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关键词:锚杆;支护机理;隧道工程
中图分类号:U45 文献标识码:A
1 引言
隧道支护理论经历了古典压力理论阶段、松散体理论阶段和现在的支护与围岩共同作用理论阶段。支护与围岩共同作用理论认为围岩与支护同为承载结构,前者是主体,后者是辅助,两者互不可缺。为了使得隧道施工设计更加科学、合理,同时节省工程造价,因此在隧道支护中应当在保证不出现围岩失稳的前提下最大限度发挥其自身的承载力。锚杆作为一种柔性支护结构,能与围岩同步变形,使其在隧道支护工程中被广泛使用。
锚杆技术由国外发明,最初用于矿山巷道支护加固。19世纪末20世纪初英国、美国率先使用锚杆对矿山边坡进行加固,锚杆由此得到关注。20世纪50年代到70年代,德国、捷克斯洛伐克、英国、美国将锚杆运用于基坑开挖支护,从此锚杆被各国广泛应用边坡稳定的维护。相比于国外,虽然我国锚杆技术的发展起步较晚,但经过近几十年引进、吸收和消化国外锚杆技术,并通过与工程实践相结合,我国锚杆技术取得了长足的进步。本文通过对锚杆分类和锚杆支护机理发展的阐述以及锚杆支护机理不足之处的指出,以期为相关研究人员提供些许参考。
2锚杆分类
锚杆是一个抗拉强度高于岩土体的杆体,依靠与周围岩土体紧密接触所形成的摩阻力形成对岩土体径向方向上的约束。
锚杆有多种分类依据:
(1)锚固长度:全长锚固型和端头锚固型。
(2)锚固方式:机械型、黏结型和混合型。
(3)是否施加预应力:预应力锚杆和非预应力锚杆。
(4)受力状态:拉力型锚杆和压力型锚杆。
3锚杆支护机理的发展
20世纪40年代以来,各国研究人员对锚杆支护机理进行了大量理论研究,并在工程中检验、推动和完善理论,取得了诸多研究成果。下面对锚杆的支护机理加以综述:
(1)悬吊理论:该理论由Louis A.Panek于1952~1962年间提出,他认为通过锚杆能够直接将不稳定岩石悬吊在上部坚硬岩层。
(2)组合梁理论:该理论由Jacobio于1952年提出,其实质是利用锚杆将岩层钉在一起,增大岩层之间的摩擦力,防止其滑移和坍塌。
(3)减跨理论:将锚杆打入隧道周边围岩中,相当于在围岩中增加了支点,从而使得隧道围岩跨度减小,提高了围岩的稳定性。
(4)整体加固理论:通过大量锚杆的布设,将隧道周边松散围岩锚固在内部稳定围岩上,使得松散围岩和稳定围岩形成一个整体,增大了隧道围岩的整体稳定性。
4锚杆支护机理的不足
虽然锚杆已应用与工程近一个世纪,但是在锚杆支护机理方面仍存在以下不足:
(1)锚杆横向效应:通过锚杆支护机理的发展不难得出,各国研究人员对锚杆的研究重心都集中于锚杆轴向效应,对其横向效应关注度不够;
(2) 设计理论研究尚不清楚:由于隧道围岩的复杂性和多样性等客观条件,使得目前锚杆支护设计理论和计算方法存在这样或那样的不足,造成目前锚杆支护工程中,多采用工程类比法或半理论、半经验法,无法实现科学设计施工;
(3)锚杆荷载传递机理尚无定论:锚杆、灌浆体和孔壁三者之间存在复杂的化学作用,任意两者之间出现一定相对位移,锚杆支护则会失效。
5结语
近年来,高速公路逐步向西推进,期间伴随着大量隧道的修建,而隧道的修建离不开锚杆支护,故相关研究人员应抓住这一历史机遇,将理论与工程实践相结合,争取取得更高水平研究成果,为锚杆支护科学设计施工提供理论依据。
参考文献:
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[3] 孙静. 锚杆在节理岩体中的加固作用机理和锚固效应分析及应用[D]. 湖北: 中国科学院武汉岩土力学研究所, 2003
关键词:预应力锚索;施工;问题;处理措施
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
中图分类号:U416.1文献标识码:A 文章编号:
预应力技术发展比较成熟,在各领域应用中都有广泛的应用。如地下工程围岩加固、边坡加固、建筑物基础加固、结构物内部应力调整、高层建筑物基础加固等等。应用的部门涉及到水利水电工程、铁路隧道、公路、桥梁、工业民用建筑等。目前在工程应用上已形成桥梁预应力技术、结构预应力技术、岩土工程预应力技术等三个体系。本文主要围绕预应力施工应用中的一些常见问题做分析和处理。 一、预应力锚索的主要问题(1)预应力衰减问题。加固松散体的锚索的预应力衰减是有限的、可控的和可弥补的,在规范施工的条件下,对预应力锚索的长期有效性的担心是不必的。(2)钢绞线腐蚀问题。对化学腐蚀,由于采用了钢绞线防腐除锈、塑料套裹护、水泥砂浆裹护三道措施, 问题基本解决。现最关注的是应力腐蚀,即钢绞线长期处于高拉应力状态下产生缺损进而组成钢绞线的钢丝产生破断的问题[1]。由于预应力锚索面世仅数十年,作为百年大计的抗滑工程, 尚未全程经受检验,因此目前应以加大锚索钢绞线的安全储备、规范张拉工艺来应对。(3)锚固段设计问题。锚索设计中以剪应力沿锚固段全长均匀分布,采用平均粘结强度来计算锚固段的长度。但事实上,剪应力在锚固段并非均匀分布,而是呈单峰曲线状分布,按剪应力均布计算锚固段长度趋于不安全。 (4)锚索施工问题。包括松散体中跟管钻进问题,深长锚孔钻进的纠偏问题,扩孔与二次注浆问题,张拉与锁定工艺问题。
二、预应力锚索框架梁的主要病害
预应力锚索框架梁体系中,将锚索锚固到框架上,锚固力首先作用于框架,然后通过框架传递给岩土体,从而在岩土体中产生附加应力,调整岩土体应力环境起到加固边坡的目的。技术上,预应力锚索可用于加固一般岩土质的边坡、滑坡和危岩,包括土质滑坡。但在以下条件时, 其应用和功效受到限制: ①当滑动面较陡时, 尤其对陡倾的危岩。 ②当滑体很厚、锚索自由段过长时。 ③当下滑力过大、滑体十分松软时。 ④当滑床为松软土体时。 预应力锚固技术的优点是: ①能充分发挥高强钢材、钢丝、钢绞线等材料的良好性能; ②最大限度地利用岩土介质的内在强度和潜力,加强自承和自稳能力; ③主动加载用以改善工程结构的应力状态,提高受加固体的强度; ④确保工程施工的安全及岩土体的长期持续稳定,约束其变形。
根据预应力锚索框架缺损病害发生部位的不同,可以分为预应力锚索缺损、框架缺损、边坡地基缺损及坡面防护措施缺损四种[2]。
1.钢绞线缺损
①施工原因:施工原因导致各股钢绞线受力不均匀;预应力锚索自由段防腐措施不完善造成钢绞线锈蚀;预应力锚索锚固段杆体不居中、注浆质量差、浆体开裂等引起钢绞线锈蚀。 ②设计原因:锚索拉力超过设计锚固力;预应力锚索框架用于以沉降为主的错落式边坡病害的治理。 2.锚固端锚固力不足
破坏方式:①预应力锚索注浆体与岩土层面破坏 ②岩土体剪切破坏
病害原因:①锚固力不足的原因是锚固段承载板处灌浆不密实或有空洞,灌浆体的抗压强度不足或其它原因引起②预应力锚索注浆体与岩土界面破坏可能是施工时注浆质量等缺损导致,也可能是设计不当造成,如实际的锚固力小于设计锚固力。对于锚固段岩土体剪切破坏,大多是设计不当造成。
3.预应力锚索长度不够 破坏方式:预应力锚索框架整体“坐船”下滑。
病害原因:预应力锚索的锚固段没有深入到稳定岩体中或者深入到稳定岩体的长度不足,起不到加固边坡的作用,或者加固效果不好[3]。这种病害除了施工时预应力锚索的长度达不到设计长度外,大多数情况是由于设计人员对边坡病害体的范围估计不足或不当。
4.锚头缺损
病害原因: ①锚头承压板破坏 锚头下的钢垫板受局部承压变形,主要原因是垫板厚度不足、刚度不够、套管孔径大、垫板下砼表面凹凸不平等,大都是施工质量不合格造成。 ②锚墩破坏 砼垫板受力面积过小、受力过于集中;砼垫板没有配置钢筋或配置钢筋数量不足;垫墩砼养护期较短,砼强度不足,过早张拉预应力锚索而使垫墩砼被压坏
5.框架梁抗弯能力不足
病害原因:截面最大弯矩处梁的弯矩超过了抗弯能力发生弯曲破坏。
6.框架梁抗剪能力不足 框架梁的剪切破坏主要是由于截面砼的强度和箍筋数量不够。
7.框架梁裂缝超限 框架梁弯曲裂缝超过允许范围。
8.框架悬空
病害原因:框架梁底部土体发生变形破坏、框架梁悬空、框架发生下挫变形、下部锚头失去预应力。
9.框架凹陷 病害原因:土体强度较低或框架截面尺寸偏小,在锚索拉力作用下,框架下地基承载力不足导致土体变形较大,造成框架陷入土体。
10.框架坡面防护措施被雨水冲刷 没有采取封闭的坡面防护措施,如植草防护等
11.框架内发生局部坍塌 由于地下水、地表水的作用,或坡率较陡,原来坡面防护措施发生局部坍塌或破坏
三、施工中不同问题的处理措施
1.地质复杂、裂隙密集地段处理措施
对于工程地质条件复杂,岩体风化严重,构造裂隙发育,岩体破碎,因而在钻孔过程中,经常出现塌孔、卡钻的成孔困难现象。为此,可采取了灌浆固壁的方案,边钻边灌,逐步成孔,对个别孔位由于裂隙密集,裂隙延伸距离长的地段,若采用普通灌浆法,灌浆量将非常大,为此可采取施工效果较好的渗加水玻璃、间断灌浆方法。
2.钻孔过程遇地下承压水的处理措施
钻进过程中出现的承压水,使得钻渣变为浆状物,排渣时无法排出。给钻进工作带来了很大困难。为此,我们采取了封堵结合的办法进行处理,即在钻孔内高压注浆,进行封堵,封堵后重新钻进,对个别出水量较大的孔,除了采取注浆封堵外,在其附近补钻一排水深孔,排水深度以进入锚索锚固端为宜。
3.对于预应力损失的处理
在进行补偿张拉时,对于预应力损失较大的部位,甚至部分锚索预应力损失超过10%的孔位,其主要原因是造孔精度差,增大了摩阻应力损失,锚具及预应力筋徐变引起的预应力损失。针对以上原因,可以通过提高造孔精度,减小孔斜误差的方式[4],尤其是控制钻孔入口2m范围内的误差,使其不大于2,首先加固钻孔平台支架,保证钻孔过程中不发生晃动;其次钻头入孔时,用侧斜仪严格控制其倾角;徐变引起的损失,采取张拉时每级荷载持荷时间适当放长,尤其是最大一级持荷保证不小于30min。
四、预应力锚索施工安全施工注意事项
预应力锚索施工前,操作人员应经过技术培训,持证上岗,未经培训、考核不合格者不得上岗操作。预应力工程施工过程中应认真做好有关施工安全记录,其主要内容包括: (1)对员工进行安全技术培训记录。 (2)施工安全工作会议记录。 (3)专职安全检查人员进行例行安全检查记录。 (4)安全监理工程师或业主组织的安全检查记录。 (5)安全隐患整改记录。 (6)重大安全事故处理记录。 预应力工程施工承重排架,应根据现场情况和实际载荷进行设计,并经验收。 岩体锚固的锚墩混凝土、结构混凝土强度、岩锚的内锚段及张拉段胶结体强度应达到设计要求的强度等级,方能进行锚索张拉。
岩锚施工区域的自然环境比较复杂。应随时注意观察岩体可能存在的一些松动块石和边坡孤石。必要时应在作业区的上方适当位置设置具有一定抵抗力的挡石排或柔性拦石网,以消除安全隐患。
参考文献:
[1] 周宗辉,徐根连.预应力锚索在高边坡病害治理中的应用[C].//福建省公路学会2007—2008年度学术交流年会论文集.2008:246-248.
[2] 陈正元,李进生.福建省泉三高速公路SMA 6标段高边坡预应力锚索施工[J].公路,2008,(4):48-54.
[3] 黎忠.公路高边坡预应力锚索施工技术实践[J].科技与企业,2012,(4):127-127,129.
论文关键词:路堑:边坡防护,类型
1公路防护技术的类型
公路路堑边坡防护技术大体上可分为2种类型,即植物防护和工程防护。
1.1植物防护
植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有,以减缓边坡上的ooo水流速度,利用植物根系固结边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的目的。这对于一切适合种植的土质边坡都是应当首选的防治措施。植物防护还可以绿化环境,和周围环境相协调,也是一种符合环境要求的防护办法。草种应就地选用覆盖率高,根系发达、茎叶低矮、耐寒耐旱且具有匍匐茎的多年生植物品种,也可以引进适应当地土壤气候的优良草种,如兰茎冰草、扁穗冰草。
1.1.1 条播法
在整理边坡时,将草籽与土肥混合料按一定比例间距水平条状铺在夯层上,宽约10CM,然后盖土再夯,并洒水拍实。单播只用一种草籽,混播用几种草籽混合,使根系植被和出芽率为最优。另外由于草皮在5摄摄氏度以下停止生长,10摄氏度以下基本不发芽,另外高温季节蒸发太快,草皮生长易于干枯,故在此期间不已播种。
1.1.2密铺法
老边坡先要整理坡面,填平细沟坑洼路堑:边坡防护,新边坡要经初验合格洒水浸湿后再平铺草皮。草皮之间要稍有搭界,块块靠拢,不得留有空隙,根部要密贴坡面、每块拍紧使接茬严密才能成活。边坡陡于1;1.5的就需加钉固定。草皮的切块尺寸约25CM*40CM,厚5CM左右。1.1.3 植树
植树不仅可以加强边坡的稳固性,防风固沙,减轻冰雪对路面的危害,还可以美化路容,调节小气候,大量栽树可以获得部分木材增加收益。但是高大乔木不能植于公路弯道内侧,以免影响视线论文范文。
1.1.4框架内植草护坡
在坡度较陡且易受冲刷的土质和强风化的岩质堑坡上,采用框架内植草护坡。框架制作有多种做法,例如;①浆砌片石框架成45o方格网,净距2 ~4m,条宽0.3~0.5m,嵌入坡面0.3米
左右;②锚杆框架护坡,预制混凝土框架梁断面为12cmⅹ16cm,长1.5m,用4根6~ 8mm 钢筋,两头露出5cm,另在杆件的接头处伸入一根直径14长3m锚杆,灌注混凝土将接头固定。锚杆的作用是将框架固定在坡面上,框架尺寸和形状有具体工程而定,其形状可设计为正方形、六边形、拱形等,框架内再种植草类植物。
1.2工程防护
对不适宜植物生长的土质或风化严重、节理发育的岩石路堑边坡,以及碎石土的挖方边坡等,只能采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型很多,有护面墙防护、干砌片石防护、锚杆防护、抗滑桩防护和挡土墙防护。各种防护技术都各有其优、缺点和适用条件,一般说除锚杆、抗滑桩和挡土墙外,其他各种防护结不承受荷载,所以不进行内力分析,直接根据适用条件选择使用。先简单介绍如下;
1.2.1 坡面防护
坡面防护包括抹面、捶面、喷浆等形式
⑴抹面防护
对于易风化的软质岩石,如页岩、泥灰、千枚岩等材料的路堑边坡,暴露在大气中很容易风化剥落而逐渐破坏,因而常在坡面上加设一层耐风化表层,以隔离大气的影响,防止风化。常用的抹面材料有各种石灰混合料灰浆、水泥砂浆等。抹面厚度一般为3―7cm,可使用6-8年。为防止表面产生微小裂缝影响抹面使用寿命,可在表面涂一层沥青保护层。
⑵捶面防护
捶面防护与抹面防护相近,其使用材料也大体相同。为便于捶打成型,常用的材料除石灰、水泥混合土外,还有石灰、炉渣、粘土拌合的三合土与再加适量沙粒的四合土。一般厚度10-15cm,捶面厚度较抹面厚度要大,相应强度较高,可抵御较强的雨水冲刷,使用期约8-10年。抹面、捶面是我国公路建设中常用的防护方法路堑:边坡防护,材料均可就地采用,造价低廉,但强度不高,耐久性差,手工作业,费时费工。
1.2.2砌石防护
砌石防护包括护面墙、干砌片石防护、浆砌片石护坡。
⑴护面墙
护面墙是采用浆砌片石结构,覆盖在各种软质岩层和较破碎的挖方边坡,使之免受大气影响而修建的墙体,以防止坡面继续风化。在缺乏石料的地方,也可以采用现浇水泥混凝土或用预制混凝土块砌筑。护面墙除之自重外,也能增加路堑美观。所以在岩石甚至在一些土质路堑边坡也可砌筑一定高度的护面墙,以美化路容。若岩层破碎或在开挖时坡面有严重凹陷,应局部采用支补护面墙的方式进行。
⑵干砌片
干砌片石防护适用于土质、软岩及易风化、破坏较严重的填挖方边坡,以防止雨雪水流冲刷。在砌面防护中,宜首选干砌片石结构,这不仅为了节省投资,而且可以适应边坡有较大的变形。干砌片石受水流冲击时,细小土颗粒易被水流冲刷带走而引起较大的沉陷,为防止坡面土层被水流冲击和减轻漂浮物的撞击力,应在干砌防护下面设置碎石或砂砾结构的垫层。干砌片石坡脚应视土质情况设置不同埋深的基础
⑶ 浆砌片石防护
浆砌片石防护也是公路路堑边坡防护中常用的工程防护方法。浆砌片石是用水泥砂浆将片石间隙填满,使砌石成为一个整体,以保护坡面不受外界因素的侵蚀,所以比干砌片石有更高的强度和稳定性。干砌或浆砌片石防护在不适于植物防护或者有大量开山石料可以利用的地段最为适合。砌石防护的优越性是显而易见的,它坚固耐用,材料易得,施工工艺简单,防护效果较好,因而在公路的边坡防护中得到了广泛的应用。
1.2.3 挡土墙防护
在公路路堑边坡防护工程中,大量的挡土结构得到了广泛应用论文范文。挡土墙按断面的几何形状及特点,常见的形式有:重力式、锚杆式、土钉墙、悬臂式、扶臂式、柱板式等。各种挡土墙都有其特点及适用范围,在处理实际挡土工程时,应对可能提供的一系列挡土体系的可行性作出评价,选取合适的挡土结构形式,做到安全、经济、可行。现结合工程常用介绍如下形式。
⑴重力式 挡土墙
重力式挡土墙是以挡土墙自生重力来维持其在水土压力等作用下的稳定。它是我国目前常用的一种结构型式,重力式挡土墙可用砖、石、素混凝土、砖块等建成,其优点是就地取材、结构简单、施工方便、经济效益好;缺点是工程量大,地基沉降大,它适合挡土墙高度在5-6M的小型工程。
⑵锚杆挡土墙
锚杆挡土墙是由钢筋混凝土面板及锚杆组成的只当结构物。面板起支护边坡土体并把土体的侧压力传递给锚杆的作用,锚杆通过其锚固在稳固土层中的锚固段所提供的拉力;来保证挡土墙的稳定,而一般挡土墙是靠自重来保持其稳定。锚杆挡土墙按其钢筋混凝土面板的不同,可分为柱板式和板壁式。柱板式挡墙是锚杆连接在肋柱上,肋柱间加当土板;板壁式挡墙是由钢筋混凝土面板和锚杆组成。
⑶锚钉墙
锚钉墙支护技术有着比单纯锚杆支护或土钉支护更广泛的适用范围,它可以结合锚杆深部加固和土钉浅部加固的优点路堑:边坡防护,来对边坡进行加固处理。工程实际中,锚钉联合加固支护的形式各异,大体可归纳为两种: ①强锚弱钉支护体系:该体系以锚杆为边坡的主要加固手段,抑制基坑边坡的整体剪切失稳破坏,然后辅以土钉支护,抑制边坡局部破坏;②强钉弱锚支护体系:即以土钉为边坡的主要加固手段,形成土钉墙,然后辅以锚杆支护,限制土钉墙及墙后土体的位移。
2结语
公路及其附属建筑物的边坡稳定是保证其正常使用的前提条件。边坡的防护技术类型很多,本文只介绍了一些较常用的类型。从力学角度分析,维护边坡稳定的方法,一是借助挡墙的自重来平衡墙后岩土体传来的推力;二是在岩土体中“钉钉子”,如锚杆,利用周围土体对锚固段的锚固力来维持土体的平衡,从而达到保证边坡稳定的目的;第三种办法就是改变土体的性质,通过外加材料而形成强度高、稳定性好的复合土体,这种方法的分析和验算比较复杂,有的机理还在研究中。在实际工作中,还要强调自然界和人为因素这一外部环境,强调岩土参数的准确性,因地制宜选用上述方法,进行符合实际的施工,达到边坡防护的目的。
参考文献:
⑴达.公路挡土墙设计、北京:人民交通出版社,2000.
⑵汤康民。岩土工程。武汉:武汉工业大学出版社,2000.
1引言
现行《建筑边坡工程技术规范》(以下简称规范)作为一本国标,冒昧地说,编制质量很难称为上乘。有些内容因地方及个人经验等原因尚欠推敲,有些内容参考了其他技术标准引用不当,有些内容随着工程技术的发展进步已经过时需要更新。本文中笔者结合自身工程实践经验,就规范使用过程中存在着较大争议的若干规定谈谈自己的看法。
2规范适用范围
规范第1.0.3条规定:本规范适用于……边坡工程,也适用于岩石基坑工程。实际上,边坡与基坑在形态及使用条件上存在着很大差别:(1)在形态上,边坡从地表向上开展,而基坑则向下开展;边坡大多是有一定坡度的,而基坑大多是垂直开挖的;边坡平面形状通常是开放的,呈不规则单边型,而基坑平面形状通常是封闭的;边坡规模可能非常大、高度很高,而基坑规模、深度通常是有限的。(2)基坑工程中受保护的建构筑物、管线等通常位于坡顶,而边坡工程中大多位于坡脚、部分位于坡顶。(3)基坑几乎都是临时性的,使用过后要回填(不回填的一般则视为边坡),而边坡大多为永久性的,有些是临时性的,但使用过后也不需回填,往往被挖除。(4)地下水及地表水的处理对边坡及基坑来说都非常重要。在基坑开挖范围内有丰富地下水的地区,基坑支护往往是以处理地下水为核心展开的。在地下水处理方式上,边坡通常以疏为主,要将坡体内的水排泄出来,通常是从边坡上面向下方排水;而基坑以堵为主,通常要将地下水拦截于基坑之外,要防止基坑开挖过程中水土流失量过大对周边环境造成沉降等不良影响,通常是从基坑内向上面排水。(5)边坡可能是土石方开挖形成的,也可能是土石方填筑形成的,而基坑几乎都是开挖形成的。(6)边坡开挖范围内的岩土层,大多以坡积土、残积土及风化岩为主,土质较好,而基坑开挖范围内的土层大多以填土、沉积土及残积土为主,土质较差;边坡工程主要处理对象为土和岩石,基坑工程处理对象主要为土。因形态、条件、使用要求及目的不同,边坡与基坑在支护方法上存在着较大差别,如毛石挡土墙、悬臂式挡墙、扶壁式挡墙、衡重式挡墙、柱板式锚杆挡墙、加筋土挡墙等填方边坡中常用的挡土形式以及锚杆格构式挡墙、方桩、抗滑桩等,基坑工程中几乎都用不到,而基坑工程中常用的止水帷幕、内支撑、水泥土重力式挡墙及型钢水泥土墙、沉井沉箱、地下连续墙、咬合桩等支护方法、构件或工艺,边坡工程中几乎也不用。规范是针对边坡工程编制的,里面的很多条款都不适用于基坑工程,“适用”一词不合适,宜修改为“可供岩石基坑参考”。规范将适用范围扩大到岩石基坑似已不妥,而规范正在修编,征求意见稿中拟将其适用于不分岩土类型的基坑,似乎更为不妥。
3边坡使用年限
规范中把使用年限超过2年的边坡定义为永久性边坡,不超过2年的边坡定义为临时性边坡。这条十多年前的规定也许该需要修改了。十多年前的建设规模及边坡使用要求与现在不可同日而语:(1)现在很多大型山地项目是分多年(很多分为2~5年)分期开发的,工程建设最初的场平阶段,将产生大量临时边坡,使用期都可能超过2年,随着不断开发,这些临时边坡在项目建设过程中将逐渐消失;(2)随着旧城改造范围的不断扩大,有些位于边坡上下的建筑物逐渐要拆迁,边坡只需要服务几年;(3)填海造陆工程往往耗时数年,所需填料如采用开山土石方,往往需要在土源区修建道路,道路两侧可能会产生大量边坡,显然,这些道路边坡的使用年限并不会很长;(4)很多超大型及巨型基坑服务期也都可能超过2年。如果这些临时边坡都按永久性边坡处理,有些浪费了。故以2年为永久性边坡及临时性边坡的划分标准似已过时,建议提高到5年。永久性边坡与临时性边坡的区别主要有:(1)永久性边坡要增加防腐蚀、防老化、防变形、保持排水畅通等不少耐久性措施,临时性边坡通常不需要;(2)永久性边坡安全系数通常要高一些;(3)永久性边坡通常要采取一些利于以后检查维修的措施,以及尽量采取使边坡观感美观一些的作法,临时性边坡通常不需要。临时性边坡不采取或采取一些简单的耐久性措施,通常能够使用五、六年,安全度不会显著降低,但可显著降低工程造价,且方便于工程建设。
4几个术语的定义
规范对有些术语的定义尚需要在语法及遣词用句上多加推敲,现举两例。(1)第2.1.6条对锚杆的定义为:将拉力传至稳定岩土层的构件。按此定义,抗拔桩也可称为锚杆?(2)第2.1.25条对坡顶重要建(构)筑物的定义为:位于边坡坡顶上的破坏后果严重的永久性建(构)筑物。那么,位于边坡坡顶上破坏后果严重的临时性建(构)筑物算不算坡顶重要建(构)筑物?《术语工作原则与方法》[3]规定,术语的选择与构成应符合6项要求:①单名、单义性,即一个概念只由一个术语来表示、一个术语只表示一个概念;②顾名思义性,即术语应能准确扼要地表达概念的本质特征;③简明性;④派生性,即术语应便于构词;⑤稳定性,即使用频率高、范围较广、已经约定俗成的术语,没有重要原因,即使是有不理想之处,也不宜轻易变更;⑥合乎本族语言习惯。这些原则在本规范中有时没有得到很好地落实。不仅本规范,别的技术标准中也存在着这种现象。其实,其他相关技术标准中已经定义的术语,如果没什么大的问题,无需再行定义。
5规范适用高度及边坡安全等级划分
规范第1.0.4条规定了本规范适用高度,即岩质边坡30m以下,土质边坡15m以下。第3.2.1条制订了边坡工程安全等级表,把边坡安全等级划分为一、二、三级。该表存在2个缺陷:①高度上限过时了;②表中存在着缺项,如20m高破坏后果不严重的III类及Ⅳ类岩质边坡,或12m高破坏后果不严重的土质边坡,安全等级按该表无法确定。第一个问题以深圳地区为例。近些年,随着城市建设用地越来越少及高档住宅项目建设需要,山地住宅项目越来越多,产生大量的高挖方及高填方边坡,笔者近几年每年都会接触到十来个超过上述高度的工程。从公开发表的论文来看,全国很多地区都有这种趋势。正在修编的《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》已经把上限定为40m,笔者认为比较适合当前形式,建议本规范采用。结合《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》修订版,笔者建议的安全等级划分(表略)安全等级按照从一级到三级的优先顺序评定。与本规范的安全等级表相比,表1中①把破坏后果的严重程度作为最重要的边坡评级条件,破坏后果很严重时,不分边坡类型及高度,安全等级均定为一级;严重时,安全等级除一级外均定为二级;不严重时,安全等级除二级外均定为三级;②考虑到了边坡高度及不同岩土类型;③适用于所有状况的边坡。笔者还建议,高度超过不同类型上限高度的边坡以及破坏后果极严重、环境和地质条件特别复杂的边坡,定义为超一级边坡,按规范中相关规定处理,如安全系数进一步提高,召开专家论证会等。
6塌滑区范围估算公式
规范第3.2.3条规定用式(1)估算塌滑区范围,作为坡顶有重要建筑物时边坡安全等级确定条件(式略)式中:L为边坡坡顶塌滑区外缘至坡底边缘的水平投影距离;H为边坡高度;θ为边坡的破裂角,对于土质边坡可取45°+/2,为土体的内摩擦角。笔者建议取消该公式:①该公式以假定边坡直立为前提,与大多实际工程不符;②塌滑区范围应由整体稳定结果估算,式(1)估算结果过于粗略。
7坡率法适用范围
规范第3.4.4条规定了坡率法不适用于一级边坡。笔者认为很多一级边坡,坡率法仍是首选方案。现举两例:(1)深圳LNG石岩站边坡,坡脚到山顶最高约37m,反坡为规划建筑用地。自然边坡坡率约1∶1.6,上半部分表层2~3m厚为坡积层,以下为残积层及风化岩;近坡脚处强风化岩出露。坡积层松散,在雨水作用下,发生过多次局部表层塌滑。设计采用坡率法治理,将坡积层全部挖除,表面设置骨架粱植草绿化。削坡土填筑场地,场地标高提高后边坡高度降低近2m。削坡后坡率约1∶2,稳定计算结果满足规范要求。该边坡如采用支护措施,如锚杆格构或抗滑桩等,费用高,且表层塌滑很难根治。(2)深圳洋畴湾花园为山地住宅项目,东侧场地内距离用地红线15~30m有高12~19m自然边坡,原设计在红线处设置挡土墙,在边坡与红线之间填11~17m厚土方,在填土上打设工程桩,如采用挡土墙等支护措施,安全性差、费用太高。遂对填土边坡分级放坡,每级坡率为1∶1.5、坡高6m,坡脚设置2m高护脚墙,坡面绿化,坡面上设置挖孔桩,建筑物采用高桩基础。整体方案工程造价低且安全可靠。
8黏结强度特征值
规范中表7.2.3给出了岩土体与锚杆锚固体的黏结强度特征值,在条文说明中解释了特征值是根据地方经验及参考有关技术标准确定的。笔者一直反对“黏结强度特征值”这一概念,认为其没有物理意义,锚杆或土钉抗拔力、桩侧阻力等所有因构件与岩石或土黏结或摩擦产生的阻力均不存在“特征值”这一概念。本规范是国内最早提出“黏结强度特征值”这一概念的技术标准,但并没有给出其定义,也没见其他技术标准中给出过定义。而且,黏结强度特征值是怎么来的,也没见过有关试验的报道,工程中通常都是把极限黏结强度标准值除以一定的安全系数得来的,本规范提供的特征值也是同样方法。如果都是根据极限黏结强度来的,那么直接使用极限黏结强度就好了。本规范修编征求意见稿不再使用这一概念,值得鼓励。
9边坡坡率允许值
规范第12.2.1条及12.2.2条规定了不同土质及不同岩体类型在边坡不同高度时的放坡坡率允许值。这些数据是多年工程经验的总结,放在规范中用于指导工程实践似乎无可厚非。但是,如果按表中坡率,边坡高度不同时安全系数不同,边坡越高安全系数越低,边坡较低时安全系数又偏大;全国各地岩土性状差别极大,表中数据并非在全国各地都适用;边坡较高时达不到规范第5章要求的稳定验算安全系数,即与第5章规定相互矛盾。现在,计算机已是日常工具,计算一下整体稳定性是对设计者最基本的要求,各种技术标准及各地区工程建设管理规定也是这么要求的。因此,不管表中数据是否稳妥,这种查表设计方式已经不再适应现代工程建设及工程管理的需要,如果认为这些经验数据还具有指导意义,可放在条文说明中供使用者参考。
10锚杆锚固长度规范
附录C.2锚杆基本试验一节提出:基本试验主要目的是确定锚固体与岩土层间黏结强度,为使锚固体与地层间首先破坏,可采取减短锚固长度(锚固长度取设计锚固长度的0.4~0.6倍)的措施。这是十分危险的作法。很多技术标准,如《岩土锚杆(索)技术规程》、本规范条文说明等,都已经指出锚杆锚固力是有锚固长度效应的,即黏结应力的分布沿锚固段全长是不均匀的,能够发挥锚固作用的黏结应力分布长度是有一定限度的,平均黏结应力随着锚固段长度的增加而减少;较短的锚固段能够充分调动黏结强度,但随着锚固段长度的增加,能够调动的平均黏结强度减少。因此,如果基本试验中锚固段长度短于设计长度,试验结果将得到偏高的黏结强度,再用于设计时,会得到偏高的、实际工程达不到的承载力设计值,从而导致工程安全度降低。所以,基本试验的锚杆锚固段长度是不能低于设计长度的!
11锚杆验收试验
规范附录C.3锚杆验收试验章节提出3条:(1)验收试验锚杆的数量取每种类型锚杆总数的5%;(2)试验荷载值对永久性锚杆为1.1ζ2Asfy(ζ2为工作条件系数;As为锚杆杆体截面积;fy为杆体材料抗拉强度设计值);(3)当验收锚杆不合格时应按锚杆总数的30%重新抽检,若再有锚杆不合格时应全数进行检验。第三条规定直接导致很多地区不敢、也无法使用规范。因规范没有给出合格标准,按总数5%验收后,无法判定合格或不合格;按总数30%重新抽检后(及按全数检验后),合格不合格还是不知道,且不合格该如何处理也不清楚。第二条规定不按锚杆设计承载力、却按锚杆杆体材料强度来检验验收,即使验收合格,能不能达到锚杆设计承载力要求,还是不知道。如果按通常作法,以试验结果平均值能否达到设计值作为合格验收标准,因为第二条规定了最大试验荷载即为验收标准,如果有一条锚杆检测结果达不到验收标准,则会导致5%、30%及100%数量锚杆的检验结果的平均值均达不到,则工程验收不合格。因此,扩大抽检30%及100%数量没有实际意义。而且,按100%数量检测所花的工程费用,可能还不如重新返工划算。按《建筑工程施工质量验收统一标准》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》等相关验收规范及各地政府有关规定,产品应分检验批进行检验,如果检验不合格,应该先按原来的检测方法或准确度更高的检测方法扩大比例抽检,数量一般为原检验批检测不合格数量的1~2倍。如仍不合格,则要求设计者复核能否降低标准使用,即让步接收,如不能,最后再行返工等处理。本规范应按这些原则编写。
12其他
(1)规范第7.5.6条规定锚杆张拉控制应力不宜超过0.65倍钢筋或钢绞线的强度标准值。这条规定规范没有解释其来源,但应该是引自其他技术标准对预应力混凝土的规定。这条规定用在这里的目的是什么?规范又规定了宜按照锚杆设计应力值的1.05~1.10倍超张拉,验收试验时试验荷载值对永久性锚杆为1.1ζ2Asfy,对临时性锚杆为0.95ζ2Asfy,三者相互矛盾,不知该用哪条。(2)规范第9.3.4条规定,喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。不知道该规定有没有工程实践或理论上的依据,如果不加速凝剂,能做得到吗?如果添加了速凝剂,又会影响后期强度。推测该规定引自《锚杆喷射混凝土支护技术规范》,该规范中,喷射混凝土是结构构件,要起到支护作用,早期强度高对围岩稳定有利;而边坡工程中喷射混凝土通常是起防护作用的,是构造措施,也如此要求,目的是什么?如果不是工程抢险,要求1d的强度这么高可有必要?(3)规范中重力式挡墙施工一节第10.4.1条规定,浆砌块石、条石挡墙必须采用座浆法。本规范修编征求意见稿中,这条改成了“必须采用挤浆法”。笔者查阅相关技术标准,没查到座浆法及挤浆法的定义或工艺标准。笔者不明白:①为什么这么严格地规定浆砌工艺?②挤浆法及座浆法是不是术语,有没有标准工艺?如果没有标准,又如何“必须”呢?③原规范必须要用座浆法,本次修编必须要用挤浆法,都这么严格但却是截然不同?另外,在缺电少水的山区工程建设中,干砌重力式挡墙随处可见,本节中严格规定“严禁干砌”,理由可充足?设计者设计为干砌,不可以吗?(4)规范中重力式挡墙施工一节第10.4.3条规定,墙后填土必须分层夯实。为什么必须要“夯实”、碾压法压实或水撼法撼实难道不行吗?并不是笔者过于抠字眼,发生过因这条规定而修改设计的事情。规范中一个规定或用词不慎,就可能给实际工程带来很大麻烦。(5)规范15.1.2条规定:边坡工程施工严禁无序大开挖、大爆破作业。何为“大开挖、大爆破”?又何为“无序”?是不是允许“有序大开挖、大爆破”?笔者查阅相关技术标准,没有查到“大开挖”的定义或工艺标准,但很多人认为是指没有支护或防护措施的土方开挖。“大爆破”在《大爆破安全规程》中有定义,指硐室爆破或一次炸药用量较大的深孔爆破,但该规程已经在2003年被《爆破安全规程》替代,后者明示取消了“大爆破”概念。不管取消与否,该定义似乎与本规范要表达的意思相差甚远。故笔者推测,本规范中的“大开挖、大爆破”可能是口语,没有学术定义或工艺标准。如果确实没有,又如何“严禁”呢?而且,如果“大开挖、大爆破”位置距离边坡足够远不影响边坡稳定,还要“严禁”吗?(6)规范第16.2.3条规定,非预应力锚杆监测数量不宜少于锚杆总数的5%,预应力锚索的应力监测根数不应少于锚索总数的10%,一级边坡工程竣工后的监测时间不应少于2年。5%及10%的比例太高了,监测费用太高了,工程中很难落实。文献中规定永久性锚杆的监测数量为总量的5%~10%,临时性的为3%。结合文献及笔者自身工程经验,建议统一修改为3%~5%。另外,建议工后监测时间延长至竣工后5~10年,国内对边坡的长期监测经验较少,增加监测时间比增加监测点密度更有意义。
关键词:电气工程;施工技术;安全管理
随着我国电气技术的发展,电气工程施工管理与人们的生产生活关系日益紧密。高新技术手段的发展有效带动了电气技术的发展,电气工程的施工工艺也全面提升。在提升施工工艺水平的同时,人们对电气安装工程的技术措施也提出了更高的要求。在电气工程的实际施工过程中,我们不仅要加强对施工进度、质量等方面的控制,还要对施工的外部环境进行系统分析,对电气工程的安全问题进行分析和研究。
1电气安装工程技术要求
1.1PVC电线管暗配要求。PVC管的耐腐蚀性非常强,很多腐蚀性强的环境都会采用这种材料,但是该材料的机械强度非常弱,容易变形。设计人员可以针对PVC管的实际特点,在铺设管线时,尽量减少管线的弯折区域,在选取线路时,尽可能多选择直线线路。对已经弯曲且存在缝隙的管件,要及时进行处理,一般情况下,弯曲半径R0是管线中的一项重要技术指标。R0要求大于管外径的5~6倍,且在弯曲处可以采用弹簧弯管,以保证弯管均匀受力。对于捆绑线管来说,技术人员要保证捆绑的坚固性,这样才能真正实现电线管暗配的相关要求。1.2钢管暗配要求。技术人员要保持电线及连接部位时时处于干燥、干净的环境中,如果施工区域灰尘过多,就需要对电线及其连接部位进行密封处理,将其直接放置在密封装置中。如果配电箱的电缆需要添加落地保护管,就要保证保护管的排列是整齐的,技术人员还要对保护管的关口进行加高处理,一般加高5~9cm。一般情况下,地下管的管理不能与设备基础交叉,如果某一区域必须要交叉,需要对交叉区域添加保护管。技术人员在配电箱与分线盒处进行开孔安装时,一定不能设置腰形孔安装,要用电钻开出圆孔,保证孔径与管径紧密结合。1.3线槽与桥架的安装。技术人员在安装线槽和桥架时,一定要运用支吊架进行拉线安装,在实际安装过程中注意支吊架与线槽要始终保持在同一条水平线上,水平槽架在架设过程中要添加相应的防震设施。为达到美观的安装效果,桥架支架的距离一定要固定好,一般固定的距离要小于200cm,桥架连接处要运用螺栓对其进行固定。1.4金属软管敷设。对金属软管进行敷设的目的是对电气设备及电线设施起到保护作用,在选择金属软管时,最好选择长度小于200cm的金属软管,要保证其松散没有接头,作为连接使用时,要使用专业的接头对其进行连接处理,并对连接部位进行密封,进一步保证设备的稳定性和安全性。1.5防雷接地。电气工程施工过程中,会受到外部因素的影响,很多正常状态下的电气设备表面上并没有电流通过,但是在某些特殊情况下,电气设备就会产生电流,技术人员有必要对电气设备进行防雷、接地处理,以有效保证电气工程的安全性和可靠性。
2电气工程安全管理措施
电气工程的安全管理应以预防为主、安全为先的原则,根据管理实际经验,进行系统化管理。第一,要不断加强岗前安全教育培训力度。对电气工程施工人员进行岗前培训,不仅有利于施工人员自身综合素质的提升,对电气工程的整体质量也能起到良好的保障作用。电气工程施工企业在电气工程施工前,要对所有的施工人员进行全方位、多层面的岗前安全教育。应对新时期电气工程的特点及工作内容进行系统介绍,还要对施工过程中的相关安全防护、安全技能及安全组织等内容进行讲解,保障施工人员能够遵守电气工程施工的相关安全规章制度,以保证施工顺利进行。对电气工程施工企业的施工人员进行岗前安全培训,这对提升电气工程施工安全意义重大,不仅提高了整个电气工程的安全系数,还能有效避免施工过程中的安全隐患,保障施工人员的人身安全。第二,监督管理人员要进一步加强对施工材料的控制和管理。电气施工的材料与设备会直接影响整个电气工程的进度和最终质量,为了实现安全管理,技术人员在实际施工时,要进一步加强对施工材料及相关设备的监督,施工材料进入现场前,监督管理人员要对施工材料进行严格检查和管理,经过一系列检查后,合格的施工材料才能进入施工现场。除此之外,为保证施工材料不浪费,安装单位应提前将施工材料的相关申请提交给监督管理部门。在施工材料进入现场后,安装单位还要向监督管理部门提交使用审批程序、检验、质量报告等,只有得到审批之后,这些施工材料才可以投入到电气工程施工中。只有保证对施工材料的严格控制,才能保证施工安全。第三,进一步落实电气工程施工安全措施。技术人员为有效防范安全事故的发生,保证电气工程顺利进行,在实际管理过程中,要以施工现场的实际情况为基准,以安全事故为典型范例,对施工人员进行安全教育,提升电气工程施工人员的安全意识。在实际施工过程中,应根据电气工程的施工现状,制定科学合理的安全管理制度,进一步保障安全措施的有效落实。除此之外,要针对电气工程施工人员进行职责划分,将安全管理真正落实到实处,安全第一的原则要始终铭记于心,以促进电气工程安全施工。
3结语
电气工程是集合工程技术及组织管理于一体的综合性工作,工程技术与组织管理之间是相互联系、相互促进的,因此,要求施工人员在实际的电气工程施工过程中,从电气施工技术的掌握情况入手,系统了解国家新颁布的电气工程规定,并在实际工作中锻炼自我,做好电气工程的安全管理。安全管理是施工中最重要的部分,安全管理也是电气工程顺利进行的关键,安全管理对电气行业经济效益的提升具有重要的促进作用。
作者:杨玉婷 单位:哈尔滨市华能集中供热有限公司
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