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中图分类号: U213.1+3文献标识码:A 文章编号:
工程概况
本工程的主楼,地面以上有24层,建筑物总高为130.6m。地下室有三层,基础埋置在地面以下一11.47m。地下室的底板为1.5m厚的钢筋混凝土结构,坐落在断面0.5m×0.5m、长度为33m、送入地下10 m的38 6根预制钢筋混凝土桩及28根钢管桩上。地质以亚黏土夹粉细砂为主。主楼全部荷载通过箱形基础传递到桩基上。
地下室长60 m、宽40 m,深度在设计室内地坪以下12.67m。外墙采用地下连续墙结构,墙厚为60 cm,墙深17.5m,周长为200 m,划分34个槽段施工。地下连续墙槽段施工时采用钻抓法成槽工艺。地下连续墙顶面下设置两道刚度较大的图梁,与地下室内的支撑板墙连接在一起;施工时形成具有足够刚度的水平框架支撑,通过横向八道(七道断面宽度55cm,一道断面宽度1m)、纵向两道(断面宽度85cm)、深7m(从顶板一4.17m以下至底板)的支撑板墙把整个结构分成27个区格。地下室框架支撑—圈梁与内隔墙均采用敞开式逆作法施工。从顶板底面开始由上向下分阶段开挖,并浇筑纵横支撑隔墙(包括圈梁)及底板,然后在底板上完成底层支撑结构及在区格内向上施工。
总工方案选择
本工程主楼建筑不同于一般民用高层建筑,它的层高高、跨度大、楼面使用荷载也大,特别是要在软弱土层中开挖这样深的基坑,施工难度较大。工程南侧紧临市内交通干道延安东路、不能因开挖基坑而影响车辆的正常行驶,也不能损坏路面下的各类管道而造成危害;西侧,黄陂路下面有大量给排水管、煤气管、电缆等,也不能幽基坑的开挖引起地面沉降而变形破裂。为此,对主楼地下室的基坑施工方法曾进行过几种方案的比较。
经设计、施工、建设等单位多次讨论,认为采用地下连续墙作为施工时的围护结构,并采用逆作法利用地下家内隔墙作水平支撑的基坑开挖施工方案,是比较恰当的。采用地下连续墙的目的首先是满足主楼基础开挖的需要,随着基坑的挖深,其承受的侧向土压力将逐步增加。为了减少变形,保证墙体强度和刚度要求及施工的安全,采用逆作法施工内部结构。地下连续墙是主楼地下结构的外墙,起着铁水和防渗的作用。人防结构建成后,还将承受由冲击波引起的特殊荷载。
以地下连续墙作为围护结构及利用地下室内隔墙,作水平支撑的敞开式逆作法施工方案选定后,着重设计两条栈桥的承载能力;计算土方开挖;规划钢筋、模板吊装及混凝土运送机械、车辆运输等问题。为了缩小栈桥的支承间距及不使横向水平支撑承受垂直荷载,马道架设除了利用结构本身的4600钢管桩外,还在⑤,⑦,⑩,⑩轴墙的跨中设了12根∮400的钢管桩。使栈桥满足丁施工荷载的要求。栈桥以导梁(1.5m×1.5m)作受弯桁架,以钢制路基箱作桥面。其荷载经传递由桩基承受。
施工实施
根据设计要求,地下连续墙的水平支撑框架(即地下室的内墙)按逆作法进行施工,分四个层次进行。
(1)土方开挖。第一层开挖采用1m3斗容量的反铲挖土机。为防止桩基横向位移,必须对称挖土,内西向东出土,包括地下墙外侧斜坡土方。开挖深度为4.38m(即标高-1.92~-6.30 m),土方量V1=11851m2。第二层土方开挖深度为3.62m(标高-6.30~-9.92m),Vz=8122m3。第二层土方开挖深度为3.23m(挖到底层标高~13.15m),V3=7500m3。第二层、第三层土方采用W—1001吊车在两条栈桥上,分格抓土并装入卡车外运。
(2)井点降水。在连续墙外侧采用轻型井点降水4m。共打设160根井点管,井点间距为1.2m,并管全长7m,设置一台真空泵与四台射流泵抽水,效果良好。在基坑内部布置两套(共76根)线状分布的井点。通过墙内外的井点降水沿周围200 m地下墙起封闭作用,第一层和第二层结构制作时,地基始终保持干燥状态。
(3)道木及砂垫层铺设。为了减少钢筋混凝土板墙浇筑时,自重压力对地基产生的沉降,在每道板墙结构下各做3.o m宽的砂垫层。第一层板墙高1.54m,砂垫层厚30cm,第二层板墙高3.44m,砂垫层厚50 cm。见图6—4l。砂垫层铺设时用乎扳振动器分层洒水振实,其干重度均满足y>15.6kN/m3的要求。作用,第一层和第二层结构制作时,地基始终保持干燥状态。
(4)施工栈桥架设。在第一层结构制作完毕并达到设计强度后,在⑤一⑦、⑩一⑩墙间架设了两条栈桥。每条栈桥长56m、宽6m,沿栈桥纵向铺设两条厚钢板带,宽2m,厚15mm,并隔一定距离焊防滑钢条,确保运输作业安全。
(5)混凝土施工技术措施。本工程采用商品混凝土,框架板培及底板混凝土强度等级均为C30。底板分东、西两大块浇筑,中间留一条宽0.85m、厚1.5m的后浇带。其混凝土强度等级为C35并需掺加膨胀剂,使两条施工缝处,不产生收缩缝并防止渗水。混凝土入仓采取泵车布料;浇灌底板采取分层滚浆的施工方法。由于结构复杂、面积大、预埋件及门洞多,故整个结构设置了水平方向和竖直方向的施工缝。
施工控制技术
逆作法施工在结构制作中采取若干保证工程质量的技术措施:①上、下层交接面处在其两侧的外模制作成喇叭口的斜模板,待混凝土浇筑达到设计强度后,再将斜口牛腿混凝土凿去,以保持墙面平整,接续混凝土垂直可靠。②第二层结构(h=3.44m)边柱混凝土浇捣与第一层交界处混凝土振捣密实,先在第一层边柱位置上预埋∮250铁管41根,在QL2圈梁上边柱位置旁也预埋∮250铁管24根。③为了提高墙的整体性和抗剪强度,水平施工缝沿缝全长做成齿槽状,并将结合面凿毛,清洗于净。④上层培身底部立筋应伸出底面,插入砂垫层中,长度为10d以及25d,纵向也需相互错开,以利下层钢筋句亡层钢筋焊接。在浇捣下层混凝土时,在侧模上每隔一定长度临时留孔,浇振完毕即可封闭。⑤为了改善新旧混凝土的结合,在施工缝处采用了两台振捣混凝土的方法。既能振捣密实,灶强度赂有提高(6%左右)。⑥底板后浇带施工。根据二次振捣混凝土的经验,先进行接缝凿毛、清理及刷浆,然后分三层采取二次振捣混凝土方法浇捣井加强了养护.结果,没有出现混凝土收缩缝隙。经上述混凝土施工技术措施的实践,不但解决了由于分阶段逆作而可能产生的各种问题,而且,由于接缝振捣密实,节省了大量的压浆费用。
结语
由于地下连续墙的支护作用,深基坑的挖土不影响邻近建筑物、地下设施、管道的安全,对解决城市密集建筑群中的施工特别有效。通过采用地下连续墙作围护结构并利用纵横隔墙,在土方开挖时期成为支撑框架,起到了永久性结构与临时性结构相结合的作用,既节约了投资,又减少了施工工序,加快了施工速度,缩短了总工期。
参考支献:
赵红鹰,李晋锋,蔡英康. 深基坑的支护设计与施工[J]. 科技情报开发与经济. 1999(01):30-31.
[关键词]岩质边坡支护;板肋式锚杆挡墙;逆作法
中图分类号: C93 文献标识码: A
Lessons learned from recent three construction accidents on rocky slopes
WangChen
CCDI international design and consulting (Shenzhen) Co., Ltd. Chongqing branch
Abstract:The lessons of three accidents that took place in the construction of supported rocky slopes are reported. The project overview, original design, cause of the each failure and the post-failure remediation measures are descried in details.
Keywords: Supported rocky slope; ribbed-plate-assembled-rods anchored retaining wall; inverse construction
0引言
在山地地区,较为平坦的建设用地尤为匮乏,大量建设项目用地均或多或少含有边坡或与之相接,使得边坡开挖与支护成为山地地区结构设计与施工的常有内容。而因地产开发建设周期紧张,边坡现场施工往往不能严格按照设计文件要求进行,不少建设、监理单位对此也疏于监管,导致近年来边坡工程事故频发,轻则财产损失、工期延误,重则人员伤亡、追究法责。本文对笔者所经历过的几次典型边坡项目工程事故与处理进行详尽介绍,分析事故原因,提出处理方案,给出总结建议,以期对类似工程的设计与施工提供参考和帮助。
1重庆某滨江住宅区项目岩质高边坡塌方事故处理
1.1工程概况:
该边坡最高高度15.7m,为高边坡。根据地勘报告分析:边坡岩性主要为泥岩,局部有砂岩,中风化岩体类别为Ⅲ类,采用赤平投影分析,该边坡为顺向坡,其稳定性主要受岩层结构面控制,经计算,边坡稳定系数0.815,边坡不稳定,直立开挖边坡可能沿岩层层面产生滑塌。地勘报告提出:岩体破裂角取38°,边坡岩体等效内摩擦角取50°,建议采用放坡处理方案,坡率取1:1.3,若无放坡条件,建议采用板肋式锚杆挡墙进行支挡,锚杆挡墙施工采用逆作法,分级分段施工。
1.2设计方案:
该处边坡无放坡条件,故采用板肋式锚杆挡墙,岩石侧压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算,各计算参数均取地勘报告建议值,并强调应采用“逆作法”分级分段并跳槽施工。
1.3事故回放:
在挖方过程中,坡顶上部出现裂缝,并于不久后发生一次小型垮塌;后停工观察一段时间后,继续挖方,导致裂缝逐渐增大并最终发生一次中型塌方,无人员伤亡,现场施工支架被破坏。
1.4原因分析:
事发后,业主单位迅速组织市内岩土、地勘方的专家与设计、施工、监理各方的项目负责人组成事故处理小组开展工作。根据现场人员对项目施工情况的回顾描述与书面记录,相关各方一致认为产生该垮塌事故的主要原因为:①该边坡稳定性受岩层结构面控制,而现场开挖临时坡率较大,施工过程中未严格按照分段跳槽、逆作法施工;②施工期间正值春夏季节雨水较多,层面间的软弱夹层被雨水浸泡后迅速软化,从而造成边坡滑体沿岩层结构面顺层滑塌。
1.5处理方案:
经对现场情况进行仔细分析后,设计方提出改用桩锚支挡结构体系[1],如图1所示。并按如下措
图1桩帽结构体系切坡施工顺序
施进行处理:
(1)在坡底危险区域设置显著标志并安排专人值守,以保证坡下人员活动安全;
(2)清除尚未塌落但已与母体分离的孤石危岩,并在坡顶做好监测和排水工作,防止可能发生的后续塌方;
(3)在保留坡脚岩体、维持边坡稳定的同时,优先施工竖桩,待竖桩浇筑成型后再从上至下分层施工锚杆;
作者简介:王晨,本科,工程师,国家一级注册结构工程师,Email:.cn。
(4)在将上部岩体支挡稳定后,再对坡脚岩体按逆作法施工,分段开挖的同时分级制作锚杆直至边坡底部;
(5)从边坡临空面向岩体内开槽,绑扎挡板钢筋并浇筑成型,完成施工。该方案经事故处理小组审议,由各方讨论后一致通过。该挡墙早已完成施工,竣工后情况稳定。
1.6总结建议:
(1)边坡工程实际情况复杂,必须具体情况具体对待,设计方应尤其重视设计交底,将设计思路与注意事项向建设、施工、监理等单位详细阐明,勤跑工地,当发现不利征兆时应及时作出预判处理。
(2)施工技术方案应在认真领会设计意图的基础上制定,对于危险性较大的分部分项工程(如高边坡、深基坑)尚应编制安全专项施工方案,并提交专家论证通过后严格实施。
(3)当地勘报告揭示或现场开挖发现岩层间存在软弱夹层时,应重点关注并减轻降水对岩质边坡稳定性造成的不利影响。
2重庆某山地温泉项目岩质边坡塌方事故处理
2.1工程概况:
该边坡最高高度12.1m,由赤平投影图分析可知,边坡倾向与岩层倾向反向,为逆向坡,对边坡稳定性影响小;裂隙J1、J2均与边坡倾向呈大角度相交,大于30°,对边坡稳定性影响小;但岩层层面与裂隙J2的交线与边坡倾向呈小角度相交,小于30°,对边坡稳定性不利,易形成楔形体崩塌掉块破坏,但倾角较缓(仅39°),垮塌可能性较小。详见图2。
图2 含拟建边坡位置的赤平投影图
注:当夹角≥30°时,边坡稳定性由岩体强度控制。
根据边坡不同高度,建议采用重力式挡墙、锚杆挡墙进行支护。
2.2设计方案:
高度较低部分边坡采用重力式挡墙,高度较高部分边坡采用板肋式锚杆挡墙,岩石侧压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算,各计算参数均取地勘报告建议值,并强调应采用逆作法分级分段施工。后经建设方要求,为保证挡墙完成立面效果一致,将原设计为重力式挡墙的部分亦改用板肋式锚杆挡墙。
2.3事故回放:
边坡在锚孔钻进过程中,发生局部垮塌,幸未伤人。现场施工支架被破坏,垮塌岩体尚未处理,其余部分仍存在下滑可能。
2.4原因分析:
经施工、监理、业主单位对现场施工情况的描述与记录,与会各方均认为产生该垮塌事故的原因有三:①实际施工时因场地原因产生放线误差,导致边坡实际走向发生改变,与裂隙J2的夹角已接近(甚至部分区段已小于)30°,边坡稳定性实际上已由裂隙J2产生的岩石压力控制。详见图3。
图3 含实际开挖边坡位置的赤平投影图
②施工过程中未按照分段跳槽逆作法施工,而是采用大型机械一次性开挖到坡底,甚至有局部岩体呈悬空状态,从而造成上方岩体突然塌方;③为提高钻进速度、减少钻头损耗,锚杆钻孔中大量采用水钻,水浸入岩层内部,使边坡设计参数明显降低,更加剧其不稳定。
2.5处理方案:
(1)清除有垮塌危险的岩体,做好边坡坡顶监测和应急预案,一旦发生险情,现场人员应尽快撤离、避免伤亡;
(2)已垮塌边坡高度较低,且已不宜进行钻孔施工,故改用重力式挡墙;
(3)对较高部分边坡,仍沿用板肋式锚杆挡墙进行支护。因现状已不具备采用逆作法的施工条件,故采取按稳定坡率分台堆积沙袋的措施反向加载,先保证边坡稳定,再模拟逆作法的施工条件进行分级施工;
(4)支护设计中将侧向岩石压力按外倾软弱结构面公式进行复核,取较大值,破裂角取裂隙J2的视倾角,并适当增加锚固段深度;
(5)将水钻成孔改为干钻成孔,以减少渗水对岩体内部结构的不利影响。该挡墙目前已完成施工,竣工后情况良好。
2.6总结建议:
(1)将赤平投影图中裂隙或外倾结构面与边坡走向的夹角控制范围适当扩大,即:考虑到地勘野外作业误差(虽误差允许值有限,但不排除个别实际误差较大的情况)、地形复杂与施工偏差等因素,将控制夹角扩大到35°:将与边坡走向间夹角小于35°的裂隙或外倾结构面均认定为可能滑动面,按照几种破坏模式分别计算岩土压力后取包络值进行设计[2]。
(2)严格按照逆作法进行锚杆挡墙的施工;
(3)对于强度较低岩层,尽量采用干钻工艺,避免水钻工艺对岩层的侵蚀与软化。
3重庆某公园地产项目岩质边坡超开挖处理
3.1工程概况:
该项目背靠一山顶公园,与公园接壤一侧的用地红线位于半山腰,为使建设用地较为平整,需将山腰以下部分山体作适当挖除,从而形成高约10m的岩质边坡。
3.2设计方案:
因岩质边坡完整性较好,无外倾结构面与顺层裂隙,根据地质勘察报告建议,采用板肋式锚杆挡墙进行支护。
3.3现场情况:
由于场地岩层埋深较浅,开挖困难,故土石方平场时采用埋药爆破和大机械开挖,造成拟施工挡墙背后岩体被超开挖,超出设计定位线(即用地红线)近2米,为不超红线,必须对该情况予以处理。
3.4问题分析:
(1)由于该部分岩体已被挖除,无法实施钻孔和注浆工序,故该部分锚杆无法形成锚固体,并造成锚筋外露;
(2)如采用抛填,则填料的自由下落与自重下沉,除对锚杆施加一个弯曲荷载外,锚杆下部的土体将脱离锚杆而使其悬空,锚杆自身自重也将产生弯曲,这些不利因素均将影响锚杆的受力性能;
(3)此时挡墙受力情况近似于平行墙间填土,由稳定直立的岩石坡面与挡墙的肋柱-面板形成两道近似平行的刚性墙,其相互距离在库仑破裂面范围内,其土压力属于静止土压力,与按照古典土压力理论计算出来的土压力在分布及总值上都完全不同,不能保证原设计计算合理与结构安全。
3.5处理方案:
(1)要求现场向设计方提供超开挖的准确距离测定值;
(2)按照平行墙间填土理论对锚杆、肋柱、挡板进行验算或修改;
(3)对该部分外露锚筋采取防腐处理和保护措施:a.防腐处理:对外露锚筋采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹防腐,其层数≥ 2层;b.保护措施:在锚筋所在位置浇筑素混凝土肋板,即:沿每列锚筋伸出方向,开挖一道深度≥300mm、宽度 300mm的基槽,再沿每列锚筋竖向分布方向浇筑一道厚度为 200mm的 C20素混凝土肋板。肋板至少应嵌固于完整岩层标高下 300mm,肋板顶标高为每列锚筋最上面一排之标高再往上 200mm标高处。填土时在肋板两侧同时回填,以保证肋板结构安全和避免出现裂缝;
(4)若现场实施(3)条措施存在一定困难,也可增加锚杆抗弯刚度(如采用直径≥300mm的锚杆,主筋沿周边配置),以承受因填土出现的弯曲应力,并设置一定的斜向支撑,防止挠曲破坏,且在填土施工时仔细夯实锚杆下部填土,最好在上下锚杆间采用片石码砌,防止沉降。该挡墙目前已完成施工,竣工后情况良好。如图4所示。
图4岩质边坡超开挖部分处理方案示意图
3.6总结建议:
(1)平场施工应尽量按照平场图范围线进行,当临近外边界时,应注意控制爆破药量、采用小机械开挖,力争避免超开挖。
(2)当现场无法避免超开挖时,应及时告知设计方,由其根据实际情况重新确定计算模型,采取整改措施以满足受力需要。
4结语
通过以上实例我们可以得出以下几点体会:
(1)任何一个人为的疏忽和麻痹都有可能成为引发工程事故的原因,而边坡失稳垮塌所呈现出的突发性要求我们必须以严谨的作风和端正的态度来对待每一项工程。
(2)对设计意图领会不准确、未严格按照设计图纸施工是造成岩质边坡工程事故的主因。表面上“简洁、高效、节约”的施工方案,却因违背设计原理而极易导致额外的工期延误与成本花费。
(3)事故发生后的迅速处理与妥善整改对于防止后续事故发生非常重要,而这有赖于对事故发生原因进行及时、全面、准确的分析与判断。
本文囿于笔者从事工程类型与工作经验所限,仅对岩质边坡支护工程事故分析与处理作以上例举,其中若有观点不成熟之处,还望各位专家读者指出为感。
参考文献
关键词:边坡;支护;计算分析
Abstract: With the progress of modern society city continues to accelerate, the construction industry has made rapid development. With the typical engineering example, through to the general situation of the project introduction and support scheme analysis, elaborated on the engineering of deep foundation pit slope supporting scheme and its implementation effect, and demonstrate the feasibility of the method.
Key words: slope; support; calculation and analysis
中图分类号:TV551.4文献标识码A 文章编号
一、工程概况
南方某边坡原为坡地地貌,坡顶平坦,标高约为55.50~60.50m,有一12层建筑,筏板基础,地下室底板底标高约为54.60m,埋深约为5m。根据规划,在该小区围墙外10m因建设需要垂直开挖至44.80m,在该地坪标高要再向下开挖6m作地下室。由于拟建场区地坪比现有坡顶低约10.7~15.7m,再加上开挖约6m深的基坑,导致拟建场区与现有坡顶建筑物小区之间形成上部高差为10.7~15.7m的垂直永久边坡,下部深度为6m的基坑,总的最大垂直开挖深度约为22m。
拟形成的边坡为永久性边坡,坡顶10m外为12层筏板基础建筑物,且坡顶还有一污水管,因此该边坡无论采用何种支护方案,控制变形是首先要考虑的因素。
场地地貌属剥蚀低丘陵、坡地地貌,山顶地形较为平缓。场地地层分别为第四系残积粉质粘土,强风化侏罗系中统粉砂岩和中风化侏罗系中统粉砂岩,勘察期间测得地下水位埋深10.50~14.60m。
二、支护方案分析
坡体主要为坡残积土和强风化粉砂岩,砂岩,在雨水侵蚀下,粉砂岩工程地质性质变差,软化,崩解,呈散状,极易发生滑坡、崩塌等失稳现象。为了保证该边坡坡顶变形控制在允许的范围之内,必须采用合理的设计方案支护该边坡。如果采用抗滑桩+锚索支护,由于高度过大,作用于桩上的土压力极大,桩断面积较大,经济上并不合理,且锚索为柔性结构,无法解决坡顶的变形过大的问题。通过多种支护方案的比较最终确定采用椅式双排抗滑桩+4道预应力锚索支护结构型式,这样有效减少圬工数量,可以将坡顶的变形控制在允许范围之内,同时经济上也合理。
三、结构内力分析
3.1 计算模型
本次采用的椅式抗滑桩,前排桩截面尺寸为1.5 m×1. 2 m,间距为4.5m,后排桩截面尺寸为1.6m×2.8m,间距为4.5m,前、后排桩混凝土强度为C30,两排桩之间连梁截面尺寸为1.2m×1.2m。设计支护剖面如图1所示。
图1 设计支护剖面
对于该组合支护结构,抗滑桩截面刚度大,桩身的提供反力的支点中,上部4道锚索为柔性结构,而最下面一道支点的连梁靠前排桩提供反力为刚性支点,前后排桩和连梁之间为原状土体,如此复杂的组合结构采用目前的刚体极限平衡理论难以弄清结构内力和变形情况,必须采用有限元来模拟该组合支护结构。
因此本次分别采用桩锚支护模型的“m法”和有限元法分别对比计算该复合支护结构的内力和变形情况。当采用“m法”计算分析时,后排桩身下部连梁可以模拟为刚性支撑点,如果得到该刚性支撑点的水平刚度,便可以计算出简化为桩锚支护结构下后排桩的内力和变形,但无法计算出前排桩和连梁的内力和变形。采用有限元法,将前后排抗滑桩和桩顶连梁全部按照线弹性材料考虑,和结合土体内的锚索单元可计算出该组合结构前排桩、后排桩、桩顶连梁的内力和变形以及桩间及桩后土体内的应力和位移场。
3.2 参数取值
本工程涉及的计算参数分为“m”法桩锚计算模型所需要的参数和有限元计算所需要的参数,其中采用“m”法桩锚模型时,需要确定锚索的水平刚度系数和最下一道支撑的水平刚度系数,锚索的水平刚度系数按照下式计算:
(1)
——锚索水平刚度系数;——钢绞线截面积;——钢绞线弹性模量;——自由段长度;——锚索倾角。
最下一道支撑的水平刚度,考虑到桩顶连梁长度较短,变形受到前排桩顶水平变形的控制,因而该道混凝土支撑的水平刚度系数根据前排桩顶的水平承载力综合确定,本次按照《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)所规定的单桩水平承载力公式首先计算出在桩顶变形10mm时的水平承载力,再根据该水平承载力和变形之比得出该支点的水平刚度。当桩顶变形10mm时,单桩桩顶水平承载力按照下式计算:
(2)
——桩侧土水平抗力系数的比例系数;——桩身截面宽度;——桩身抗弯刚度;——桩顶水平位移系数,按规范查表确定;——桩顶水平位移,取10mm。
该支点水平刚度系数按照下式近似计算:
(3)
根据上述公式确定的“m”法计算时,锚索的水平刚度系数为11.1MN/m,混凝土连梁的水平刚度系数为798 MN/m。
3.3 计算结果对比
1)计算方法
本次对该组合支护结构按照“m”法简化计算,按照排桩+锚索支护模型计算,最下一道连梁提供的反力简化为混凝土支撑点,模拟分层开挖方式计算分析,建立计算模型。
由于该组合结构在外力作用下,与围岩(土)相互作用,其受力状态相当复杂,是一个三维空间受力问题。本次采用二维有限元法建模,并对桩、梁的轴向刚度EA 和抗弯刚度EI 进行等效,模拟双排桩、连梁、锚索和桩间、桩后土体共同作用,分层开挖施工方式进行分析计算。
2)土压力计算结果
采用“m”法简化计算,无法计算出前排桩后土压力,只能得到后排桩侧土压力。而采用有限元法,可以计算出前排桩、后排桩侧的土压力分布,计算结果见表1。
表1 “m”法和有限元法计算的土压力及支护轴力对比
关键词:土木工程;边坡支护技术;类型;应用
一、土木工程中边坡支护技术的主要类型
(一)复合土钉支护技术
复合土钉支护技术是边坡支护技术一种主要形式,不仅工期短,而且支护效果良好,在满足施工要求的基础上,还能降低施工成本,是一种集经济性和实用性于一体的支护技术。[1]复合土钉支护技术的主要优势在于,能够针对高难度的施工位置进行支护施工,根据不同的地质情况,能够采用不同的技术组合,从而达到良好的支护效果,进而提高施工项目的安全性和坚固性。在实际施工的过程中,复合土钉支护技术主要是利用土钉作为支护点,沿土钉为边坡壁提供支撑力,最终起到稳定土体的作用。复合土钉支护技术的稳定性极强,主要适用于深基坑边坡支护工程。
(二)锚杆支护技术
锚杆支护技术是由挡土墙和土层锚杆两部分构成的,其应用原理是利用锚杆将挡土墙与土层相连接,从而获得锚杆的额外作用力,进而有效固定边坡,提高边坡的承载力。在具体的施工中,支护体系的相关参数应随着挡土墙和压力和锚杆的内力进行适当的调整。该技术主要适用于处于滑坡区的边坡,对于基坑高度超过6米的边坡,则不宜采用锚杆支护技术,这是因为锚杆的支护力无法达到实际要求,很容易引起塌陷或者坍塌。
(三)悬臂式支护技术
悬臂式支护技术具有构造简单、施工方便的特点,但它对土质的要求和开挖的深度要求较高,因此,该项技术适用于土质优良、开挖深度较浅的施工项目。[2]这就需要相关技术人员在采用悬臂式支护技术之前,要对施工项目的土质情况、土壤结构进行细致的勘察,根据具体施工情况计算出开挖深度,从而决定悬臂式支护技术的使用与否。在使用悬臂式支护技术的过程中,相关技术人员应该要合理控制结构的高度与宽度,避免出现安全事故,要根据实际情况制定出科学的结构设计,从而提高边坡的稳定性和坚固性。
二、土木工程施工中边坡支护技术的应用对策
(一)制定科学、合理的实施方案
在使用边坡支护技术之前,相关技术人员要根据施工的地理位置和土质情况制定出科学、合理的实施方案,从而为确保项目施工的顺利进行提供可靠的依据和条件。这就需要技术人员要结合边坡的性质、经济因素、环境因素等,选择适宜的边坡支护技术,并要求施工人员严格按照施工要求进行施工,对于施工过程中的钻孔位置做好标记,以便在使用边坡支护技术时进行辨别。与此同时,还应该在实施方案中规范各个阶段的施工流程,在为边坡支护技术提供可靠保障的同时,还需对整个施工项目的质量进行严格把关和监督,从而全面提高土木工程的质量。
(二)准确把握基坑开挖的范围
基坑开挖是实施边坡支护技术的关键环节,由于基坑开挖会对土层造成一定的影响,所以,在进行基坑开挖之前,技术人员必须要对地质结构和土质情况进行全面的检测,从而为边坡支护技术的实施奠定良好的基础。在基坑开挖的过程中,施工人员要坚持分层、分段的原则,将开挖的土量控制在规定范围以内,严格控制基坑开挖的范围,不可自主扩大开挖范围,从而保障施工项目的安全性。[3]此外,施工人员还应该注意,要对开挖的坡面适当采取保护措施,进一步减少气候因素和自然因素带来的消极影响。
(三)及时对监测点进行地质检测
在边坡支护施工的过程中,地质检测作为其中的重要内容,对于提高边坡支护施工的质量和效率具有重要的影响。因此,相关技术人员要及时对监测点进行地质检测,一旦发现问题或者出现变化,要对施工方案进行全面分析,最终确定改进策略。地质检测不仅能够提高边坡支护的质量,而且还能创设良好的施工环境,从而减少安全事故的发生。与此同时,施工人员和技术人员要在基坑开挖的过程中关注地质条件的临界值,以便降低地质条件对边坡支护技术实施的影响,从而确保边坡支护施工的顺利实施。
关键词:水利工程;边坡支护;施工技术;探讨
水利工程利国利民,边坡开挖支护施工质量与水利工程质量密切相关,因此水利工程相关单位要重视边坡开挖支护施工质量,加大对开挖支护技术的资金投入,不断进行技术创新和利用,切实保证边坡开挖支护施工质量。本文主要介绍了边坡开挖的控制爆破技术、开挖流程以及开挖物探分析与探测,同时分析了边坡支护的施工策略,随着现代科学技术的不断发展,相信水利工程边坡开挖支护施工技术将得到进一步开发和利用,促进水利工程建设的可持续发展。
1 水利工程边坡开挖施工技术分析
1.1水利工程边坡开挖施工流程
在进行水利工程边坡开挖施工前,要进行技术交底工作,让相关工作人员熟悉和掌握水利工程边坡开挖施工工序。通常情况下边坡开挖流程主要有三点:
1.1.1 做好边坡表层植物清理工作。在施工前组织相关工作人员对边坡表层植被进行处理,为开挖施工做好准备,在这个过程中,要严格按照水利工程施工图把清理范围扩大到开挖区最大边线外侧5m之外,且树根开挖范围扩大到可(开)挖区最大边线外侧3m之外,同时要注意边坡开挖区附近植被和环境问题,尽可能不破坏自然环境。
1.1.2 严格控制土方开挖施工质量。在进行土方开挖施工时,一般采取的是分层分段从上至下的施工方法,利用合适型号的挖掘机(比如PC220)按照要求对土层进行层层剥离且成为一定的坡度(主要功能是排除积水)。这里要注意的是,在施工前要利用坡截水渠对积水进行引流,保证边坡稳定区域内没有积水,同时在施工过程中要在边坡上部预留一定的土坡度,便于第二次人工处理。
1.1.3 进行石方开挖工作。石方开挖主要包括河床和左右岸坝肩两部分,对于河床石方开挖来说,采取相关器具从上而下进行开挖,且在进行基坑石方开挖时,要先从河岸下游开挖出先锋槽,然后分别向上下游扩挖,最后利用先前开挖的先锋槽向大坝两侧进行爆破。对于左右岸坝肩石方开挖来说,两者所使用的器具和施工技术基本一致,唯一的区别是进行左岸坝肩石方开挖时,每层开挖坡度和预裂爆破边坡等按照设计一次性完成。
1.2水利工程边坡开挖控制爆破技术
水利工程边坡开挖控制爆破技术主要有三点:一是爆破孔和缓冲孔爆破技术。水利工程建设易受到水文、地质、气象等自然条件的影响,不仅影响水利工程施工进度和质量,而且会对边坡开挖爆破施工造成阻碍,所以一般使用液压钻进行爆破孔和缓冲孔施工,在这个过程中,保证缓冲孔和预裂孔距离为1.5m左右,且两者平行。同时缓冲孔药卷直径是50mm,堵塞段在1m至1.5m之间,且呈现不耦合连续装药形式,而爆破孔药卷直径是70mm,爆破孔和预裂孔的垂直距离不小于2.5m。二是爆破网络及控制技术。爆破网络比较常用的是非电雷管孔微差顺序爆破网络,要把拱坝基面预裂孔最大单响药量控制在20kg以下,其中,30m至15m之间的要不大于75kg,预裂孔起爆时间大于75ms至100ms间,15m以下的要不大于25kg,按照相关标准严格控制爆破速度。三是预裂孔爆破技术。预裂孔一般有坡面预裂孔和马道水平预裂孔之分,其中,马道水平预裂孔一般使用2个爆破梯段进行预裂,其药卷直径是32mm,孔口堵塞在1m至1.5m之间。
1.3水利工程边坡开挖物探分析及监测
一方面,要加强水利工程边坡开挖的物探分析。在进行边坡开挖前,利用相关设备对边坡爆破疏松情况进行探析,物探分析内容主要包括裂隙发育情况、孔壁粗糙问题、岩体完整性问题等,通过物探分析可以改善施工工艺以及优化开挖技术相关参数,保证边坡开挖质量。另一方面,做好边坡开挖检测工作。根据衰减规律对爆破震动进行监测和控制,为边坡开挖提供依据,有效的提高边坡开挖质量。
2 水利工程边坡支护施工技术要点
水利工程建设与社会经济及人们生活密切相关,在现代化经济建设快速发展的形势下,水利工程得到大力兴建。边坡开挖和支护作为水利工程施工的重要组成部分,其施工质量在很大程度上直接关系到水利工程建设质量。
2.1水利工程边坡支护的主要结构
水利工程边坡支护常用的结构主要有混凝土抗滑结构、混凝土框架结构、预应力锚索结构以及铺固洞结构等。其中,预应力锚索结构施工流程是边坡修整锚杆及挂网布设喷射混合料二次喷射混合料(含有种子)做好保湿和防雨工作。
2.2水利工程边坡支护施工技术要点
水利工程边坡支护施工技术要点主要有四点:
2.2.1 喷混凝土。这种技术是水利工程边坡支护施工比较常用的一种方法,具有让开挖后的边坡建基面更加牢固和封闭的功能,防止建基面基岩因为长时间处于自然环境下而出现风化现象。如某水利工程使用2台S1500型号的强制搅拌机对混凝土进行搅拌工作,先利用6m3混凝土搅拌运输车把材料运输到边坡支护现场,然后利用混凝土喷射机在锚杆施工钢管脚手架平台上进行料,其喷料厚度在10~20cm。
2.2.2 锚杆束技术。在进行锚杆束技术施工前,要做好相关准备工作,如锚杆钻孔参数选取、脚手架搭建等。根据水利工程边坡支护施工现场具体情况选取相应的锚杆,在施工前搭设高度大于2m的脚手架,在施工中严格按照施工标准沿着岩石的自然走向和倾斜角度进行钻孔作业,相应的调整锚杆孔位置,直到达到施工标准和要求。同时通常情况下钻头的直径要大于杆体直径,在钻孔钻到事前设定的标准深度后立马停止钻进,然后利用高压风把钻孔周围的杂质处理干净。
2.2.3 排水孔施工技术。水利工程具有排水时间长的特点,因此在进行边坡支护施工时要相应的进行排水孔设计,且这种方法在混凝土结构比较多的地区运用得最多。一般来说,排水孔施工要运用空压机、PVC盲管(主要是防范塌空现象的发生)等设备,根据相关排水标准和具体要求进行设计和施工,提高水利工程的排水效果。
2.2.4 还要进行钢筋网的铺设工作,防止岩体滑落和坍塌现象的发生。
要做好喷混凝土和混凝土的支护工作。喷混凝土也是在早期的高边坡支护过程中经常被使用到,主要的实施内容就是强化和封闭已经开挖好的基建面层,有效降低水利工程基建面在阳光下曝晒的频率,并减少风吹雨淋的次数,保证基建面的质量。此种方式广泛应用于厂房高边坡的开挖工程中、防空洞出口的开挖过程中、石坝开挖的过程中,可以起到良好的支护效果。在混凝土的供应过程中一般要配备2台JS1500型的强制式拌和机,混凝土运输车的容量一般为6m3左右。
3 结束语
水利工程作为我国基础设施建设的重要组成部分,在我国社会经济的快速发展和人们生活水平不断提高的背景下得到大力兴建,随之对水利工程质量提出更高的要求。边坡开挖支护是水利工程的施工要点和难点,加强边坡开挖支护技术创新和利用,提高其施工质量,对保证整个水利工程质量,提高水利工程建设市场竞争力有着十分重要的意义。
参考文献:
[1]袁小东.关于水利工程中边坡开挖支护技术的探讨[J].山西建筑,2013,(11).
[2]蔡光荣.论新形势下如何加强水利水电工程的施工质量控制[J].经营管理者,2010,(07).
[3]熊和平.略论水利工程边坡开挖支护的施工技术[J].城市建筑,2012,(17).
[4]叶芳,刘桂霞,尚召云.边坡支护形式的选择[J].科技信息,2011,(33).
[5]曹怀武.基坑支护形式与边坡位移的相关性分析[J].岩土力学,2013,(02).