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在水利水电工程施工中经常使用的边坡开挖支护技术主要有以下几种:一是挂网喷混凝土。这种方法主要是为了能强化边坡的封闭性,以避免其过多地受到风化作用的影响而使其缺乏稳固性;二是锚杆支护方法。这种边坡开挖支护方法主要是充分利用边坡锚杆来进行边坡的施工工作,是一种最为常用的边坡施工技术;三是钻爆方法。这种方法是通过钻爆来开挖边坡,遵循自上而下的原则,逐层进行钻爆;四是分层式支护方法。这种方法常常用于边坡浅层支护施工中,所起到的作用和效果十分好。在对地质环境比较差的边坡进行开挖工作的时候,其深层支护中必须向里面灌浆,以稳固其坡壁,提高边坡的安全性。在灌浆之后,还要采用钢绞线来进行固定。
2水利水电工程施工中边坡开挖支护技术分析
在水利水电工程施工中实施边坡开挖支护工作时,先要对其进行监测。首先,要对边坡的安全性进行考察,主要是对边坡的内部进行断面布置的测试;其次,要开展爆破振动检测工作,充分利用衰减规律,测量爆破的振动频率,并据此来指导边坡开挖施工工作。另外,除了实施监测之外,还要开展物探工作。物探工作主要是对开挖过程中的边坡状态进行了解和分析,以调整边坡施工中的开挖技术,确保边坡施工的质量。在水利水电工程施工中,边坡支护施工控制技术具有重要的作用,通常而言,常用的几种边坡开挖支护控制技术有以下几种:第一种是浅层支护。浅层支护技术包含了排水孔、锚杆和喷混凝土等。在实施过程中,主要是利用全液压钻机来开挖边坡。进行钻孔。在安装锚杆的时候,则要先进行灌浆,然后再插杆实施开挖工作,但是需要注意的是,如果所开挖的岩层不够稳固,那么在施工的时候一定要先插杆再灌浆;第二种是深层支护方法。在边坡开挖工作中,深层支护工作必不可少,因而必须不断地创新和改进深层支护方法。在水利水电工程边坡开挖工程中,采用深层支护技术,一般是利用液压锚固钻机来进行锚索钻孔,通过导向仪器来调整钻孔,避免出现锚索钻孔出现偏斜的现象。在水利水电工程的边坡开挖支护施工中,还要做好钢筋网的铺设工作。当边坡受到地质灾害的破坏而坍塌时,就必须开展有效的钢筋网铺设工作,以加固边坡,使其更为安全。在输送钢筋网时,必须保证钢筋网与岩石层之间无缝隙,并且要将其与锚杆头进行焊接,以形成稳固的整体。除此之外,排水孔施工工作也是水利水电工程边坡开挖支护施工中的重要环节。边坡长时间的排水会削弱其稳固性,为此,可以利用永久排水孔来解决排水工作,开展支护施工。在喷混凝土的区域中,常常会使用永久性排水孔方法,能有效降低水压对边坡的影响。为保障排水效果,可在其内部添加排水盲材,以防止排水孔出现塌孔现象。
3结语
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.
论文摘要:介绍了高速公路边坡的动态设计原理与实例
1动态设计原理与方法
对于边坡工程来说,设计往往具有超前性,而施工则直接体现了现实性。这样,二者之间不可避免地要产生矛盾,为解决矛盾就需要把施工中不断获得的新信息经处理后传递给设计,以此不断修改完善设计,直至最终解决矛盾。
对于重大的深挖方路堑边坡工程,在勘察和设计阶段对其认识是有限的。而随着施工开挖的逐步进行,真实的工程地质条件逐步摆在面前。在施工完成后,对勘察、设计、施工及监测获得的经验数据进行总结归纳,则可为相似工程提供可借鉴的经验,提高施工前的认识水平。因此,在深挖方路堑边坡工程设计施工过程中,应将勘察、设计、施工及施工监测、施工后分析作为一个整体,进行动态设计施工。针对近年来公路建设中出现的问题,结合公路工程特点,对于公路深挖路堑边坡工程,提出如下系统的动态设计方法(图1):
(1)进行详细的施工前地质调查和勘察,力求正确把握边坡工程地质条件。重视岩体结构特性的研究,在勘察中要查明边坡岩体结构特征,分析控制边坡稳定的主要结构面;
(2)运用工程地质类比分析、地质力学综合分析等方法对边坡的稳定性做出定性的判断,尤其是要判明边坡的整体稳定性问题;
(3)运用数值计算分析、极限平衡分析等对边坡的稳定性做出定量的判断;
(4)根据稳定性分析评判的结果,进行开挖和防护工程设计;
(5)针对边坡地质结构、薄弱环节和防护措施特点,进行施工期间施工监测设计,确定重点监测部位、监测方法、手段等;
(6)开展边坡工程开挖和防护工程施工,进行施工监测,获取开挖揭示的工程地质信息、变形信息、施工技术信息、防护结构应力信息等,并对获取的信息进行及时整理分析,据此以修改设计;
(7)施工完毕后,对监测资料进行综合整理分析,对施工后的稳定性作进一步的判定,对边坡的变形破坏特征进行深入研究,分析不足,总结经验,为其他工程提供可借鉴的经验。
2赣大高速公路某段高边坡地质概况
地面植被较茂密,表层有厚度约3m的坡残积粘性土,基岩主要为古生代变质岩—石英云母片岩。岩体受构造影响强烈,构造节理发育,有的节理面可见擦痕和硅化面,岩块上可见强烈的小褶皱和节理切割错断迹象,岩体风化带和风化节理很发育,全风化带厚5一lOm左右,下部为中等风化带。边坡岩体被结构面切割成碎石状和块状。岩体主要节理有5组,节理产状:120“乙45“一600;330“乙650;195“乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。片理产状:800一95“乙29 0 } 45 0。线路走向1120,边坡倾向2020。由边坡与岩体结构面的关系可知,不利于边坡稳定的结构面主要有三组,即:2400乙650; 1700L630; 1950L350 }580。路堑挖方深度内无地下水,但降雨时,由于岩体节理发育,开挖裸露后,成为雨水人渗的路径,降雨期会出现临时性裂隙含水现象,因而影响边坡岩体的稳定。
3施工过程中的动态设计
(1)该路堑高边坡地段的最初施工设计方案为15m高挡墙,上接1一3级(15一20m)的高护墙,护墙坡率为1:0. 5,1:0. 75和1:1。
(2)经现场设计复查,为减少大量的高边坡护墙施工的难度和护墙浆砌片石污工量,将挡墙顶以上的护墙改为挂网喷浆轻型防护。
(3)该路堑高边坡地段按以上修改的设计开挖。至2006年9月,路堑上部开挖基本达到设计形态,岩体的构造节理和风化带基本裸露,同时也出现了局部边坡岩体开裂或坍滑。根据实际开挖和岩体变形情况,经过进一步的地质工作,全面查明了岩体风化情况和结构面组合特征,发现岩体很破碎,风化强烈,且存在三组不利结构面,导致由其组合产生的楔体状坍滑。
依据开挖后的实际地质条件,岩体边坡的设计参数相应修改后,对设计和施工方案同时作调整。考虑到边坡高、工期紧、施工难度大,进行了四个设计方案的详细比较。四个设计方案分别为:1)拉杆锚桩方案,适于在边坡下部支挡,可替代原设计的底部挡墙,但对高度达60m的边坡,仍需放缓边坡刷坡或采用预应力锚索等加固,施工困难;2)放缓边坡方案,则边坡高度将超过100m,土石方数量增加较大,坡面防护面积也大大增加;3)预应力锚索支护方案,锚索工程量大,但便于施工;;4)部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案,基本不增加边坡高度,通过锚固和挡护工程加固边坡,并维持原设计的挡墙和边坡坡率,对有条件刷坡且增加高度不大的地段,采取边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的措施。经综合比较,该方案最优,较为经济,便于实施。因此,采用了部分边坡放缓与锚索、锚杆支护相结合的方案。
(4)采用的设计方案如图2所示。底部片石混凝土挡墙高15m;中部两级边坡,预应力锚索加固和挂网喷浆防护,坡率1:0.75;上部边坡1:1,框架锚杆加固和挂网喷浆防护;顶部边坡1:1.25,植草护坡。设计对下一步施工方案做出了相应的规定,要求支护工程自上而下、边开挖边支护;边坡支护完成后,方能进行下部开挖;底部挡墙严格按跳槽开挖浇筑,墙背坡根据岩体情况,在开挖时采用随机锚杆和喷浆作为临时支护。
(5)后按照设计方案施工,中、上部开挖基本到位,中部边坡支护仍在施工,因几次降雨,出现一处岩体楔体开裂,范围约30m,另有一处在挡墙开挖部位产生楔体坍塌。裸露的岩体表面,可见节理很发育。故再次设计调整中部锚索布置,并按岩体破碎程度和风化程度,具体设计规定底部挡墙开挖支护方式和墙身尺寸调整范围。部分坡面加密锚索;部分地段加大墙身截面,规定跳槽开挖的槽口宽不大于6m;另有部分地段增加墙背锚杆挂网和钢轨临时支护,规定跳槽开挖的槽口宽不大于3m。按调整后的设计进行施工,直至竣工,未出现新的边坡变形。
【摘要】公路路基边坡的是否稳定,对在建公路的施工有着直接的影响,关系到施工的安全性及施工能否顺利开展,同时也关系到现有道路的运营安全。通过对公路路基边坡的设计特点及存在的不稳定性因素进行分析,提出了相应的解决办法和防护措施,以提高公路路基的稳定性。
【关键词】公路路基;边坡稳定;影响因素;防治工程
1.前言
伴随着经济的迅速发展,道路建设也在不断发展,在公路建设中,边坡建设也是重要一环,但是其在建设过程中存在着许多问题,特别表现在地理环境比较复杂的道路修建上论文交流,请加,谢谢。由于在道路建设中出现高边坡是无法避免地,从而边坡稳定技术也变得越来越重要,它不仅关系到工程建设的整体进度,也关系到场地周围的环境保护,更重要的是关系到建设工人的生命安全。因此,对造成公路边坡失稳的成因进行分析,并适当的采取行之有效措施,是使问题得到化解的关键。
2.路基边坡设计的特点
2.1非标准设计
不同地段的边坡有着不同成长因素,会因为其成因机制、稳定状态及形成条件等存在差异,所以对工程建设产生的影响也会不同,在边坡防治进行设计时,对所有边坡的范围、治理部位都要进行计算,并制定出分别与之相适应的措施及方案。所以,边坡治理工程的设计没有固定的设计标准,必须有针对性地对边坡加以设计。
2.2风险性设计
缺乏稳定性的边坡一般都位于比较复杂地形内,边坡体承受着外界巨大的荷载,在所有的治理工程必须对其进行承受,其本身必须具备充分的抗变形能力及抗破坏论文交流,请加,谢谢能力。但迄今为止,边坡防治技术还处在发展阶段,其存在不成熟、不完善、不严谨性,因此,边坡治理工程的设计还具备着一定的风险性。
2.3应急设计
边坡灾害的发生时常存在着突发的性质,为了减少其危害程度,必须对此进行有效的预防,但很多形式下都存在着应急的特点,其边施工、边监测、边勘察、边设计。
2.4综合防治设计
公路路基边坡的设计和施工,必须根据边坡的具体特点,同时采取不同的技术办法,达到综合治理的效果。因此需要对原有治理方案进行合理的分解,选择分步、分期实施,从而实现综合防治。
3.对影响边坡稳定的因素进行分析
剥落、崩塌、滑坡是公路边坡失稳的三种主要表现形式。一般由风化、雨水、爆破、地震等因素造成的,其中长期的风化、雨淋等因素致使边坡的抗滑力减弱,出现滑坡等现象,而爆破地震等可直接导致边坡失稳。
3.1边坡的成分和强度参数
目前我国的公路边坡以土质边坡为主,其强度由土的的内摩擦力及粘聚力决定,土的类型不一样,其颗粒大小也会不一样,含水量不一样,对边坡的承受强度也会造成直接影响,从而影响边坡的强度系数。同时不同的季节、不同的地区依照土的冻结状况其强度也会出现差异。
3.2边坡的坡度及施工因素
边坡的高度与其底部宽度的比即表示边坡的坡度,坡度的大小对稳定性造成直接的影响,坡度越小稳定性越高。在施工过程中,有时为了给施工带来方便,通常会筑起比较高的边坡,而且对边坡土质缺乏实际考虑,开挖方法、开挖深度及施工规范也缺乏认知,甚至还出现了随意在边坡顶部摆放废石残渣的现象,造成边坡过载。同时在工程施工中缺乏具体的勘察设计,也没能及时的采用加固及支护措施,这都会给公路边坡的稳定造成隐患。
3.3人类活动及工程建设
人类频繁的工程活动,存在着许多的违章挖填土行为,对坡脚待填土进行任意的开挖,在坡顶建造房屋,公路附近进行大工程量的建设,这些都会给公路边坡增加压力,坡体的下滑力得到增加,稳定性也就受到了影响。同时在工程建设中无定向、无防护的爆破,也会给边坡水文地质和力学性质造成影响,致使抗滑力下降,下滑力上升。
3.4自然环境和地质条件
不同地域的边坡其自然条件也存在着差异,不同的自然条件对其影响程度也不一样,其中影响最为明显的是含水量,地表的降水会渗入边坡,使软弱夹层的摩擦力被降低,同时会对坡体进行侵蚀,提高坡体的重量,使下滑力上升;再加上风化作用,土体的抗剪强度也会受到影响,使裂缝扩大造成土体剥落脱离;要是发生地震,就会直接使坡体的力学性质得到改变,使土体变得松弛,其整体强度会受到影响。
4.公路路基边坡稳定性预防和防治措施分析
4.1因地制宜
公路施工过程中经常会出现边坡,必须结合实际情况进行处理,从现场的地质条件、气候条件出发,合理设计坡度,适当的选择材料,对边坡实施防护。可以利用锚杆支护及水泥抹护等,必要时进行削坡减载、设置挡土墙等。此外还需要制定并实施施工规范,实现边坡防护的规范化。对降雨多发的地形,可以设置粘土垫层及止水帷幕,减少地下水及地表水的侵蚀,并在坡顶建设排水沟,第一时间将雨水排除,降低边坡的危险因素。
4.2喷锚加固及土石拦截
喷锚支护是当前边坡支护的主要的措施,土质边坡具有间隙大、强度低的特点,比较实用的措施有锚杆、支撑、灌浆等。对可能会出现较大规模滑坡的自然坡体,则可以修筑锚固桩、抗滑挡墙等较大型的防护工程,也可以选择对土性进行改良,采用动力固结、电渗及喷射注浆等措施。同时需要在坡面实施拦截措施,预防石块的下落及岩体的崩塌,减少对行车安全造成的不利影响,在设计勘察时就必须依照岩体滑落、翻滚、弹跳及落点的位置提前作出预测,通常的拦截办法有修建拦石墙、金属网及落石槽等。
4.3边坡生物防护及绿化
对边坡的稳定加以防护其生物防护的作用也日益突出,在边坡的修筑过程中,植被遭到损坏,加重水土流失,影响边坡的稳定性。通过对栽种植物的挑选,栽种时机的把握,对边坡沿线实施生态防护,这样不仅保持了水土还美化了环境,同时它还具有造价低、经久性强实用性高的优点,具有很高的实用价值。
4.4实施监测,及时预防
随着公路边坡事故的频繁出现,其危害也越来越明显,工程建设时必须加大对边坡稳定的防护,其监测技术也有待提升,如数字摄影、地震勘探、放射测量及探地雷达等的运用;目前主要是对边坡的位移及变形信息进行采集,然后分析出边坡的破坏特征及变形机制,从而对边坡的稳定性提前做出预测,及时采取适当的办法对边坡实施防护,使灾害在初始状态就得到控制,这样不仅可以减少经济损失,同时对人们的生活也不会造成困扰,具有极大的现实意义和运用价值。
【参考文献】
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【论文关键字】建筑工程 支护 施工技术要点
【论文摘 要】本文在简单介绍了建筑工程支护的基础上,针对实际施工过程中存在的各种问题,论述了建筑基坑土方开挖、支护施工、安全防范措施,并着重介绍了建筑工程支护施工技术的要点。
1、建筑工程基坑支护简介
随着地下建筑工程的不断发展,基坑工程得到越来越多的发展和利用。所谓基坑工程,就是为了保护基坑的开挖、地下主体结构的施工安全和周边环境不被或少被破坏而采取的支档措施,此外,它还包含了基坑的土方开挖、施工机械的利用以及降水防水等方面的,所有的这些,共同组成了建筑工程地下基坑支护的全部内容。
随着地下建筑工程开挖深度的不断增加,开挖土方的面积越来越大,建筑工程支护施工的难度也相应的不断加大。建筑工程基坑工程是一个很复杂的问题,它包含的许多不确定的因素和内同,涉及到土力学中的变形、稳定、强度以及防水等方面的内容,需要我们不断地加以研究和在施工中总结经验,是基坑工程的施工技术得到不断的完善。
目前放坡开挖和在支护结构保护下的开挖最常用的两种施工工艺。放坡开挖即无支护开挖,适用于基坑开挖深度较小、土质条件较好的边坡,与之相对应的是支护开挖,即有支护体系保护下的开挖。针对不同的工程实际,我们要选择合理的开挖和支护方式,并在所选支护条件下进行合理施工工艺的设计和选择。由于基坑工程的环境复杂性和保障结构施工,同时由于基坑施工过程中存在着许多不可预知的可变因素,使得建筑基坑工程支护施工工艺存在着许多的问题。
2、建筑工程中基坑支护存在的问题
目前在建筑工程支护过程中,基坑支护还存在一系列的问题,简述如下:
(1)深基坑环境复杂性
在设计过程中,根据提供的资料进行基坑工程支护的设计,由于环境的多样性和复杂性,不可能考虑到实际施工中遇到的各种问题,由于地质调查覆盖的程度不同,现实中存在的软弱地层或涌水地层等可能没有勘查到,在实际中需要多加预防与指定响应的预防措施,以保障支护施工的顺利进行。
(2)设计与施工不达标
由于设计人员的疏忽或认识不足,在进行边坡的设计时存在着一定的问题,但这种情况往往较少发生。最主要的是施工单位在进行施工时,没有严格按照设计要求及相关规范的要求,如在喷射混凝土养护过程中混凝土未按照规范要求进行合理的养护,未达到设计强度要求就进行接下来的支护施工,或者是在土钉支护过程中,锚杆并未达到设计的强度等等,都是经常遇到的;同时边坡面的处理不当,达不到标准要求,以及相关负责人员急功近利,没有做好基坑公正施工工序的协调工作,只是盲目的追求施工进度,都会给建筑工程支护带来安全隐患。
(3)基坑工程中地下水的影响
在基坑工程的开挖和支护过程中,地下水的影响尤其需要得到足够的重视,是一个不能忽略的问题。随着基坑开挖深度的不断增加,许多基坑在地下水位一下或者受到地下水的影响,尤其在地下水位较高的地区,以及粉砂地基中,往往容易发生地下水的灾患,容易给基坑工程支护工程带来极大的危险。对于基坑支护等过程中出现的涌水、渗水等现象,需要事先制定响应的防范措施。
此外,建筑工程施工过程中还存在着许许多多的问题,比如地基的不均匀沉降,施工工艺的优化等,在此不再一一赘述。
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3、建筑工程中基坑支护施工技术要点
针对以上所述的建筑工程施工过程中存在的许多问题,作出如下建筑工程基坑支护施工的技术要求论述:
(1)合理选择支护施工方法
在此,针对深基坑工程的支护形式进行简单的说明和论述。重力式挡土墙支护结构、混合式支护结构和悬臂式支护结构是深基坑支护的三种主要方式,悬臂式支护结构潜入基坑底部的岩体或土体,借助于岩土体的支撑作用保证结构的稳定,适用于基坑开挖深度较小、土质条件较好的情况下,而重力式挡土墙则依靠自身的重量来保证支护结构在各种压力下的平衡,混合式支护结构可以简单的理解为锚杆支护结构,借助于锚杆以及喷射混凝土面层,使基坑与支护结构形成一个整天,相互作用,保证基坑支护的安全。如何根据实际情况合理选择施工工艺,在经济的条件下尽可能的保证安全和稳定,是一个重要的研究课题。
(2)建筑基坑工程开挖
由于建筑基坑工程多在土质地基或软弱岩层地基下施工,挖土量一般都较大,在基坑的开挖过程汇总,应该针对具体的情况选择合理的开挖方式,一般可采用分开挖的方式进行,则样就可以一边进行开挖一边进行开挖土的运输,避免了在工作面处土方的堆积,提供了好的施工环境。同时,在土方开挖过程中,应对维护结构进行适当的监测,合理的控制土方开挖的速度和进程。
(3)建筑基坑支护施工
不同的建筑基坑,采取的支护方式不一样,如钻孔灌注桩、锚杆、土钉墙、地下连续墙以及支护桩等等,针对不同的支护方式,需要注意不同的支护施工的要求。如在锚杆施工中,进行必要的现场试验等,需要保证锚杆的强度达到设计要求。总之,应严格按照设计以及规范要求进行基坑支护施工。
(4)支护施工中的安全防护措施
在建筑姐基坑的施工过程中,安全防范措施是必不可少的。比如:进入施工现场的工作人员或者是监理人员等都必须有相应的防护措施,必须佩戴安全帽,以及持证上岗等;工作人员不可酒后上岗工作;需要有专门的技术人员按照规定检查机器设备的维修和保养工作,保证正常施工等。
(5)建筑基坑支护防水技术要求
地下水是建筑基坑支护施工中一个必须得到足够重视的问题。当地下水位变化较大或地基长期处于地下水位以下时,需要对基坑进行降水工作,保证正常施工,对可能出现流沙、管涌的基坑,需要制定应急预案措施。
4、结语
我们应严格按照设计以及规范要求,合理的进行建筑工程基坑支护的施工,保证支护结构的稳定性和施工安全,尽可能的避免出现安全隐患。
参考文献
[1]陆佰鑫.浅析建筑工程中的深基坑支护施工技术[J].科技资讯,2011,15:72
【关键词】新奥法;施工原理;工程;应用
1.新奥法简介
1.1新奥法的概念
所谓新奥法,就是奥地利隧道施工新方法的简称,英文为New Austrian Tunneling Method,简写NATM,是上世纪六十年代由L.V. 拉布西维兹、米勒-菲切尔等隧道专家提出的一套隧道施工理论和方法,它迅速为各国工程界所接受并获得广泛的应用。新奥法是应用岩体力学的的理论,充分利用岩体的自支撑能力,结合现代量测监控技术,采取柔性支护的手段来达到隧道或巷道的稳定。
1.2新奥法的发展
新奥法与传统矿山法都属于钻爆法,它最早是应用于隧道工程。拉布西维茨1934年尝试在地下工程中使用喷浆支护。在1942~1945年建造的洛伊布尔隧道中首次采用了双层薄衬砌。1948年,他提出了量测工作的重要性。在1953~1955年修建普鲁茨-伊姆斯特电站的有压输水隧洞时,按拉布西维茨的建议采用锚杆支护而获得成功。1963年拉布西维茨将这种施工方法正式命名为新奥法。1964~1969年他又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析,强调采用薄层支护,并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。经过20多年的实践和推广,新奥法日趋成熟,在山岭隧道中被普遍使用,并已广泛用于其它岩土类工程。中国从上世纪60年代初开始推广喷锚支护,到80年代新奥法已被广泛采用于矿山井巷、隧道等工程。
2.新奥法施工原理和技术
2.1新奥法的岩体力学原理
传统矿山法依据的是“松弛载荷理论”,该理论是泰沙基和普罗托奇雅可诺夫于上世纪二十年代提出的。它认为,稳定的岩体有自稳能力,不产生载荷;不稳定的岩体则可能因松弛产生坍塌,需要用支护结构予以支承,作用于支护结构的载荷就是围岩松弛范围内可能坍塌的岩体的重力。而新奥法依据的是“岩承理论”,该理论认为,围岩稳定是岩体自身有承载自稳能力;不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的,如果在这个过程中提供必要的帮助和限制,则围岩仍然能够进入稳定状态[1]。可见,这种理论非常重视过程和对过程的有效控制,充分利用围岩的自承载能力是其基点。
2.2新奥法的支护技术
与新奥法的力学原理相适应,新奥法摈弃了刚性支架的大量使用,如木支架、钢筋混凝土预制构件支架、钢支架、整体混凝土支护和砌石支护这些靠支架强行支撑松弛围岩的传统支护方法,而是采用柔性支护来加固围岩,如喷射混凝土支护、锚杆支护、锚网支护、锚喷联合支护、锚杆注浆支护、锚喷网联合支护等,并且要恰当掌握支护时机,支护结构尽量形成闭合的薄壁圆桶结构,可以和围岩一同产生有限的变形以释放应力而获得更高的自承能力。新奥法把岩体既看作产生载荷的原因也看作主要承载结构,支护结构和岩体要形成统一体并共同发挥承载作用。
2.3新奥法的量测技术
新奥法是掘进施工由经验和定性走向定量分析的方法。根据工程的地质、规模和施工要求,要制定合理的量测计划和确定量测项目。量测项目主要有位移、应力应变、接触应力等三大类。可以采用水平仪量测围岩表面垂直位移和地面沉陷,用伸长计量测围岩在不同半径处的变形,用收敛计量测收敛变形,用压力盒测定接触应力,等等。通过记录、整理、分析这些数据,可以进行围岩的稳定性分析,用于调整施工方案或指导施工,故而新奥法是设计和施工一体化方法。
3.新奥法施工
3.1新奥法施工原则
新奥法的施工原则可以概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。
“少扰动”就是在进行掘进时尽量减少对围岩的扰动破坏。因此,要优先选用机械开挖,如单臂掘进机、全断面掘进机、掘锚支综掘机。采用钻爆法时要用光面爆破或预裂爆破,控制循环进尺和及时支护。
“早喷锚”是指开挖后及时施作初期支护,使围岩的变形进入受控状态,既可防止围岩松弛坍塌又允许适度变形以产生自承能力。若围岩稳定性较差时可以采取超前支护。
“勤量测”指采用量测仪表来量测围岩位移、应力应变和接触应力等,通过数据来分析围岩的稳定性或变化趋势,以便调整开挖方法、支护方法等。
“紧封闭”是指尽量采用喷锚支护,避免围岩暴露而致强度和稳定性降低,要适时对围岩施作封闭性支护,使围岩和支护结构处于良好的共同工作的状态。
3.2新奥法施工程序
新奥法施工程序如下图:
4.新奥法在各种工程中的应用
4.1新奥法在井巷工程中的应用
新奥法由传统矿山法演化而来,是传统矿山法的推陈出新。井巷掘进在矿山工程中占40~60%,对矿山的生产、安全和开采成本影响很大。在矿山井巷工程中,有些使用期很短,如矿块天井、凿岩巷道、拉底巷道、装矿巷道等采切工程;有些使用期较长,如主副井、斜坡道、通风井、主溜井、主要硐室、石门和阶段运输平巷等开拓工程。对于采切工程,一般采用传统矿山法施工就可。对于开拓工程,尽量采用新奥法施工,但要求明显比隧道低。
矿山巷道除特殊情况下一般采用直墙拱顶,多数不设仰拱不闭合。除了主副井外,由于巷道断面较小,很少采用再砌或再喷混凝土的复式支护。多采用钻爆法开挖,有条件时可采用掘进机开挖,岩层极为松软时可以人工开挖。钻爆法施工时一般分掏槽眼、辅助眼和周边眼,采用光面爆破技术,按照掏槽眼——辅助眼——边帮眼——底板眼的顺序进行微差爆破。根据围岩的稳定性和地压力的大小,用工程类比法确定初选支护方式和支护参数,一般用喷射混凝土支护、锚杆支护、锚网支护、锚喷联合支护、锚喷网联合支护等。在施工中,根据量测监控的数据来分析判断初选支护方案是否恰当,用逼近法或抽稀法来调整以找到最佳支护方案。迄今为止,依据岩体力学理论计算而得出的锚喷支护方案仅供参考。大姚铜矿采用光面爆破技术、锚喷网联合支护掘进阶段运输平巷,取得了良好的技术经济效果。
4.2新奥法在采场中的应用
新奥法提出的岩承理论和柔性支护理论,在采场地压管理中发挥着重要作用。无论是非金属矿山还是金属矿山,只要采取地下开采,都需要处理采场地压问题。在地采矿山中,特别是采用空场法和采后充填法来开采水平和微倾斜矿床、缓倾斜矿床或倾斜矿床,都会面临采场顶板控制问题。在顶板坚固性和稳定性差的时候,常常采用系统锚杆、锚网联合、锚杆桁架、锚带网等支护方法来处理顶板或局部不稳的地方,以保证回采期间顶板的稳定和采场安全。在露采时,常常采用喷射混凝土、锚杆、锚网、锚索等支护方法来加固边坡或平台。其实际效果往往远胜木桩、挡土墙和砌石加固,且造价更低。
4.3新奥法在隧道工程中的应用
新奥法起源于传统矿山法,成就于隧道工程。由于隧道工程断面较大、长度较长、穿过的岩层较复杂、要求更高,是新奥法应用最彻底的领域。从开挖方式上,隧道掘进可以采用钻爆法、全断面掘进机、盾构法等多种手段。钻爆法时可以采用全断面法和台阶法施工,尽量减少开挖对围岩的破坏。如围岩稳定性较差,开挖前可以采用锚杆、小导管或管棚超前支护[2]。从支护手段上,隧道初期支护可以采用锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷联合支护或锚喷网联合支护,并且往往做成封闭的薄壁圆桶结构(设仰拱),并进行注浆封水或导管排水,还常常进行二次衬砌或复喷混凝土支护(起安全储备和美观作用)。如地压过大时,可以采用钢纤维、钢拱架或钢筋格栅混凝土支护。大箐隧道采用钻爆法正台阶施工、锚喷初期支护、模筑钢筋格栅混凝土二次支护的方案,取得了很大的成功。
4.4新奥法在公路工程中的应用
新奥法在公路工程中也有广泛应用,在开挖深路堑、处理高陡边坡、稳定路基方面都发挥作用。对稳定的石质边坡,可以进行喷浆覆盖以防止风化;对不稳定的石质边坡,可以采用沙浆锚杆加固,可以用锚喷加固,可以用锚网加固并防止落石。还可以用位移量测和变形量测手段来分析高陡边坡的稳定性,可以用长锚索来加固边坡或填方路基。在昭待公路的修建过程中,用长锚索来加固边坡或填方路基得到大量使用。
4.5新奥法在其它工程中的应用
此外,新奥法在国防工程、水利工程、水电工程、地下铁道、地下建筑都有一定的应用。重要的地下弹药库和地下军事基地都使用新奥法施工。蔓湾水电站左岸的高陡边坡坍滑治理就大量采用锚喷支护和预应力锚索支护而取得成功。新奥法的二次支护方法在地下建筑和地下铁道建设中也被大量采用。
5.新奥法施工的注意事项
当然,新奥法也非万能和唯一的方法。相比于传统矿山法,它的施工技术更复杂,设备要求更高,成本也更高,施工速度更低,而且,在一些地质条件较复杂或软弱地层中,不适于新奥法施工。在下列情况下,不适于或需要采取适当的辅助措施才能进行新奥法施工:①涌水量过大的地层;②因涌水产生流沙现象的地层;③围岩破碎使锚杆钻孔和插入都极为困难的岩层;④工作面不能暂时稳定的岩层;⑤沙石、碎石、沙砾层[3]。
6.结论
新奥法将岩体力学理论和工程施工紧密结合,从开挖、支护和量测监控的系统的思维出发,确保设计和施工的一体化,从而保证工程质量和安全,有很广很强的适用性。随着锚杆材料、喷浆工艺技术、光爆技术、量测技术等的发展,新奥法将应用越来越广泛。其施工成本会不断降低,施工速度会不断提高,而施工质量和安全却越来越高。
【参考文献】
[1]于书翰,杜谟远主编.隧道施工[M].人民交通出版社,2001.
关键词:高边坡;椅式抗滑桩;变形控制;有限元法
1.前言
椅式抗滑桩是一种新型的支护结构,它是由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩上部的冠梁形成的空间结构体系,这种结构具有较大的侧向刚度,可有效地限制围护结构的侧向变形,并且可以随下端支承情况的变化自动调整其上下端的弯矩,同时自动调整结构各部分内力,以适应复杂多变的载荷作用位置 (见图1)。
目前椅式双排桩支护结构已经在一些地区采用并取得成功,但由于目前计算理论的不完善,不确定的潜在滑面位置,使其土压力大小和分布不同于纯桩锚结构,也异于滑坡的滑坡推力,尤其是顶部锚索下部椅式组合排桩模型的土压力、结构内力与位移分布更为复杂,这些问题都有待进一步研究。
本文通过对椅式抗滑桩+预应力锚索组合结构在深圳布吉某边坡治理中的计算分析,探讨组合支护结构在边坡工程中的受力机理及位移场特点,在此基础上总结出椅式抗滑桩的设计要点关键技术。
2.工程概况
深圳市布吉街道办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。
3.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。
3.椅型抗滑桩+锚索结构内力分析
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2所示。
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:
――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:
――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:
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。
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。
3)内力计算结果
采用“m”法计算只能得到后排桩的内力分布,。而采用有限元法不但可计算出后排桩还有前排桩、桩顶连梁的内力。将两种计算结果汇总为表格,见表2所示。
4)计算结果分析
从上述土压力及支护结构轴力表中可以看到,采用“m”法简化计算,得到的桩后主动土压力和被动土压力,明显大于有限元法计算的土压力,土压力作用点基本相似,但是有限元法计算得到的土压力合力点比“m”法计算的合力点位置偏下1m左右。有限元法计算得到的锚索轴力和连梁的轴力也比“m”法小一些。且有限元法能够清楚地反映出桩顶附近土体出现拉应力,后排桩桩底附近由于嵌固段较深,桩后土压力从主动土压力转化为被动土压力。前排桩由于嵌固段较短,且桩后土体宽度较窄,因此主动土压力较小,前排桩后侧桩底附近土压力也从主动转化为被动状态。
从计算内力结果可以明显看到,这两种方法计算得到的后排桩弯矩和剪力基本相同,相差不大,而有限元可以计算桩顶连梁的弯矩和剪力,桩顶连梁两端和前后排桩为刚性连接,因此两端弯矩和剪力均较大,尤其是靠近后排桩一侧。另外由于有限元计算的桩顶连梁对后排桩的反力作用并不像“m”法计算的结果高,这点从两者计算的连梁轴力可以看出来。
总的来看,作用于前后两排桩上的土压力是比较复杂的,由于后排桩承担了大部分的土压力,再加上两排桩间的土柱宽度并不大,因此前排桩所受到的主动土压力明显小很多。
4.椅型抗滑桩+锚索结构变形分析
采用有限元法可以计算出前后排桩及桩顶连梁及土体的变形,而“m”法只能计算出后排桩的变形。采用有限元计算的计算剖面位移场如图10所示,而各个支护结构的变形中,前后排桩和连梁的变形见图11~图14。
从上图可以看出,“m”法计算得出的后排桩顶变形桩顶变形小,而桩身中部变形大,与现实不符,而有限元法计算出的前后排桩顶水平变形分布较为合理,桩顶连梁受到后排桩推力和前排桩阻力,呈现出两侧相反的变形。根据计算的结果,“m”法计算的桩身中部做大变形为17.73mm,桩顶仅变形4.07mm,显然不符合实际情况,而有限元计算的前后排桩顶变形分别为17mm和26mm,桩顶连梁上下位移量基本相同为6.2mm左右,显然,有限元法计算得到的变形较为符合实际情况。
5.结论
通过上述椅式双排桩+预应力锚索组合结构在垂直高边坡中的计算分析,可总结如下:
(1)椅式双排桩的位移明显小于单纯桩锚支护结构,因为前排桩对后排桩提供的反力远远大于锚索提供的反力,且前排桩和连梁近似为刚性,变形较小,而锚索为柔性结构,变形较大。
(2)该种组合支护结构,由于连梁的存在,使整个刚架结构的抗弯刚度明显提高,桩身弯矩减小,桩顶弯矩加大,最大弯矩点的位置和位移零点的位置下移,土的塑性区向深层发展,有充分发挥土层的抗力,从而提高了水平承载力,减小水平位移。
(3)椅式双排桩由于连梁的存在从而很好地调整了结构内力,使得各个杆件受力均匀,共同承担外力,充分发挥各个构件的最大效能。
(4)虽然采用“m”法可以简化计算该支护模型,但是前排桩、连梁的内力及后续配筋必须靠有限元来解决,且前者计算的变形明显不符合实际情况。
(5)由于前后排桩顶连梁位置刚度较大,因此箍筋必须加密,抵抗更大剪力。由于连梁对后排桩的变形控制贡献较大,因此应加大连梁截面面积,且连梁与前后排桩最好采用刚性连接的方式。
(6)由于后排桩的变形靠前排桩和连梁来控制,因此前后排桩桩径相差不宜太大,连梁的刚度和前排桩刚度相差也不能太大,要相互匹配。