適宜植物生長的土質(zhì)或風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育的巖石路塹邊坡,以及碎石土的挖方邊坡等,只能采取工程防護(hù)措施即設(shè)置人工構(gòu)造物防護(hù)。工程防護(hù)的類型很多,有護(hù)面墻防護(hù)、干砌片石防護(hù)、錨桿防護(hù)、抗滑樁防護(hù)和擋土墻防護(hù)。各種防護(hù)技術(shù)都各有其優(yōu)、缺點和適用條件,一般說除錨桿、抗滑樁和擋土墻外,其他各種防護(hù)結(jié)不承受荷載,所以不進(jìn)行內(nèi)力分析,直接根據(jù)適用條件選擇使用。先簡單介紹如下;
1.2.1 坡面防護(hù)
坡面防護(hù)包括抹面、捶面、噴漿等形式
⑴抹面防護(hù)
對于易風(fēng)化的軟質(zhì)巖石,如頁巖、泥灰、千枚巖等材料的路塹邊坡,暴露在大氣中很容易風(fēng)化剝落而逐漸破壞,因而常在坡面上加設(shè)一層耐風(fēng)化表層,以隔離大氣的影響,防止風(fēng)化。常用的抹面材料有各種石灰混合料灰漿、水泥砂漿等。抹面厚度一般為3―7cm,可使用6-8年。為防止表面產(chǎn)生微小裂縫影響抹面使用壽命,可在表面涂一層瀝青保護(hù)層。
⑵捶面防護(hù)
捶面防護(hù)與抹面防護(hù)相近,其使用材料也大體相同。為便于捶打成型,常用的材料除石灰、水泥混合土外,還有石灰、爐渣、粘土拌合的三合土與再加適量沙粒的四合土。一般厚度10-15cm,捶面厚度較抹面厚度要大,相應(yīng)強(qiáng)度較高,可抵御較強(qiáng)的雨水沖刷,使用期約8-10年。抹面、捶面是我國公路建設(shè)中常用的防護(hù)方法路塹:邊坡防護(hù),材料均可就地采用,造價低廉,但強(qiáng)度不高,耐久性差,手工作業(yè),費時費工。
1.2.2砌石防護(hù)
砌石防護(hù)包括護(hù)面墻、干砌片石防護(hù)、漿砌片石護(hù)坡。
⑴護(hù)面墻
護(hù)面墻是采用漿砌片石結(jié)構(gòu),覆蓋在各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡,使之免受大氣影響而修建的墻體,以防止坡面繼續(xù)風(fēng)化。在缺乏石料的地方,也可以采用現(xiàn)澆水泥混凝土或用預(yù)制混凝土塊砌筑。護(hù)面墻除之自重外,也能增加路塹美觀。所以在巖石甚至在一些土質(zhì)路塹邊坡也可砌筑一定高度的護(hù)面墻,以美化路容。若巖層破碎或在開挖時坡面有嚴(yán)重凹陷,應(yīng)局部采用支補(bǔ)護(hù)面墻的方式進(jìn)行。
⑵干砌片
干砌片石防護(hù)適用于土質(zhì)、軟巖及易風(fēng)化、破壞較嚴(yán)重的填挖方邊坡,以防止雨雪水流沖刷。在砌面防護(hù)中,宜首選干砌片石結(jié)構(gòu),這不僅為了節(jié)省投資,而且可以適應(yīng)邊坡有較大的變形。干砌片石受水流沖擊時,細(xì)小土顆粒易被水流沖刷帶走而引起較大的沉陷,為防止坡面土層被水流沖擊和減輕漂浮物的撞擊力,應(yīng)在干砌防護(hù)下面設(shè)置碎石或砂礫結(jié)構(gòu)的墊層。干砌片石坡腳應(yīng)視土質(zhì)情況設(shè)置不同埋深的基礎(chǔ)
⑶ 漿砌片石防護(hù)
漿砌片石防護(hù)也是公路路塹邊坡防護(hù)中常用的工程防護(hù)方法。漿砌片石是用水泥砂漿將片石間隙填滿,使砌石成為一個整體,以保護(hù)坡面不受外界因素的侵蝕,所以比干砌片石有更高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。干砌或漿砌片石防護(hù)在不適于植物防護(hù)或者有大量開山石料可以利用的地段最為適合。砌石防護(hù)的優(yōu)越性是顯而易見的,它堅固耐用,材料易得,施工工藝簡單,防護(hù)效果較好,因而在公路的邊坡防護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.2.3 擋土墻防護(hù)
在公路路塹邊坡防護(hù)工程中,大量的擋土結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用論文范文。擋土墻按斷面的幾何形狀及特點,常見的形式有:重力式、錨桿式、土釘墻、懸臂式、扶臂式、柱板式等。各種擋土墻都有其特點及適用范圍,在處理實際擋土工程時,應(yīng)對可能提供的一系列擋土體系的可行性作出評價,選取合適的擋土結(jié)構(gòu)形式,做到安全、經(jīng)濟(jì)、可行?,F(xiàn)結(jié)合工程常用介紹如下形式。
⑴重力式 擋土墻
重力式擋土墻是以擋土墻自生重力來維持其在水土壓力等作用下的穩(wěn)定。它是我國目前常用的一種結(jié)構(gòu)型式,重力式擋土墻可用磚、石、素混凝土、磚塊等建成,其優(yōu)點是就地取材、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、經(jīng)濟(jì)效益好;缺點是工程量大,地基沉降大,它適合擋土墻高度在5-6M的小型工程。
⑵錨桿擋土墻
錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土面板及錨桿組成的只當(dāng)結(jié)構(gòu)物。面板起支護(hù)邊坡土體并把土體的側(cè)壓力傳遞給錨桿的作用,錨桿通過其錨固在穩(wěn)固土層中的錨固段所提供的拉力;來保證擋土墻的穩(wěn)定,而一般擋土墻是靠自重來保持其穩(wěn)定。錨桿擋土墻按其鋼筋混凝土面板的不同,可分為柱板式和板壁式。柱板式擋墻是錨桿連接在肋柱上,肋柱間加當(dāng)土板;板壁式擋墻是由鋼筋混凝土面板和錨桿組成。
⑶錨釘墻
錨釘墻支護(hù)技術(shù)有著比單純錨桿支護(hù)或土釘支護(hù)更廣泛的適用范圍,它可以結(jié)合錨桿深部加固和土釘淺部加固的優(yōu)點路塹:邊坡防護(hù),來對邊坡進(jìn)行加固處理。工程實際中,錨釘聯(lián)合加固支護(hù)的形式各異,大體可歸納為兩種: ①強(qiáng)錨弱釘支護(hù)體系:該體系以錨桿為邊坡的主要加固手段,抑制基坑邊坡的整體剪切失穩(wěn)破壞,然后輔以土釘支護(hù),抑制邊坡局部破壞;②強(qiáng)釘弱錨支護(hù)體系:即以土釘為邊坡的主要加固手段,形成土釘墻,然后輔以錨桿支護(hù),限制土釘墻及墻后土體的位移。
2結(jié)語
公路及其附屬建筑物的邊坡穩(wěn)定是保證其正常使用的前提條件。邊坡的防護(hù)技術(shù)類型很多,本文只介紹了一些較常用的類型。從力學(xué)角度分析,維護(hù)邊坡穩(wěn)定的方法,一是借助擋墻的自重來平衡墻后巖土體傳來的推力;二是在巖土體中“釘釘子”,如錨桿,利用周圍土體對錨固段的錨固力來維持土體的平衡,從而達(dá)到保證邊坡穩(wěn)定的目的;第三種辦法就是改變土體的性質(zhì),通過外加材料而形成強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的復(fù)合土體,這種方法的分析和驗算比較復(fù)雜,有的機(jī)理還在研究中。在實際工作中,還要強(qiáng)調(diào)自然界和人為因素這一外部環(huán)境,強(qiáng)調(diào)巖土參數(shù)的準(zhǔn)確性,因地制宜選用上述方法,進(jìn)行符合實際的施工,達(dá)到邊坡防護(hù)的目的。
參考文獻(xiàn):
⑴達(dá).公路擋土墻設(shè)計、北京:人民交通出版社,2000.
1.2邊坡工程穩(wěn)定性分析方法
1.2.1邊坡極限平衡法。極限平衡法是根據(jù)邊坡上的滑體或滑體分塊的力學(xué)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(tài),以及利用邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關(guān)系來評價邊坡的穩(wěn)定性。極限平衡法是邊坡穩(wěn)定分析計算的主要方法,也是工程實踐中應(yīng)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(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu),或以堆置物為工程材料,以人工控制結(jié)構(gòu)為工程結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物都程度不同地存在組成和結(jié)構(gòu)上的不均勻性,天然邊坡尤為突出,因為構(gòu)成邊坡的地質(zhì)體經(jīng)受長期的多循環(huán)的地質(zhì)作用,而且作用強(qiáng)度不一,且又錯綜復(fù)雜,致使它們的工程地質(zhì)性質(zhì)差異很大?,F(xiàn)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(biāo)法,統(tǒng)計矩法以及隨機(jī)有限元法。
2邊坡工程處治技術(shù)
2.1抗滑樁技術(shù)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(cè)向土體或巖體,依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力,從而使得邊坡保持平衡或穩(wěn)定??够瑯杜c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??够瑯妒┕ぷ畛S玫姆椒ㄊ蔷偷毓嘧叮瑱C(jī)械鉆孔速度快,樁徑可大可小,適用于各種地質(zhì)條件;但對地形較陡的邊坡工程,機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大。鉆孔時的水對邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點是方便、簡單、經(jīng)濟(jì),但速度慢,勞動強(qiáng)度高,遇不良地層(如流沙)時處理相當(dāng)困難。另外,樁徑較小時人工作業(yè)面困難。
2.2注漿加固技術(shù)注漿加固技術(shù)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(xué)性質(zhì),從而滿足各類土木建筑工程的需要;注漿加固技術(shù)的成敗與工程問題、地質(zhì)問題、注漿材料和壓漿技術(shù)等直接相關(guān),如果忽略其中的任何一個環(huán)節(jié),都可能造成注漿工程的失敗。工程問題、地質(zhì)特征是灌漿取得成功的前提,注漿材料和壓漿技術(shù)是注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵。
2.3加筋邊坡和加筋擋土墻技術(shù)加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土的強(qiáng)度,增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整個土工系統(tǒng)的力學(xué)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(shù),形成的結(jié)構(gòu)亦稱為加筋土結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比,加筋邊坡和加筋擋土墻的特點有:結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、技術(shù)簡單、施工方便、要求較低、節(jié)省材料、施工速度快、工期短、造價低廉、效益明顯、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛等。由于加筋邊坡和加筋擋土墻的這些優(yōu)點,目前其已從公路路堤、路肩發(fā)展到應(yīng)用于其他各種支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)。目前已用于處理公路邊坡、市政建設(shè)、護(hù)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(qū)工程、工業(yè)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(shè)施等。
2.4錨固技術(shù)巖土錨固技術(shù)是把一種受拉桿件埋入地層中,以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)。由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重,節(jié)約了工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定,具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,因而目前在工程中得到極其廣泛的應(yīng)用。錨桿在邊坡加固中通常與其他只當(dāng)結(jié)構(gòu)聯(lián)合使用,例如以下幾種情況:①錨桿與鋼筋混凝土樁聯(lián)合使用,構(gòu)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(yù)置樁;錨桿可以是預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力錨桿,預(yù)應(yīng)力錨桿材料多采用鋼絞線(預(yù)應(yīng)力錨索)、四級精軋螺紋鋼(預(yù)應(yīng)力錨桿)。錨桿的數(shù)量根據(jù)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(lián)合使用形成鋼筋混凝土格架式錨桿擋墻。錨桿錨點設(shè)在格架節(jié)點上,錨桿可以是預(yù)應(yīng)力錨桿(索)或非預(yù)應(yīng)力錨桿(索)。這種支擋結(jié)構(gòu)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(wěn)。③錨桿與鋼筋混凝土板肋聯(lián)合使用形成鋼筋混凝土板肋式錨桿擋墻,這種結(jié)構(gòu)主要用于直立開挖的Ⅲ,Ⅳ類巖石邊坡或土質(zhì)邊坡支護(hù),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(lián)合使用形成錨定板擋墻。這種結(jié)構(gòu)主要用于填方形成的直立土質(zhì)邊坡。
2.5預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)用高強(qiáng)度、低松馳型鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索對滑坡體或崩落體施加一定的預(yù)應(yīng)力,提高它們的剛度,使預(yù)應(yīng)力錨索作用范圍的巖石相應(yīng)擠壓,滑動面或巖石裂隙面上摩擦力增大,加強(qiáng)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(shè)計地表排水工程的設(shè)計要求:①填平坑洼、夯實裂縫。坡面產(chǎn)生坑洼和裂縫,往往是滑坡的先兆,也是導(dǎo)致嚴(yán)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(qiáng)度降低,造成坡體滑動。因此,對坑洼和裂縫應(yīng)仔細(xì)查找,認(rèn)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(yīng)盡量順直,并垂直于徑流方向。如遇到山坡有凹地或小溝時,應(yīng)將凹地填平或與外側(cè)擋土墻相連,內(nèi)側(cè)與水溝聯(lián)結(jié),避免水溝內(nèi)的水流越出或滲入截水溝溝底,導(dǎo)致水溝破壞。應(yīng)該結(jié)合邊坡的區(qū)域地貌、地形特點,充分利用自然溝谷,在邊坡體內(nèi)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(wǎng)狀排水系統(tǒng),以迅速引走坡面雨水。
3結(jié)語
論文對常用邊坡工程的處治措施進(jìn)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(shè)規(guī)模的不斷增大,邊坡高度增高,復(fù)雜性增大,對邊坡處治技術(shù)的要求也越來越高??梢灶A(yù)見,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,邊坡處治技術(shù)將得到進(jìn)一步的發(fā)展,并逐步趨于完善。
參考文獻(xiàn):
[1]彭小云,張婷,秦龍.高陡邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析[J].高陡邊坡穩(wěn)定性的影響因素分析.2002.
[2]趙明階,何光春等.邊坡工程處治技術(shù)[M].北京:人民交通出版社.2003.
1 概 述
巖土邊坡工程改變了自然邊坡現(xiàn)狀,會對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成不利影響,在環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格的今天,邊坡工程增加生態(tài)環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容是非常重要甚至是強(qiáng)制性的。其中邊坡植被防護(hù)作為巖土工程生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要部分,在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了良好的效果,且開始逐漸取代傳統(tǒng)的圬工護(hù)坡。邊坡植被防護(hù)工程主要有以下幾類技術(shù):①階梯植被;②框格植被;③穴播或溝播;④噴播植草;⑤植生帶;⑥綠化網(wǎng);⑦土工網(wǎng)墊等。
本文將結(jié)合三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程的經(jīng)驗,重點論述噴播植草防護(hù)技術(shù)在庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程中的應(yīng)用。
2 噴播植草防護(hù)技術(shù)的特點
噴播植草是利用液態(tài)播種原理,將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑和色素等按一定比例配水混合攪勻,通過機(jī)械加壓后噴射到邊坡坡面的防護(hù)技術(shù)。由于其施工簡單、速度快,造價低且草籽成活率高,在國內(nèi)外獲得了廣泛的應(yīng)用。
3 噴播植草防護(hù)邊坡的主要功能
噴播植草作為邊坡防護(hù)措施,將極大地改善工程建設(shè)的生態(tài)環(huán)境,創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。主要功能是對巖土邊坡淺表層進(jìn)行防護(hù),通過對淺表層邊坡的加固從而達(dá)到防止雨水沖刷、控制水土流失、保持邊坡穩(wěn)定的作用。
3.1 邊坡加固作用
(1)深根的錨固作用。植物的垂直根系穿過坡體填土,錨固到深處較穩(wěn)定的土層上,能起到錨桿的作用。喬本科、豆科植物在地下0.75~1.50 m深處有明顯的土壤加強(qiáng)作用。
(2)淺根的加筋作用。植物根系在土中錯綜盤結(jié),使邊坡土體在其延伸范圍內(nèi)成為土與草根的復(fù)合材料,穩(wěn)定邊坡表層土體,起到護(hù)坡的作用。
3.2 植被的水文效應(yīng)
(1)降低坡體孔隙水壓力。植物通過吸收和蒸發(fā)邊坡土體內(nèi)的水分,降低土體內(nèi)的孔隙水壓力,從而提高了土體的抗剪強(qiáng)度,有利于邊坡土體穩(wěn)定。
(2)控制土壤侵蝕、保持水土。降雨是坡面沖刷的重要原因,降雨時植草對邊坡有明顯的保護(hù)作用,能有效降低地表徑流的流速,從而抑制面蝕及溝蝕,減小邊坡土體的流失。
3.3 改善和美化環(huán)境
植草可使被破壞的環(huán)境逐步恢復(fù),并能促進(jìn)有機(jī)物的降解,凈化空氣;植草形成的綠化帶,與周邊環(huán)境更協(xié)調(diào),與自然更接近,起到改善和美化環(huán)境的作用。
4 三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程特點及要求
(1)三峽庫區(qū)在蓄水及運行過程中水位變化頻繁,水位變幅大;
(2)受當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)條件限制,沿江地質(zhì)災(zāi)害治理區(qū)域大多土質(zhì)貧瘠,有機(jī)質(zhì)含量低;
(3)采用噴播植草防護(hù)的邊坡坡比為1∶2~1∶
3.5,坡度能滿足噴播植草的要求,無需采用網(wǎng)墊等其他額外加固措施;
(4)施工工期短,時間要求嚴(yán)格;
(5)要求邊坡盡快形成抗沖刷能力;
(6)工程位于城鎮(zhèn),對景觀、綠化要求高;
(7)成坪后不需要專門的養(yǎng)護(hù),形成穩(wěn)定生物群落并自然生長;
(8)邊坡面積較大,應(yīng)盡量降低成本,節(jié)約投資。
5 符合庫區(qū)災(zāi)害治理工程特點的噴播方案針對庫區(qū)災(zāi)害治理工程特點及要求,采用了以下的噴播方案。
(1)選用在三峽庫區(qū)能廣泛生長的草種。采用豆科和喬本科草種混播,提高耐貧瘠能力。根據(jù)庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程的特點及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,采用以小冠花為主,以中華結(jié)縷草、兩耳草、紫花苜蓿等為輔的4種草種混播。
草種以小冠花為主是因為小冠花具有以下特點:①生長年限長,其壽命可達(dá)50 a以上;②根系發(fā)達(dá),持久性強(qiáng);③覆蓋速度快,覆蓋度大,每株當(dāng)年覆蓋面積平均0.7~0.9 m2;④綠色期長,枯草期短,在南方為四季常綠草種;⑤耐貧瘠、耐寒、耐高溫、高抗病蟲害;⑥水土保持效果顯著;⑦對不同氣候及土壤的適應(yīng)性強(qiáng)。
由于小冠花耐水性較差,在水位變幅區(qū)降低小冠花草種的比例,相應(yīng)增加其他輔助草種比例,以提高植草的耐水性。 轉(zhuǎn)貼于
(2)增加黏合劑、木質(zhì)纖維素、保水劑、復(fù)合肥等噴播材料用量,并覆蓋無紡布,使草籽在噴播后立即在土壤表面形成較強(qiáng)的抗沖刷能力。三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程較多采用土石方回填,邊坡為碎石土質(zhì)邊坡,為確保草籽在初期能順利成活并生長,增加了黏合劑、木質(zhì)纖維素的用量以確保草籽在邊坡上可穩(wěn)定附著;增加保水劑、復(fù)合肥的用量以確保草籽在生長初期的養(yǎng)分及水分的充足供應(yīng)。
(3)采用多草種混播,提高耐水性、增強(qiáng)抗病、抗蟲害能力,有利于形成穩(wěn)定的生物群落。
(4)在滿足要求的前提下,優(yōu)化配方,降低成本。
(5)在邊坡滿足噴播植草要求后立即施工,邊坡清理與噴播植草同時進(jìn)行,清理一塊噴一塊,力求在最短時間內(nèi)完成,滿足工期的要求。
6 噴播施工
6.1 施工所需設(shè)備、材料及人員組成
(1)噴播機(jī):容器容量為50加侖;
(2)草籽:為中華結(jié)縷草、兩耳草、紫花苜蓿、小冠花4種混播;
(3)添加劑:黏合劑、飽水劑、木質(zhì)纖維素、復(fù)合肥;
(4)無紡布;
(5)便攜式汽油泵及連接汽油泵與噴播機(jī)容器的水管;
(6)施工人員組成:清理邊坡2人,噴播技工4人。
6.2 噴播工序及技術(shù)要求
噴播工序為:清理并平整邊坡混合草籽并噴播鋪蓋無紡布養(yǎng)護(hù)。其中清理并平整邊坡、混合草籽并噴播、鋪蓋無紡布3道工序可同時交叉進(jìn)行,以縮短工期。
各工序技術(shù)要求如下。
(1)清理并平整邊坡。在防護(hù)范圍內(nèi)要清除雜物,并對邊坡進(jìn)行平整,使邊坡達(dá)到噴播的要求。根據(jù)噴播機(jī)噴播面積對坡面進(jìn)行劃分并做好標(biāo)記,防止混噴及漏噴。
(2)混合草籽并噴播。將草籽及添加劑按一定比例配置好,依次加入并混合攪拌30 min,然后均勻噴至坡面,為保證噴播均勻,在坡面上先噴2/3的混合液,余下部分重新加滿水后復(fù)噴一次至附著均勻即可。
(3)鋪蓋無紡布。覆蓋無紡布是對噴播植草的初期養(yǎng)護(hù),在草籽未萌發(fā)前可起到防沖刷、保水、保溫的作用。無紡布應(yīng)采用鐵絲或竹釘固定,四邊用土壓好,防止風(fēng)吹開。
(4)養(yǎng)護(hù)。在草籽萌發(fā)前期,應(yīng)根據(jù)土壤濕度的變化多澆水,保證種子萌發(fā)所需水分,在種子發(fā)芽后,根據(jù)發(fā)芽情況適當(dāng)澆水至其自然生長,形成穩(wěn)定的生物群落。至此,養(yǎng)護(hù)工作基本完成,只需定期清除雜草即可。
7 工程效果及經(jīng)濟(jì)、社會效益
(1)由于施工機(jī)械化程度高,邊坡的噴播植草可迅速完成,從而大大降低成本,僅為圬工護(hù)坡的10%~20%。
(2)噴播植草所用附加材料大多數(shù)為易分解材料,對環(huán)境無污染;且植草邊坡與周圍環(huán)境相融合,能美化城鎮(zhèn)景觀。這是傳統(tǒng)圬工護(hù)坡所不及的。
現(xiàn)行《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)作為一本國標(biāo),冒昧地說,編制質(zhì)量很難稱為上乘。有些內(nèi)容因地方及個人經(jīng)驗等原因尚欠推敲,有些內(nèi)容參考了其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引用不當(dāng),有些內(nèi)容隨著工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步已經(jīng)過時需要更新。本文中筆者結(jié)合自身工程實踐經(jīng)驗,就規(guī)范使用過程中存在著較大爭議的若干規(guī)定談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
2規(guī)范適用范圍
規(guī)范第1.0.3條規(guī)定:本規(guī)范適用于……邊坡工程,也適用于巖石基坑工程。實際上,邊坡與基坑在形態(tài)及使用條件上存在著很大差別:(1)在形態(tài)上,邊坡從地表向上開展,而基坑則向下開展;邊坡大多是有一定坡度的,而基坑大多是垂直開挖的;邊坡平面形狀通常是開放的,呈不規(guī)則單邊型,而基坑平面形狀通常是封閉的;邊坡規(guī)模可能非常大、高度很高,而基坑規(guī)模、深度通常是有限的。(2)基坑工程中受保護(hù)的建構(gòu)筑物、管線等通常位于坡頂,而邊坡工程中大多位于坡腳、部分位于坡頂。(3)基坑幾乎都是臨時性的,使用過后要回填(不回填的一般則視為邊坡),而邊坡大多為永久性的,有些是臨時性的,但使用過后也不需回填,往往被挖除。(4)地下水及地表水的處理對邊坡及基坑來說都非常重要。在基坑開挖范圍內(nèi)有豐富地下水的地區(qū),基坑支護(hù)往往是以處理地下水為核心展開的。在地下水處理方式上,邊坡通常以疏為主,要將坡體內(nèi)的水排泄出來,通常是從邊坡上面向下方排水;而基坑以堵為主,通常要將地下水?dāng)r截于基坑之外,要防止基坑開挖過程中水土流失量過大對周邊環(huán)境造成沉降等不良影響,通常是從基坑內(nèi)向上面排水。(5)邊坡可能是土石方開挖形成的,也可能是土石方填筑形成的,而基坑幾乎都是開挖形成的。(6)邊坡開挖范圍內(nèi)的巖土層,大多以坡積土、殘積土及風(fēng)化巖為主,土質(zhì)較好,而基坑開挖范圍內(nèi)的土層大多以填土、沉積土及殘積土為主,土質(zhì)較差;邊坡工程主要處理對象為土和巖石,基坑工程處理對象主要為土。因形態(tài)、條件、使用要求及目的不同,邊坡與基坑在支護(hù)方法上存在著較大差別,如毛石擋土墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻、衡重式擋墻、柱板式錨桿擋墻、加筋土擋墻等填方邊坡中常用的擋土形式以及錨桿格構(gòu)式擋墻、方樁、抗滑樁等,基坑工程中幾乎都用不到,而基坑工程中常用的止水帷幕、內(nèi)支撐、水泥土重力式擋墻及型鋼水泥土墻、沉井沉箱、地下連續(xù)墻、咬合樁等支護(hù)方法、構(gòu)件或工藝,邊坡工程中幾乎也不用。規(guī)范是針對邊坡工程編制的,里面的很多條款都不適用于基坑工程,“適用”一詞不合適,宜修改為“可供巖石基坑參考”。規(guī)范將適用范圍擴(kuò)大到巖石基坑似已不妥,而規(guī)范正在修編,征求意見稿中擬將其適用于不分巖土類型的基坑,似乎更為不妥。
3邊坡使用年限
規(guī)范中把使用年限超過2年的邊坡定義為永久性邊坡,不超過2年的邊坡定義為臨時性邊坡。這條十多年前的規(guī)定也許該需要修改了。十多年前的建設(shè)規(guī)模及邊坡使用要求與現(xiàn)在不可同日而語:(1)現(xiàn)在很多大型山地項目是分多年(很多分為2~5年)分期開發(fā)的,工程建設(shè)最初的場平階段,將產(chǎn)生大量臨時邊坡,使用期都可能超過2年,隨著不斷開發(fā),這些臨時邊坡在項目建設(shè)過程中將逐漸消失;(2)隨著舊城改造范圍的不斷擴(kuò)大,有些位于邊坡上下的建筑物逐漸要拆遷,邊坡只需要服務(wù)幾年;(3)填海造陸工程往往耗時數(shù)年,所需填料如采用開山土石方,往往需要在土源區(qū)修建道路,道路兩側(cè)可能會產(chǎn)生大量邊坡,顯然,這些道路邊坡的使用年限并不會很長;(4)很多超大型及巨型基坑服務(wù)期也都可能超過2年。如果這些臨時邊坡都按永久性邊坡處理,有些浪費了。故以2年為永久性邊坡及臨時性邊坡的劃分標(biāo)準(zhǔn)似已過時,建議提高到5年。永久性邊坡與臨時性邊坡的區(qū)別主要有:(1)永久性邊坡要增加防腐蝕、防老化、防變形、保持排水暢通等不少耐久性措施,臨時性邊坡通常不需要;(2)永久性邊坡安全系數(shù)通常要高一些;(3)永久性邊坡通常要采取一些利于以后檢查維修的措施,以及盡量采取使邊坡觀感美觀一些的作法,臨時性邊坡通常不需要。臨時性邊坡不采取或采取一些簡單的耐久性措施,通常能夠使用五、六年,安全度不會顯著降低,但可顯著降低工程造價,且方便于工程建設(shè)。
4幾個術(shù)語的定義
規(guī)范對有些術(shù)語的定義尚需要在語法及遣詞用句上多加推敲,現(xiàn)舉兩例。(1)第2.1.6條對錨桿的定義為:將拉力傳至穩(wěn)定巖土層的構(gòu)件。按此定義,抗拔樁也可稱為錨桿?(2)第2.1.25條對坡頂重要建(構(gòu))筑物的定義為:位于邊坡坡頂上的破壞后果嚴(yán)重的永久性建(構(gòu))筑物。那么,位于邊坡坡頂上破壞后果嚴(yán)重的臨時性建(構(gòu))筑物算不算坡頂重要建(構(gòu))筑物?《術(shù)語工作原則與方法》[3]規(guī)定,術(shù)語的選擇與構(gòu)成應(yīng)符合6項要求:①單名、單義性,即一個概念只由一個術(shù)語來表示、一個術(shù)語只表示一個概念;②顧名思義性,即術(shù)語應(yīng)能準(zhǔn)確扼要地表達(dá)概念的本質(zhì)特征;③簡明性;④派生性,即術(shù)語應(yīng)便于構(gòu)詞;⑤穩(wěn)定性,即使用頻率高、范圍較廣、已經(jīng)約定俗成的術(shù)語,沒有重要原因,即使是有不理想之處,也不宜輕易變更;⑥合乎本族語言習(xí)慣。這些原則在本規(guī)范中有時沒有得到很好地落實。不僅本規(guī)范,別的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中也存在著這種現(xiàn)象。其實,其他相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)定義的術(shù)語,如果沒什么大的問題,無需再行定義。
5規(guī)范適用高度及邊坡安全等級劃分
規(guī)范第1.0.4條規(guī)定了本規(guī)范適用高度,即巖質(zhì)邊坡30m以下,土質(zhì)邊坡15m以下。第3.2.1條制訂了邊坡工程安全等級表,把邊坡安全等級劃分為一、二、三級。該表存在2個缺陷:①高度上限過時了;②表中存在著缺項,如20m高破壞后果不嚴(yán)重的III類及Ⅳ類巖質(zhì)邊坡,或12m高破壞后果不嚴(yán)重的土質(zhì)邊坡,安全等級按該表無法確定。第一個問題以深圳地區(qū)為例。近些年,隨著城市建設(shè)用地越來越少及高檔住宅項目建設(shè)需要,山地住宅項目越來越多,產(chǎn)生大量的高挖方及高填方邊坡,筆者近幾年每年都會接觸到十來個超過上述高度的工程。從公開發(fā)表的論文來看,全國很多地區(qū)都有這種趨勢。正在修編的《巖土錨固與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》已經(jīng)把上限定為40m,筆者認(rèn)為比較適合當(dāng)前形式,建議本規(guī)范采用。結(jié)合《巖土錨固與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》修訂版,筆者建議的安全等級劃分(表略)安全等級按照從一級到三級的優(yōu)先順序評定。與本規(guī)范的安全等級表相比,表1中①把破壞后果的嚴(yán)重程度作為最重要的邊坡評級條件,破壞后果很嚴(yán)重時,不分邊坡類型及高度,安全等級均定為一級;嚴(yán)重時,安全等級除一級外均定為二級;不嚴(yán)重時,安全等級除二級外均定為三級;②考慮到了邊坡高度及不同巖土類型;③適用于所有狀況的邊坡。筆者還建議,高度超過不同類型上限高度的邊坡以及破壞后果極嚴(yán)重、環(huán)境和地質(zhì)條件特別復(fù)雜的邊坡,定義為超一級邊坡,按規(guī)范中相關(guān)規(guī)定處理,如安全系數(shù)進(jìn)一步提高,召開專家論證會等。
6塌滑區(qū)范圍估算公式
規(guī)范第3.2.3條規(guī)定用式(1)估算塌滑區(qū)范圍,作為坡頂有重要建筑物時邊坡安全等級確定條件(式略)式中:L為邊坡坡頂塌滑區(qū)外緣至坡底邊緣的水平投影距離;H為邊坡高度;θ為邊坡的破裂角,對于土質(zhì)邊坡可取45°+/2,為土體的內(nèi)摩擦角。筆者建議取消該公式:①該公式以假定邊坡直立為前提,與大多實際工程不符;②塌滑區(qū)范圍應(yīng)由整體穩(wěn)定結(jié)果估算,式(1)估算結(jié)果過于粗略。
7坡率法適用范圍
規(guī)范第3.4.4條規(guī)定了坡率法不適用于一級邊坡。筆者認(rèn)為很多一級邊坡,坡率法仍是首選方案?,F(xiàn)舉兩例:(1)深圳LNG石巖站邊坡,坡腳到山頂最高約37m,反坡為規(guī)劃建筑用地。自然邊坡坡率約1∶1.6,上半部分表層2~3m厚為坡積層,以下為殘積層及風(fēng)化巖;近坡腳處強(qiáng)風(fēng)化巖出露。坡積層松散,在雨水作用下,發(fā)生過多次局部表層塌滑。設(shè)計采用坡率法治理,將坡積層全部挖除,表面設(shè)置骨架粱植草綠化。削坡土填筑場地,場地標(biāo)高提高后邊坡高度降低近2m。削坡后坡率約1∶2,穩(wěn)定計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。該邊坡如采用支護(hù)措施,如錨桿格構(gòu)或抗滑樁等,費用高,且表層塌滑很難根治。(2)深圳洋疇灣花園為山地住宅項目,東側(cè)場地內(nèi)距離用地紅線15~30m有高12~19m自然邊坡,原設(shè)計在紅線處設(shè)置擋土墻,在邊坡與紅線之間填11~17m厚土方,在填土上打設(shè)工程樁,如采用擋土墻等支護(hù)措施,安全性差、費用太高。遂對填土邊坡分級放坡,每級坡率為1∶1.5、坡高6m,坡腳設(shè)置2m高護(hù)腳墻,坡面綠化,坡面上設(shè)置挖孔樁,建筑物采用高樁基礎(chǔ)。整體方案工程造價低且安全可靠。
8黏結(jié)強(qiáng)度特征值
規(guī)范中表7.2.3給出了巖土體與錨桿錨固體的黏結(jié)強(qiáng)度特征值,在條文說明中解釋了特征值是根據(jù)地方經(jīng)驗及參考有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定的。筆者一直反對“黏結(jié)強(qiáng)度特征值”這一概念,認(rèn)為其沒有物理意義,錨桿或土釘抗拔力、樁側(cè)阻力等所有因構(gòu)件與巖石或土黏結(jié)或摩擦產(chǎn)生的阻力均不存在“特征值”這一概念。本規(guī)范是國內(nèi)最早提出“黏結(jié)強(qiáng)度特征值”這一概念的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但并沒有給出其定義,也沒見其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出過定義。而且,黏結(jié)強(qiáng)度特征值是怎么來的,也沒見過有關(guān)試驗的報道,工程中通常都是把極限黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以一定的安全系數(shù)得來的,本規(guī)范提供的特征值也是同樣方法。如果都是根據(jù)極限黏結(jié)強(qiáng)度來的,那么直接使用極限黏結(jié)強(qiáng)度就好了。本規(guī)范修編征求意見稿不再使用這一概念,值得鼓勵。
9邊坡坡率允許值
規(guī)范第12.2.1條及12.2.2條規(guī)定了不同土質(zhì)及不同巖體類型在邊坡不同高度時的放坡坡率允許值。這些數(shù)據(jù)是多年工程經(jīng)驗的總結(jié),放在規(guī)范中用于指導(dǎo)工程實踐似乎無可厚非。但是,如果按表中坡率,邊坡高度不同時安全系數(shù)不同,邊坡越高安全系數(shù)越低,邊坡較低時安全系數(shù)又偏大;全國各地巖土性狀差別極大,表中數(shù)據(jù)并非在全國各地都適用;邊坡較高時達(dá)不到規(guī)范第5章要求的穩(wěn)定驗算安全系數(shù),即與第5章規(guī)定相互矛盾。現(xiàn)在,計算機(jī)已是日常工具,計算一下整體穩(wěn)定性是對設(shè)計者最基本的要求,各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及各地區(qū)工程建設(shè)管理規(guī)定也是這么要求的。因此,不管表中數(shù)據(jù)是否穩(wěn)妥,這種查表設(shè)計方式已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代工程建設(shè)及工程管理的需要,如果認(rèn)為這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)還具有指導(dǎo)意義,可放在條文說明中供使用者參考。
10錨桿錨固長度規(guī)范
附錄C.2錨桿基本試驗一節(jié)提出:基本試驗主要目的是確定錨固體與巖土層間黏結(jié)強(qiáng)度,為使錨固體與地層間首先破壞,可采取減短錨固長度(錨固長度取設(shè)計錨固長度的0.4~0.6倍)的措施。這是十分危險的作法。很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》、本規(guī)范條文說明等,都已經(jīng)指出錨桿錨固力是有錨固長度效應(yīng)的,即黏結(jié)應(yīng)力的分布沿錨固段全長是不均勻的,能夠發(fā)揮錨固作用的黏結(jié)應(yīng)力分布長度是有一定限度的,平均黏結(jié)應(yīng)力隨著錨固段長度的增加而減少;較短的錨固段能夠充分調(diào)動黏結(jié)強(qiáng)度,但隨著錨固段長度的增加,能夠調(diào)動的平均黏結(jié)強(qiáng)度減少。因此,如果基本試驗中錨固段長度短于設(shè)計長度,試驗結(jié)果將得到偏高的黏結(jié)強(qiáng)度,再用于設(shè)計時,會得到偏高的、實際工程達(dá)不到的承載力設(shè)計值,從而導(dǎo)致工程安全度降低。所以,基本試驗的錨桿錨固段長度是不能低于設(shè)計長度的!
11錨桿驗收試驗
規(guī)范附錄C.3錨桿驗收試驗章節(jié)提出3條:(1)驗收試驗錨桿的數(shù)量取每種類型錨桿總數(shù)的5%;(2)試驗荷載值對永久性錨桿為1.1ζ2Asfy(ζ2為工作條件系數(shù);As為錨桿桿體截面積;fy為桿體材料抗拉強(qiáng)度設(shè)計值);(3)當(dāng)驗收錨桿不合格時應(yīng)按錨桿總數(shù)的30%重新抽檢,若再有錨桿不合格時應(yīng)全數(shù)進(jìn)行檢驗。第三條規(guī)定直接導(dǎo)致很多地區(qū)不敢、也無法使用規(guī)范。因規(guī)范沒有給出合格標(biāo)準(zhǔn),按總數(shù)5%驗收后,無法判定合格或不合格;按總數(shù)30%重新抽檢后(及按全數(shù)檢驗后),合格不合格還是不知道,且不合格該如何處理也不清楚。第二條規(guī)定不按錨桿設(shè)計承載力、卻按錨桿桿體材料強(qiáng)度來檢驗驗收,即使驗收合格,能不能達(dá)到錨桿設(shè)計承載力要求,還是不知道。如果按通常作法,以試驗結(jié)果平均值能否達(dá)到設(shè)計值作為合格驗收標(biāo)準(zhǔn),因為第二條規(guī)定了最大試驗荷載即為驗收標(biāo)準(zhǔn),如果有一條錨桿檢測結(jié)果達(dá)不到驗收標(biāo)準(zhǔn),則會導(dǎo)致5%、30%及100%數(shù)量錨桿的檢驗結(jié)果的平均值均達(dá)不到,則工程驗收不合格。因此,擴(kuò)大抽檢30%及100%數(shù)量沒有實際意義。而且,按100%數(shù)量檢測所花的工程費用,可能還不如重新返工劃算。按《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》等相關(guān)驗收規(guī)范及各地政府有關(guān)規(guī)定,產(chǎn)品應(yīng)分檢驗批進(jìn)行檢驗,如果檢驗不合格,應(yīng)該先按原來的檢測方法或準(zhǔn)確度更高的檢測方法擴(kuò)大比例抽檢,數(shù)量一般為原檢驗批檢測不合格數(shù)量的1~2倍。如仍不合格,則要求設(shè)計者復(fù)核能否降低標(biāo)準(zhǔn)使用,即讓步接收,如不能,最后再行返工等處理。本規(guī)范應(yīng)按這些原則編寫。
12其他