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關鍵詞:高速公路;抗滑樁;施工技術;滑坡治理 文獻標識碼:A
中圖分類號:U213 文章編號:1009-2374(2015)21-0104-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.052
抗滑樁是解決高速公路施工滑坡問題的主要方式,通過多年來的實際使用發現,抗滑樁施工不僅擾動性比較好,實際治理效果也較好,可靠性強,所以被廣泛的應用到各種高速公路施工中。但是因為我國幅員遼闊,道路情況、路基情況以及工程所在地區都有一定的差異性,所以抗滑樁施工經驗雖然可以通用,但是在細節處理上依然會存在各種問題,影響工程質量。抗滑樁作為一種治理滑坡的主要措施,現如今受到越來越多的重視。其內涵是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,是利用抗滑樁插入滑動面以下的穩定地層對樁的抗力(錨固力)平衡滑動體的推力,以增加邊坡的穩定性。
1 高速公路抗滑樁的施工準備
1.1 施工放樣
在施工之前,工作人員必須要了解圖紙,對公路產生滑坡位置的周圍情況進行了解,對滑動層面進行實地的研究。按照圖紙當中落孔樁所在位置測定橫斷面,保證斷面位置惡化孔樁的位置相互吻合。可以將抗滑樁的頂底高程投射在斷面的顯示圖上,之后對頂樁上部分土體的穩定性進行測試,驗算穩定性結果,從結果來判斷是否需要進行清表,保證減載深度以及減載的數量,并且需要保證樁孔在開挖過程中,臺上部失穩對孔的安全性。如果在檢查的過程中發現附近邊坡以及表層容易出現塌陷,則可以根據工程情況,適當對其進行清除。
1.2 設置位移觀測點
在施工前必須要對位移觀測點布設問題進行分析,方便測定滑坡位移方向以及滑坡可能產生的位移速度。整個施工過程中都需要對滑坡可能產生的位置進行監測,對資料進行全方位分析,繪制出相應的觀測點和高程升降方面的矢量圖,保證工程施工全過程都在監測范圍內,保證施工人員的人身安全,提升工程質量。從我省某高速公路的施工情況來看,該高速公路和鐵路處于并行狀態,滑坡段的公路甚至和鐵路的間隔僅有60m,公路從滑體前緣通過,而鐵路則下穿滑坡臺階。這段高速公路產生滑坡不僅影響了公路的實際使用,同時也對鐵路的安全運營產生了巨大的影響,所以相關人員在事故出現第一時間趕赴現場,通過十字交叉網法、放射網法和其他方法對該路段進行處理,效果良好。
2 高速公路中的抗滑樁施工技術
2.1 排水孔施工
如果要對有孔滑坡地帶實施施工,第一項需要處理的就是排水孔,在施工中關于排水孔位置、標高以及仰角間距等的分析可以依照出水情況分析,綜合多方面因素對這三方面的設計情況進行休整。抗滑樁驗收之前,不可以實施規模性開挖滑坡體前緣,否則容易導致出現滑坡體失穩問題。如果需要對滑坡的前緣位置進行設計,則必須
先將路堤提升到滿足工程基本要求的高度再進行開挖。
2.2 設計與施工差異性
在所有樁開挖之前,首先需要將地質樁孔柱狀圖及時填錄完畢,并對地層巖性以及滑動面位置仔細進行記錄,另外還要詳細地對擦痕、巖性變化界面以及軟弱層等情況進行描述,如果情況比較特殊,可以通過圖片資料的方式對其進行記錄。整個開挖過程都必須時刻核對滑面的進展情況。如果施工情況與設計人員的設計意圖相差甚遠,必須技術報告,保證嵌巖深度和抗滑樁自身長度可以滿足工程的最低要求標準。
2.3 施工關鍵點
施工過程中,必須要保證護壁自身厚度、硅的強度以及鋼筋的實際使用量滿足設計最低標準。在涌水量比較大的時候,可以將排水與堵截相結合,如果需要對導管排水增加的話,在實施空間填塞淘挖中可以應用錨桿或者鋼筋網等物品,最后再采用混凝土實施振搗密實,在能夠滿足其強度要求之后,才能夠把導管內部的水全部都集中堵死,以免護臂背面土地因為出現地下水流出而發生井壁塌跨等情況,甚至還會導致出現滑坡問題。在施工過程中一定要確保護臂和護身混凝土強度,可以對其設計要求滿足,澆筑樁身之前可以使用水泥砂漿來鋪墊,鋪墊的厚度需要從工程的實際情況來判斷。護壁的各節縱向鋼筋必須要通過焊接的方式來施工,保證搭接長度滿足工程的發展需求,禁止在施工過程中出現綁扎或者掛接問題,并且施工中不可以在土石分界處以及滑動位置設置搭接位置。在樁身鋼筋處理過程中,最大化的將鋼筋預制成籠形狀,在鋼筋籠制造過程中通過埋設超聲檢測管的方式提升工程質量,避免因為施工不規范而產生滑坡。確保鋼筋的連接質量能夠和我國相關規定要求相符,盡量選擇光對焊方式實施樁身的鋼筋焊接,提升焊接質量。
3 結語
對特定滑坡災害來說,能否合理的選用治理技術是提升滑坡治理效果的主要條件,結合工程實際情況,擬定科學化的施工措施,解決滑坡問題。上文從目前高速公路抗滑樁施工技術的視角出發,旨在提升高速公路工程施工質量,控制因為滑坡問題給工程帶來的負面影響,促進我國經濟發展,減少工程事故。
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【關鍵詞】滑坡災害,抗滑樁,邊坡工程,推廣應用
Abstract: Landslide is one of the most common natural disaster in China, with its distribution of a wide range of devastating strong and caused tremendous damage to the human environment, not only a serious threat to life and property safety of the people of disaster areas, but also undermines the entire regionecological balance, resulting in a persistent ecological damage. Multiple natural disasters in China to strengthen disaster research, the objective requirements of economic development in China, but also to ensure the inevitable requirement of the people live and work. In recent years, China has a big stride in Landslide, anti-slide pile is one of the common means of governance, has been rapidly promoted in the slope engineering governance. However, due to the late start of China Landslide, anti-slide pile design and construction, there are still many shortcomings. This article, I will be from the angle of the landslide of natural disasters in China were analyzed and described the status of Chinese and foreign anti-slide pile slope engineering, and put forward recommendations in slope engineering applications of China's anti-slide pile.
Keywords: landslide hazard, piles, slope engineering, promote the use
中圖分類號:U216.41+9.1文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
眾所周知,我國地形地貌多變,地質構造復雜,我國的山地丘陵總面積約占我國國土總面積的三分之二,加上氣候條件多變,各地區降水不均,少雨干旱地區,巖體受物理風化影響大,而在濕潤多雨地區,巖體受生物及化學風化影響大,同時受地質構造和地形地貌的影響增加了山體滑坡災害發生的頻率。目前,隨著工程建設的大力發展,人類工程開始逐漸深入西部偏遠山區,鐵路修筑、水壩建造,、開礦打井等一系列工程勢必會面臨滑坡災害,因此采用經濟合理的治理手段,既可以減輕滑坡對施工的危害,又可以避免滑坡發生的頻率。所以,加強對滑坡的治理,加強對抗滑樁的設計施工的研究探討,是非常具有現實效益的。
二.抗滑樁在國內外邊坡工程中的應用現狀
1.早在20世紀三十年代,西方國家便開始利用抗滑樁解決一些邊坡工程問題。而抗滑樁的應用高峰期是在二戰以后,當時一些西方國家正處于經濟恢復發展時期,大量的工程建設開始起步,同時伴隨著工程建設的滑坡問題也應運而生,于是,抗滑樁以其獨特的優勢被廣泛運用到滑坡治理中來。之后,隨著抗滑樁設計施工技術的深入研究,抗滑樁的設計理論逐步建立并取得了發展,伴隨著經濟的發展,時至今日,國外很多國家的抗滑樁設計理論已經很是完善,并逐漸形成了科學系統,不斷研究出以錨索抗滑樁為代表的各種結構的抗滑樁型式,有力的推動了抗滑樁在邊坡工程中的廣泛運用。
2.我國的抗滑樁應用起步比較晚,第一次運用是在二十世紀五十年代,當時應用于寶成鐵路滑坡治理中。直到二十世紀七十年代我國的抗滑樁理論開始初步建立,此后,隨著抗滑樁在工程應用中的不斷發展,抗滑樁的設計理論也開始不斷的完善。但目前為止,我國抗滑樁的設計施工依然存在著很多缺陷,比如,設計計算模型忽視樁側摩阻力,設計數據采集不合理等等,這些缺陷在很大程度上導致了我國抗滑樁設計施工的不清晰,不確定。但從整體而言,我國絕大部分設計成果是成功,但也存在由于設計數據或者設計參數出現問題而導致治理不當的例子。
三.抗滑樁基于對滑坡和巖土體的綜合考慮。
1.抗滑樁設置在邊坡支護設計時,對于彈性抗滑樁來講,樁在承受上部滑體的推力同時,必然對上部土體或巖體產生反力,而該反力對樁后土體或巖體穩定性的影響往往被人為忽略了,以至產生不安全因素。這種情況已然在無施工過程中被多次得到驗證。右圖為滑坡的剖面分析圖,有助于加強對滑坡成因的直觀理解,為抗滑樁的設計施工奠定良好基礎。
2.不同的巖土體具有不同的特點,其物理力學參數也不同,在進行抗滑樁的設計施工時候,必須綜合考慮土體的物理力學參數,保證設計數據的可靠性,保證設計過程的嚴密性。上表是抗滑樁和巖土體的物理力學參數。
四.各種抗滑樁型式運用簡析
1.變截面樁
一般抗滑樁為矩型樁,這種樁型對巖體滑坡、土體整體滑坡的支擋效果是很好的,也比較經濟合理。但在滑坡體比較松散、強度較低的土體滑坡中,矩形抗滑樁治理成本費較高。如果土體較為松散,在綜合分析滑坡形成特點和抗滑樁的承載力的基礎上,多可以采用異型抗滑樁的設計方案。如梯形截面抗滑樁。此種抗滑樁不但經濟,而且樁間土在推力作用下被擠密,能與樁一起形成一道樁土墻,從而提高樁同作用效果,對滑坡構成有效支擋。
2.預應力錨索抗滑樁
隨著治理滑坡的規模不斷擴大,各種抗滑結構不斷出現,其中最為新型的抗滑結構就是預應力錨索抗滑樁結構。該結構通常利用鉆孔灌注或支模澆筑成樁。在樁上設置一排或多排錨索,并對錨索施加預應力,通過錨索將樁錨固在穩定的基巖中,達到阻止邊坡滑動的目的。目前該類樁已廣泛應用于大、中型滑坡治理工程中。
五.關于抗滑樁在邊坡工程中應用的建議
1.通過考慮樁同作用的原理提高抗滑樁的抗滑能力。
這種共同作用的效果很大程度上取決于樁前土體的抗滑力。這對于整體性較好的土體或巖體來說主要是由樁前巖土體的強度決定的。即利用抗滑樁和巖土層錨桿相結合的支護方式代替單排樁或推樁,以使滑坡治理更經濟、合理。
2.在某些工程中,可以根據實際狀況采取相對應的措施。由于抗滑樁的懸臂較長,然而又不易設置錨索,使其受力很不合理。這時可以通過考慮將部分抗拉鋼筋用預應力鋼絞線代替,樁底埋設錨梁,布設好鋼絞線,澆灌后通過后張法施加張應力,增強樁體的力學強度,以達到經濟合理的目的。
3.在研究了關于推力樁和深埋樁的工作機理的基礎上,考慮在大型的滑坡治理中綜合運用深埋樁和推力樁2種支護方式,發揮其各自的特點,以達到安全、經濟、合理的滑坡治理效果。由于邊坡問題的復雜性以及工程規模的大型化,我們對滑坡真實的受力性能和工作機理,需要進行更深入的研究和探討。
六.結束語
由于我國多山地多丘陵的地勢地貌,加上降水日曬等多種氣象因素和不科學施工等人為因素的影響,使得自然和人為的滑坡災害日益頻繁,對工程和人類環境的影響也日益明顯。目前,抗滑樁是邊坡工程中最為有效的支檔方式之一,加強對抗滑樁設計施工的研究突破,并加以大力推廣運用,必將很大程度上改變我國抗滑技術弱勢的局面。加強對抗滑樁技術應用,可以為我國的生態文明建設增磚添瓦,促進社會的和諧進程。
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關鍵詞:鐵路陡坡路基抗滑樁,施工技術
1.工程概況及特點
本段路塹處在山區,自然坡度為30~450。表層(Q4el+dl)粉質粘土夾碎石;下伏泥質灰巖,解理裂隙發育,巖心破碎;地下水不發育。為保持塹坡穩定,左側設樁板墻加固。抗滑樁間距5m,樁徑2*2.25m,樁長13~23m,樁頂2m以下設上下兩排錨索,錨索長17~22m,單根錨索噸位750KN,錨固段長9.5m,孔徑130mm。
2.施工方案
1)施工中需要解決以下技術難題:人工挖孔的控制爆破技術、T形樁護壁施工、成孔后護壁處理、鋼筋籠加工安裝、混凝土的澆筑、錨索安放與張拉技術等。
2)總體施工方案分為6道工序:施工準備、樁孔開挖、護壁施做與處理、鋼筋籠加工與吊裝、樁身混凝土澆筑、錨索施工與張拉。
3.各工序施工技術
3.1施工準備
①盡量安排在旱季施工,先施工樁,然后開挖土石方,嚴禁先開挖土石方后做樁,路塹施工前應平整孔口地面。
②測量放樣要準確無誤,引出護樁。
③要設置對滑坡變形、移動的觀測樁。
3.2樁孔開挖
①樁孔采取人工跳樁開挖,分節施工。
②孔內有害氣體濃度超標或孔深超過10m時,均應設置通風設備。
③孔內爆破既要保證樁孔自身安全,還要保證周圍人員、房屋樹木等物品的安全。為此采取以下措施:采用淺眼爆破,炮眼深度,硬巖層不得超過0.4m,軟巖層不得超過0.6m;裝藥量不得超過炮眼深度的1/3,達到使巖層松動即可,盡量不讓巖渣飛出,孔口用竹排覆蓋,竹排距孔口面要留高度不小于20cm的空隙,為使爆破瞬間的產生大量氣體能及時排出。炮眼采取正方形布置,距孔壁不小于35cm,孔與孔間距應為孔深的1.5倍,且不小于60cm。所用炸藥應為防水管狀炸藥,每個炮眼用藥量嚴格限制在1/3管長以內。爆破采用導爆管、導火索、火雷管起爆。每個炮眼放一枚導爆管,然后將孔內所有導爆管匯集成束,引到孔口外面,再用一只(或兩只)火雷管配上導火索與成束的導爆管捆在一起,這樣在孔口點燃導火索就可以了。經過多次試驗,該爆破方案安全可行。炮眼裝完炸藥后一定要用粘土搗實封牢。
④爆破前,對炮眼附近的支撐應采取防護措施。護壁混凝土強度未達到2.5MPa前,不得進行爆破作業。一個孔內進行爆破作業時,其他孔內不得留有施工作業人員,必須全部撤至安全地帶。
⑤挖孔時,能不爆破盡量不爆破,爆破后如有邊角部分確有人工無法開挖到位的,可采用微量炸藥爆破即可。
3.3護壁施做與處理
①護壁要高出地面20~30cm,采取每節1.0 m的C15混凝土護壁,厚度不小于15cm。
②護壁應安設牢固,滑動面處的護壁應予以加強,承受較大推力的護壁和鎖口的混凝土中應增加鋼筋。挖孔和護壁必須交替連續作業,以防坍孔。
③護壁模板制作 樁身截面尺寸為:2.0*2.25m,靠路基側兩端另設0.3*0.4m的擋塊,因為擋塊部分和靠近路基側的一面要必須是平面的,而另外三面才可以采用適合采用方樁通用模板(上口小下大的結構形式)。在擋塊部分要加工成一塊倒梯形模板(尺寸為上底寬0.4m、下底寬0.3m、高1.0m)和一塊矩形模板(尺寸為0.4*1.0m),在每塊模板上部分別預留一個大約0.20*0.20m的開口,在靠路基側的模板尺寸為1.0*2.6m,在模板上部預留二~三個寬*高=0.25*0.20m的開口。
④安裝模板時在底腳要預留一排孔眼,便于固定模板,在模板與孔壁之間要設置臨時內支撐(短木棍),在模板之間要設橫向支撐。
⑤由于每一節護壁混凝土用量少,采用人工現場拌制混凝土,現拌現澆。分層搗實,收尾時將預留開口處混凝土補平。
⑥護壁澆筑一般安排在下午進行,澆完混凝土后可以有一個晚上的凝固時間。
⑦因為護壁的施工是分節進行的,接縫很多,必須另行處理。分兩步進行處理,第一步,對不平的地方進行粗略整平,重點處理接縫;第二步,在需要拆除護壁的部分鋪設一層寶麗板,用鋼釘固定,接縫處用膠帶紙封牢,以防漏漿,達到表面整齊美觀的效果。
3.4鋼筋籠加工與吊裝
①由于鋼筋籠太重(最重的達14.3噸),配筋又密,而且護壁有的部分還鋪設了寶麗板,這給加工和吊裝作業帶來了很大的困難。
②鋼筋籠加工吊裝方案:樁身下部鋼筋籠采取在鋼筋加工場做,豎向主筋采取三根或兩根焊接成束在樁孔內安裝,上部鋼筋籠采取先在鋼筋加工場加工成半成品,在樁孔內進行焊接安裝。
③方案優點:可以保證不會破壞鋪設的寶麗板保護層厚度,更重要的是鋼筋籠不會變形。缺點:樁孔內安裝時間較長,吊機使用臺班較多,孔內作業環境較小、時間長,焊接時會產生許多有害氣體。
④針對該方案的不足處采取以下措施:把必須使用吊機作業的項目盡量集中,盡可能縮短使用吊機時間;采取空壓機通風換氣,保持孔內空氣良好,另外在孔內搭設臨時工作平臺,定時換人作業,一般連續工作時間不超過2小時。
3.5樁身混凝土澆筑
①澆筑方案:采取集中場拌混凝土,攪拌運輸車運輸到現場,吊機吊送到樁孔口,串筒輔助下滑到孔內,分層澆筑。
②樁身澆筑前要鋪一層厚20~30mm的水泥砂漿,在水泥砂漿凝結前澆筑第一層混凝土。采取容量大約1立方的料斗從運輸車接混合料,用吊車吊送到樁孔口,沿著預先設置好的串筒下落到澆筑面。要求串筒出料口距混凝土澆筑面的高度不宜超過1m。采取分層澆筑,層厚不得大于40cm。
③樁身混凝土達到設計強度后應依據有關規范和規程進行無損檢測。
3.6錨索施工與張拉
①由于錨固樁上部設有兩排錨索,要等上一排錨索施工完成后,方可開挖下一層的樁前土體。開挖土體后,在樁身進行錨索孔放樣定位。
②錨索孔采用風動鉆進,嚴禁采用水沖鉆進,嚴格按照設計傾角(15°)、深度、孔徑鉆進成孔,鉆至設計孔深后必須采用高壓風吹孔,以清除孔內巖粉余碴。
③成孔后立即安放錨索入孔。在錨固段,每隔1.0m設置一個對中支架,張拉段每隔1.0m用細鋼絲綁扎,并將張拉段鋼絞線放于內徑46mm的波紋塑料軟管內,管內注滿黃油,以便進行張拉及防止鋼絞線銹蝕。
④放入錨索束后應及時注漿,采用孔底返漿法壓力注漿,一次注滿錨固段和自由段,注漿壓力為0.6~0.8MPa,要確保砂漿飽滿、密實。
⑤外錨頭采用C30鋼筋混凝土現澆,錨頭頂面必須與錨索軸線垂直。
⑥錨索張拉施工時應先進行抗拔試驗,以便取得巖層與砂漿體錨固體間的極限抗拔力,調整錨固段的長度。錨索張拉必須在孔內砂漿、外錨頭等混凝土達到設計強度后才能進行,張拉應分級進行,每級按設計值的25%遞增。每級穩定5分鐘后,下一級才能進行,最后一級張拉120%,并穩定15分鐘,間隔6~10天后再進行補償張拉,然后鎖定。
⑦封孔注漿時,注漿管必須插到底,注漿必須飽滿。
4.結語
1)樁身開挖是施工技術的難點,控制爆破技術最難。為了解決該技術難題,查閱了許多有關文獻資料,反復檢算,又經過多次試爆,才定下方案。經過實踐驗證,所采取的爆破方案安全、高效、可行,達到了預期效果。
2)護壁處理、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑、錨索張拉和封孔等工序也是樁身質量控制的重要工序。宜萬鐵路這段抗滑樁施工方案嚴謹可行,施工控制嚴格,不僅保證了安全、質量和美觀的要求,而且提高了效率,該項工程原定十個月的工期,結果只用了八個月就完成了,整整提前了兩個月,節約機械臺班、人工及管理費等成本大約50萬元。現在該工程已經完工好幾年了,抗滑樁非常穩定。由于質量優良,外表整齊美觀 ,贏得了業主和參觀者的多次好評。
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