摘要:文章主要結(jié)合工程實(shí)例,介紹了錨索、錨桿框架梁和抗滑樁聯(lián)合支護(hù)體系在路基高邊坡治理中的應(yīng)用情況,并針對(duì)錨桿(索)框架梁及抗滑樁兩方面的施工要點(diǎn),以及錨桿、錨索應(yīng)力監(jiān)側(cè)措施進(jìn)行分析。
1工程概況
某高速公路第四合同段挖方路基(K24+120~K24+350)左側(cè),滑動(dòng)次數(shù)多,滑坡平面形態(tài)略呈M狀,滑體長(zhǎng)220m,前緣寬約230m,滑動(dòng)方向介于295~315°,滑體內(nèi)發(fā)育有5個(gè)小型、多期、多級(jí)形成的淺表型牽引式滑坡。由于路基邊坡的開(kāi)挖,加之連續(xù)降雨的強(qiáng)烈作用,導(dǎo)致古滑坡復(fù)活滑移,形成新的滑坡。
2工程地質(zhì)條件
該滑坡所處位置,坡體南高北低,坡形東側(cè)地形,總體上呈緩傾的斜坡?tīng)?,地面坡度約11.3°。坡體中部地形總體上呈上凹狀,呈臺(tái)階式降低。坡體西側(cè)地形屬陡坡、陡坎狀,向北西傾斜,地面坡度22°。該段地層巖性較為復(fù)雜,主要有坡積混碎石亞粘土、洪擊亞粘土和花崗巖,滑體內(nèi)的混碎石亞粘土和亞粘土層土質(zhì)疏松、空隙發(fā)育、易下滲大氣降水,而其下的發(fā)育淺褐色亞粘土,土質(zhì)致密堅(jiān)硬,為良好的阻水層,含水量大且有剪切面存在。
3滑坡治理方案優(yōu)化
3.1滑坡原因分析
滑坡內(nèi)因:
?。?)該滑坡前緣的淺褐色亞粘土團(tuán)?;瘒?yán)重,粘聚力值低,土體自立高度值小、在地形坡度陡峻的情況下易形成滑塌而不停的產(chǎn)生高陡坡面。
?。?)該滑坡后緣的全風(fēng)化花崗巖易滯留、賦存大氣降水,使之相依的淺褐色亞粘土發(fā)生軟化現(xiàn)象。
外因是:古滑坡抗滑段挖方卸荷和連續(xù)降雨,其中公路路基的開(kāi)挖是古滑坡復(fù)活的直接誘發(fā)因素,而大氣連續(xù)降水降低了滑坡的穩(wěn)定性,加劇了滑坡的滑動(dòng)。
3.2滑坡推力計(jì)算
3.2.1滑動(dòng)面值的確定
根據(jù)滑坡地質(zhì)勘察報(bào)告和滑坡反算相結(jié)合的方法,得C=23Kpa,¢=14.6°,按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》不考慮地展作用影響;
3.2.2滑坡推力計(jì)算
采用不平衡推力傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算,假定每一分界上推力的方向平行于上一土條的底滑面,第i塊土條承受的各種作用力示于圖1中,根據(jù)不平衡下滑力=下滑力×Fs-抗滑力,得不平衡推力簡(jiǎn)化計(jì)算公式:
Pi=Fs(Wisinai+Qicosai)-[c′ili+(Wicosai-Qisinai-uili)tg¢′i]+Py
上式中:y=cos(a1-a2)-tg¢′isina(a2-1-a2)
各土條分界面上的Pi求出后,可求出此分界面上的抗剪安全系數(shù):
Fvi=[c′ihi+(Picosai-Upi)tg¢′i]/Pisinai
式中:Upi——作用土條側(cè)面的孔隙水壓力;
hi一一作用土條側(cè)面的孔隙水壓力,
c′i\¢′i——土條側(cè)面各土層的平均抗剪強(qiáng)度指標(biāo);
計(jì)算參數(shù)及下滑力結(jié)果見(jiàn)表。
表1滑坡體C、¢值及推力計(jì)算
項(xiàng)目 重量EN/m3 粘服力Epe 安全系數(shù)(K) 設(shè)計(jì)推力EN/m3
參數(shù)與結(jié)果 21 23 1.25 685
3.3錨索框架梁設(shè)計(jì)
布設(shè)錨索框架梁旨在通過(guò)錨索對(duì)滑動(dòng)體施加預(yù)應(yīng)力,變被動(dòng)土壓力為主動(dòng)土壓力,抑制和調(diào)整邊坡變形,保證抗滑樁樁身的安全開(kāi)挖,并在后期與抗滑樁共同作用,以增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性。框架梁布置在坡率為1:1的二、三、級(jí)邊坡上,總長(zhǎng)度6560m??蚣芰簷M向與坡面走向一致,縱向與橫向垂直。框架節(jié)點(diǎn)間距均為3m,每個(gè)節(jié)點(diǎn)均設(shè)置有錨索孔。錨索采用7根¢j15.42mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)組成一束,長(zhǎng)度29~30m,錨索孔孔徑¢150mm,俯角30°,嵌人花剛巖層12m。錨具選用OVM15-7型,單束錨索張拉應(yīng)力為10KN/m。錨索孔共計(jì)239個(gè)。
3.4錨桿框架梁設(shè)計(jì)
錨桿框架梁通過(guò)錨桿與坡體的錨固應(yīng)力作用于框架梁,抑制和調(diào)整邊坡變形,保證邊坡的安全開(kāi)挖,并在后期與錨索框架梁、抗滑樁共同作用,以增強(qiáng)坡體的穩(wěn)定性??蚣芰翰贾迷谄侣蕿?:1的二~五級(jí)邊坡上,共724根,長(zhǎng)9310m??蚣芰簷M向與坡面走向一致,縱向與橫向垂直??蚣芄?jié)點(diǎn)間距均為2.5m,每個(gè)節(jié)點(diǎn)均設(shè)置有錨桿孔。錨桿采用28的螺紋鋼,長(zhǎng)度為15~18m,設(shè)計(jì)角度為30°。
3.5抗滑樁設(shè)計(jì)
由于滑坡體上發(fā)育著多個(gè)小型、多期、多級(jí)形成的淺表型牽引式滑坡體。路塹開(kāi)挖時(shí),
為了確保安全,對(duì)滑坡體上部削方卸載,減小滑坡體的下滑推力,在滑坡段路基邊坡的一、二級(jí)平臺(tái)之間布置抗滑樁,分兩種型式,I型抗滑樁徑為1.8m×2.5m,樁長(zhǎng)為18m,共計(jì)9根,II型抗滑樁樁徑為1.5m×2.0m,樁長(zhǎng)為15m,共計(jì)9根。
4施工工藝要點(diǎn)分析
4.1錨索(桿)框架梁施工
4.1.1造孔
鉆孔采用QZJ-100B潛孔機(jī)鉆進(jìn)。為保證邊坡的穩(wěn)定,施工嚴(yán)禁給水鉆進(jìn)。鉆孔過(guò)程中遇到滑坡擠壓變形破碎帶時(shí),往往會(huì)發(fā)生坍孔。這時(shí)可以采取固壁灌漿的方法予以處理,即用注漿泵壓人水泥砂漿,注漿壓力約0.4~0.6Mpa,待水泥砂漿初凝后繼續(xù)鉆進(jìn)。如果吃漿量太大,可以采取間歇灌漿的方法進(jìn)行施工。
4.1.2清孔
由于裂隙發(fā)育,泥巖遇水軟化,水滲人裂隙會(huì)降低巖石的內(nèi)摩擦阻力,不利于邊坡穩(wěn)定。故清孔可選用排氣量17m3/min、氣壓1.2Mpa的空壓機(jī)。對(duì)錨固段采用少量的水和高壓風(fēng)聯(lián)合沖洗,確保錨固效果,對(duì)自由伸長(zhǎng)段采用高壓風(fēng)清孔。
4.1.3錨索(桿)制作
錨索下料長(zhǎng)度要考慮預(yù)留張拉千斤頂和夾板的長(zhǎng)度錨固段錨索,每0.5m分別設(shè)定位環(huán)和隔離架,這樣可以保證其受力均勻。在錨索的最前端加設(shè)導(dǎo)向帽,以利于錨索的安裝。棒式錨桿的制作十分簡(jiǎn)單,首先按要求的長(zhǎng)度切割鋼筋,并將外露端加工成直角,并加焊框架梁錨固鋼筋,然后在桿件上每隔2~3m安放支架以使桿件在孔中居中。
4.1.4錨索(桿)安裝
錨索安裝采用汽車(chē)吊提升,人工輔助配合,依靠重力和人力將錨索緩緩放下。錨索送人孔底后,應(yīng)向外拉出0.3m左右,以確保錨索順直、注漿管暢通。錨桿安裝之前,應(yīng)檢查孔道是否阻塞,查看孔道是否清理干凈,并檢查錨桿體的質(zhì)量,確保錨桿組裝質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。采用人工安放,安放時(shí)應(yīng)防止錨桿彎曲,注漿管宜隨錨體一同放入孔中,注漿管端部距管底宜為50m~100m,錨桿放人角度與鉆孔角度保持一致,在人孔過(guò)程中,注意避免移動(dòng)對(duì)中器。
4.1.5注漿施工
注漿作業(yè)應(yīng)連續(xù)緊湊,中途不得中斷,使注漿工作在初始注人的漿液仍具塑性的時(shí)間內(nèi)完成,注漿采用從孔底向外壓漿法,邊灌邊提注漿管,保證注漿管管頭插入漿液液面下50m~80m,嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出漿液面,以免出現(xiàn)斷桿事故,實(shí)際注漿量不得少于設(shè)計(jì)的理論計(jì)算方量,即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0。
4.1.6張拉及鎖定
張拉前,必須對(duì)千斤頂、壓力表、油泵進(jìn)行配套標(biāo)定。錨索采用整體式張拉,共分四級(jí)進(jìn)行。每次按設(shè)計(jì)荷載的25%遞增,第一級(jí)穩(wěn)壓10min,中間每級(jí)5min,最終張拉力按設(shè)計(jì)荷載的110%控制,每級(jí)張拉完成后,均應(yīng)測(cè)定錨索的伸長(zhǎng)量,最終伸長(zhǎng)量不得超過(guò)設(shè)計(jì)值。
4.2抗滑樁施工
框架梁主體施工結(jié)束后,方可進(jìn)行抗滑樁的施工??够瑯妒┕?yīng)從兩側(cè)向中間開(kāi)挖,同時(shí)開(kāi)挖的樁位不得超過(guò)7個(gè)。開(kāi)挖應(yīng)采用間隔布置,即采用隔2個(gè)挖1個(gè)。樁身開(kāi)挖過(guò)程中基巖可采用小炮松動(dòng),但應(yīng)嚴(yán)格限制藥盆,禁止放大炮,以避免對(duì)滑坡體造成太大擾動(dòng),人工成孔后,現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土施工,灌注樁是一項(xiàng)質(zhì)量要求高,施工工序要求多,是一個(gè)須在短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成的地下隱蔽工程。
5錨桿、錨索應(yīng)力監(jiān)側(cè)
5.3.1錨桿軸力量測(cè)
本工程采用電阻應(yīng)變片式量測(cè)錨桿對(duì)錨桿軸力進(jìn)行量測(cè),電阻應(yīng)變片式量測(cè)錨桿是在實(shí)際施工使用的錨桿上軸對(duì)稱(chēng)貼四塊應(yīng)變片,以四個(gè)應(yīng)變的平均值作為量測(cè)應(yīng)變值,測(cè)得的應(yīng)變?cè)俪艘凿摬牡膹椥阅A?,得各點(diǎn)應(yīng)力值。目的在于了解錨桿實(shí)際工作狀態(tài),結(jié)合位移、修正錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。
5.3.2錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)
對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè),其目的是為了分析錨索的受力狀態(tài)、錨固效果及預(yù)應(yīng)力損失情況,因預(yù)應(yīng)力的變化將受到邊坡的變形和內(nèi)在荷載的變化的影響,通過(guò)監(jiān)控錨固體系的預(yù)應(yīng)力變化,了解邊坡的變形與穩(wěn)定情況。在安裝錨索時(shí),將錨索側(cè)力計(jì)安裝在錨墊之后,安裝示意圖見(jiàn)圖2,其安裝全過(guò)程包括:測(cè)力計(jì)室內(nèi)檢定、現(xiàn)場(chǎng)安裝、錨索張拉、孔口保護(hù)和建立觀(guān)側(cè)站。
監(jiān)測(cè)結(jié)果為預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間的變化關(guān)系,通過(guò)這個(gè)關(guān)系可以預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定。圖2為二級(jí)平臺(tái)K24+230錨索框架512、528、腸2側(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果,從圖中可以看出,經(jīng)過(guò)3個(gè)月時(shí)間,各錨索預(yù)應(yīng)力趨于穩(wěn)定,說(shuō)明邊坡的錨固效果良好,經(jīng)過(guò)雨季后,預(yù)應(yīng)力值無(wú)異常出現(xiàn),邊坡經(jīng)過(guò)加固處理后已趨于穩(wěn)定。
6結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,根據(jù)連續(xù)近一年的變形觀(guān)測(cè)和應(yīng)力觀(guān)測(cè),滑坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài),說(shuō)明這種治理方案是成功可行的。錨索、錨桿框架梁施工工藝簡(jiǎn)單、高效和安全,便于機(jī)械化施工,能有效降低對(duì)坡體的擾動(dòng);抗滑樁具有抗滑力強(qiáng)、適用條件廣泛、對(duì)滑坡的根治性能好等優(yōu)點(diǎn)。三種支護(hù)體系的聯(lián)合應(yīng)用,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)支護(hù)方式的不足,并能取得顯著的工程經(jīng)濟(jì)效益。
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