风化岩地基

2024-10-19

风化岩地基（共7篇）

风化岩地基篇1

高密度电阻率法是一种新型的工程物探方法, 能够对地层信息进行高密度采集。由于其具有经济性强、采集速度快等优点, 使其广泛应用于工程勘察中较多领域, 如城市活断层的勘察、灰岩区地面塌陷的勘察、滑坡面的确定、滑坡体的几何形态的勘察、地下断层的勘察等各个领域, 本文就针对此予以简单分析研究。

高密度电阻率法的简单介绍

与传统电阻率法相比, 高密度电阻率法的勘察基本原理没有明显区别, 其主要工作原理是应用不同岩土体之间的导电性能的差异, 对岩土体施加人工电场, 在这种电场力的作用下, 不同导电性能的岩土体中的传导电流会具有明显不同的分布规律。这种通过不同岩土体电阻变化率的不同来对相关岩土层的构造、结构、性能等进行判断的方法就是电阻率法。

与传统电阻率法相比, 高密度电阻率法在进行岩土体勘察时, 会布置大量电极, 并且能够在测试过程中, 进行电极开关的自动组合与切换, 以此来对相关岩土体进行电剖面测试及电测深。这种勘察方法与传统电阻率法相比, 测量成本、测量精度、测量效率等都明显优于传统勘察方法。

高密度电阻率法在风化岩地质勘察中的应用

1 工程概况

本次研究中, 结合某大型炼油厂中的炼油项目中风化岩地基勘察实例, 来对高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用进行简单分析。通过初步的钻孔调查发现该项目中场地地层情况为:不同风化程度的风化白云质泥岩、泥质砂岩、砂岩、灰岩等, 其中风化白云质灰岩具有较薄的厚度, 但是其厚度在水平方向上具有较大变化, 局部地区的厚度比较大, 并且在其与下伏砂岩具有接触的地方, 发现有溶蚀的现象存在;而下伏砂岩的变化恰恰与风化白云质泥岩的变化情况相反, 其在水平方向的变化是比较平稳的, 但是其垂直方向上的厚度是比较大的, 但是其中具有隔层风化的特点, 这使得场区总体上的地层特点非常复杂。通过以上分析可以看出, 在进行场区地基勘察过程中, 需要解决的主要问题就是风化岩在垂直及水平方向上的分布情况及均匀程度的勘察。依据相关工程勘察规范的要求, 需要在这类地层勘察工作中布置数量较多的勘探孔, 但是采用常规方法进行勘察时, 需要投入较大的勘察成本。为了有效降低勘察成本, 增加勘察效率, 在本次研究中, 采用传统勘察方法与高密度电阻率法相结合的方法来进行风化岩地基的勘察。

2 高密度电阻率法应用于风化岩地基勘察中的意义

根据对相关勘察资料的考察, 在进行风化岩地基勘察时, 为提高勘察效率及准确性, 通常需要确定出合理的勘察间距。勘察间距对于整个勘察工作的准确性及效率具有非常重要的影响。在一般勘察工作中会将土层勘探点间距范围的下限值作为风化岩地基勘察的勘探点间距, 而在进行风化岩地基勘察时, 需要布置较多地基勘察点。这样就需要在测量、勘探等工作上耗费更多的人力、物理, 勘察成本就会明显上升, 工作量加大以后, 工期也会延长, 这是不利于风化岩地基勘察工作效率的提高的。而与传统勘察方法相比, 高密度电阻率勘察法具有诸多优点。如果在传统勘察方法基础上, 在风化岩地基勘察中应用高密度电阻率法, 能够对风化岩地基的结构构造、风化变化规律、风化均匀程度、地基岩性等进行有效评价, 然后再利用传统勘察方法对风化岩地基的勘察进行有效验证及补充, 对于风化岩地基勘察效率的提高是非常重要的。

3 高密度电阻率法应用于风化岩地基勘察中的工作原理

在高密度电阻率法的地基勘察工作中, 电极的合理布置是其中非常重要的内容, 其一般情况下的现场电极布置示意图如图1所示。

与传统电阻率法相比, 高密度电阻率法在对单个勘探点相关数据进行测量与计算时, 与传统电阻率法没有太大差异, 只在所布置的电极数量、采集结果数据分析上有一定差异。在高密度电阻率法测量工作中, 只要电缆长度足够长, 可以布置电极的数量非常多。所使用的自动控制开关的电缆上电极开关数量越多, 高密度电阻率法测量时能够布置的电极数量就会越多。但是随着电极开关数量的增多, 测量过程中出现故障的几率也会随之增多, 一旦出现故障就需要花费更多精力来进行故障检修。

应用高密度电阻率法进行风化岩地基勘察时, 能够实现采集数据的自动记录及电极开关自动切换。在勘察过程中, 采集系统会根据相关测量及数据采集需要, 对采集参数及装置形式进行预先设置, 这样就能使系统在进行勘察的过程中, 根据勘察的需要, 对电极开关进行自动切换, 同时会自动完成相关数据的记录工作。系统还能将电剖面与电测探有效进行融合, 然后根据二者融合的结果得到相关地层联合剖面图, 并将其动态联合剖面图在计算机屏幕上进行显示, 这能使勘察过程中对观测到的数据实时检测, 一旦出现异常情况能及时发现。

4 高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的剖面解释

本次研究中, 将高密度电阻率法应用于实际场地的风化岩地基勘察中, 能够得到电测深图以及电阻率剖面图, 并能在计算机上观测到三维立体联合剖面图, 具体实测图形如下图所示。

从上图中的DF4剖面图中可以看出, 该风化岩地层中的电阻率差异明显, 可以将其大致划分为三个区域, 即图中的I区、II区、III区。其中I区主要是指:深度在3米至8米之间, 水平距离大于0小于230米的范围中, 其电阻率的值介于100到400之间;II区范围是:深度在3米到10米之间, 水平距离在230米到350米之间, 其电阻率范围为900到1300之间;III区范围是:深度为4米到10米之间, 水平距离为350米到550米之间, 其电阻率值在200到400之间。

5 高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的结果验证

通过以上分析可知, 该风化岩地层的各个区域之间导电性能具有很大差别, 其原因多种多样, 包括岩性差异、风化程度差异、结构构造差异、地下水位差异、矿物成分差异等因素。经以上分析, 再通过钻孔检验来对具体岩质进行勘察, 发现具有较高电阻率的I区中大多是保存比较完整的白云质灰岩, 并且该岩层厚度较大;II区受到下部强风化砂岩控制, 电阻率较低, 白云质灰岩厚底也较小;III区电阻率值受到下部强风化泥质砂岩及中风化泥岩影响, 虽然其中也具有一些白云质灰岩, 但总体上电阻率值是比较低的。DF8剖面图描绘的是III区电阻率变化特征, 从该图中可以看出, 导致电阻率值具有较大差异的主要原因是岩层的发育程度的差异及岩性结构之间存在差别。由此可见, 风化岩中电阻率值的变化规律反映的是岩层风化的变化规律及岩体结构的变化特征。

由于电阻率勘察法与钻探勘察法能够相关补充, 相互验证, 因此, 在进行风化岩地基勘察时, 可根据高密度电阻率法的勘察结果来确定各个区域中勘探点间距, 对其间距方案进行有效优化。例如, 根据高密度电阻率法勘察结果, 如果相关区域的风化程度变化不大, 可以适当增大该区域中勘探点之间的间距, 如果相关区域的风化程度变化较大、基岩完整性较差, 则需要根据实际情况适当减小勘探点之间间距。

通过图4所示的三维立体联合剖面图, 能够看出各个区域中的地层状况及风化均匀性特征, 以此进行钻孔点及钻孔距离的确定, 能够有效减少勘察工作中的钻孔量, 对于风化岩勘察方案的优化具有非常重要的作用。

结语

随着各项技术的应用, 高密度电阻率法广泛应用于地基勘察工作中, 尤其是风化程度不均匀的风化岩地基勘察工作中。高密度电阻率法能够对风化岩层的地层数据进行高密度采集, 并且具有实现速度快、成本小的特点。通过高密度电阻率法对相关场地风化岩地层情况进行采集、记录与分析, 得到地层岩体结构构成、分布情况、风化情况的大致结果, 在此基础上对勘察、钻孔方案进行优化, 能够有效减少勘察工作量, 提高勘察工作效率, 对于缩短风化岩地基勘察工期, 减少勘察成本具有积极作用。

摘要：风化不均匀是风化岩地基的主要特点, 而对于此类地基的勘察工作, 相关工程勘察规范中做出了严格要求, 对于勘察工作中的布孔间距等都进行了严格的规定以此来保证勘察工作的质量, 但是这也加大了风化岩地基勘察工作的工作量。将高密度电阻率法应用于风化岩地基的勘察工作中, 能够有效的提高勘察效率。本文就对高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用进行简单分析。

关键词：高密度电阻率法,风化岩,地基勘察,应用

参考文献

[1]刘发祥, 何鹏, 肖允凯.高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用[J].岩土工程技术, 2010 (10) .

[2]孙寅鹤.高密度电阻率法在工程、环境及地质勘察中的应用[J].地质装备, 2012 (11) .

[3]付丽丽, 丁鹏飞.高密度电阻率法在核电勘察中的应用[J].华北水利水电学院学报, 2011 (06) .

富水强风化岩巷道掘进施工技术篇2

巷道在施工中在穿越富水强风化岩层或断层构造破碎带时, 如果采用传统施工方法, 易出现片帮、冒顶等事故, 是矿井开拓中常遇到的棘手问题。我公司在西山煤电燃料运输工程穿越富水强风化泥灰岩地层时, 经多次研究试验, 调整方案, 采用富水强风化岩巷道掘进施工技术, 顺利完成该构造带施工。该套技术在陕西神木惠宝副斜井、福建安石坑石灰石矿+730平硐等工程中应用, 得到不断改进和完善, 施工质量、安全、进度均达到预期目标。下文中我将详细论述该施工技术核心内容。

2 适用范围

适用于富水强风化岩层 (或地质构造破碎带) , 跨度小于12m的平、斜巷工程。

3 工艺流程 (见图1)

4 操作要点

4.1 帷幕预注浆

(1) 基本方案。工作面采用帷幕预注浆堵水加固, 对围岩进行固结, 改善围岩的应力结构, 减小涌水量。注浆段长度为50m, 掘进施工40m, 预留10m (预留段长度暂定10m, 视上一循环堵水效果适当调整) 作为下一循环的止浆岩柱。

(2) 钻孔。在巷道周围圆形均匀布置12个孔, 开孔间距1200mm, 终孔在掘进断面外5m处, 另在工作面中间施工1个检查孔, 孔深均为50m。

采用UY-300型钻机施工钻孔, 开孔直径110mm, 钻进5m后进行预埋直径108mm的孔口管, 待孔口管四周养护凝固后再进行扫孔, 扫完后用清水试压, 试验压力应大于孔口静水压力的2~3倍, 试压后安装好闸阀, 更换直径65mm的钻头进行正常钻进。

(3) 注浆。采用“先单号后双号”的注浆顺序, 以单液浆 (水泥浆) 为主, 当单孔涌水超过10m3/h, 先注双液浆 (水泥-水玻璃) 后单液浆;当双液浆达不到设计要求 (涌水量仍超过10m3/h) 时, 更换为马丽散堵水 (马丽散树脂与马丽散催化剂按l:1混合后, 用注浆泵注入钻孔中, 可快速凝结, 效果好, 抗压强度大于15Mpa) 。

当注浆量超过设计值后仍不起压力时, 采用间歇式注浆工艺, 间歇时间控制在15~30min。间歇后再开始继续注浆, 先从稀浆开始, 然后逐步加稠。二次注浆控制在设计量的25%左右;如仍不起压力, 再次进行间歇注浆, 直到达到符合要求。停浆前必须灌入清水, 把注浆管内的浆液全部排空。

注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥、40Be’碱性水玻璃、速凝剂及马丽散等材料, 浆液在井下现场进行机械搅拌制作。

单液浆浆液的水灰比0.2~1:1;双液浆浆液的水灰比1:1, 水泥浆:水玻璃浆=1:0.1~0.6 (体积比) 。

注浆压力按公式PC=P0+K计算, 其中P0为注浆点静水压力, 现场实测;K为富裕压力, 取0.5~0.8Mpa。

4.2超前小钢支护

开挖前采用小导管 (直径42mm、壁厚3.5mm、长3m的钢管, 间间间距距距22200000mmmm) ) 超超前前支支护护, , 自自拱基线开始始始布布布置置置, , 超超前前2.5m, , 小小导导管管搭接长度1.5m, 外倾角5~7°, 如遇水可利用小导管进行注浆, 注浆工艺与帷幕预注浆相同。

4.3开挖

(1) 工作面。上台阶:超前小导管→环形开挖→拱部支架→铺网喷砼→中心区开挖→施工托架锚杆→下一个循环。下台阶:中槽开挖→边墙岩柱开挖→补棚腿→挂网喷砼→下一个循环。 (2) 后巷。全断面复喷→台车就位→衬砌→养护→脱模→下一个循环。 (3) 底板。反拱开挖→安装仰拱→仰拱浇筑→下一个循环。

4.4 支护

(1) 初次支护。采用正台阶式开挖, 先拱后墙再底。上台阶采用人工风镐掘进, 下台阶及仰拱采用挖机施工, 辅以人工修整。应做短掘短支, 不空顶空帮, 架棚后及时铺网喷砼封闭围岩, 施工锚杆托住拱部支架。

上台阶与下台阶同步开挖, 上台阶超前下台阶3~5m。下台阶先开挖中槽 (宽2~3m) , 两帮预留不少于1.0m的岩柱, 然后岩柱采用“跳挖马口”方式开挖, 并及时补架拱腿及挂网喷砼, 架棚挂网后要用木板背紧、背实。

U型棚通常采用矿用U29型钢进行加工, 根据巷道断面大小分段加工成4~5段, 分段位置尽量选择在巷道施工台阶分界处。

架设U型棚时, 当工作面上台阶开挖出环形拱部空间时, 应及时将U型棚拱部部分架设上去, 拱部与超前小导管进行连接, 拱脚用锁脚锚杆进行固定;当开挖下部台阶边墙时, 在将棚腿补上;棚与棚之间应采用拉杆连接;反拱开挖后再铺设底梁, 并与棚腿连接。

(2) 防渗漏结构。采用本公司自行开发的《斜井大断面过含水层井筒防渗漏结构的施工方法》发明专利技术进行施工。

防渗漏结构由隔水层 (防水土工布) 和滤水层 (滤料和间隔埋设在滤料中的导水管) 组成, 其中拱部隔水层、边墙隔水层及反拱隔水层连接成一体形成完整封闭的隔水层。

首先用简易作业台车将单幅土工布固定到预定位置, 然后用热熔衬垫及射钉将土工布固定在喷射混凝土上, 射钉按梅花型布置 (拱部间距0.5~0.7m, 边墙1.0~1.2m) ;铺设时沿巷道拱顶纵中心线, 使土工布隔水层横向中心线与喷射混凝土上的纵向中心线相重合, 并从拱顶部开始向两侧下垂铺设, 最后敷设反拱土工布;土工布采用线粘法搭接进行连接

(3) 二次衬砌。二次衬砌滞后初期支护15~20m, 视工作面情况而调整, 确保支护的连续性和稳定性。运用机械化设备制作、运输、泵送混凝土, 采用整体衬砌台车 (或组合模板) 衬砌。

衬砌施工前预埋φ20mm壁后注浆管, 8~10m一段, 每段2~4个注浆孔, 施工中做好注浆管穿隔水层防渗漏处理, 采用1:1的水泥浆液回填, 回填注浆压力控制在0.2MPa以内。

5 材料与设备

5.1 主要施工材料 (见表1)

5.2 主要施工机械设备 (见表2)

6 质量控制措施

(1) 帷幕预注浆钻孔应严格按设计施工, 并进行验收, 验收合格后进行注浆施工, 注浆时, 应该根据注浆顺序、水压、注浆压力、注浆液配比或浓度及注浆液用量等参数作为注浆结束依据。

(2) 帷幕预注浆过程还要通过观察工作面中部的检查孔进行注浆效果。

(3) 超前小导管施工要严格控制导管插入点、外倾角及间排距、搭接长度、超前距等参数, 施工完应进行验收。

(4) U型棚应根据上下台阶的高度加工成若干分段, 钢棚应根据巷道倾角设置相应的迎山角, 拱部钢棚架设完应及时安装锁脚锚杆, 防止下台阶墙部岩柱开挖后棚拱下沉。

(5) 采用衬砌台车进行浇筑混凝土施工, 浇筑前应根据中腰线调整好模板位置, 涂刷模板油, 并固定好台车和安装挡板;浇筑时通过窗口从下向上连续进行, 两次砼面标高偏差控制在500mm以内, 混凝土下落高度控制2m以内, 采用插入式和附着式振捣器振捣密实混凝土, 顶部预留压浆孔进行注浆充填;浇筑完12小时后脱模, 脱模养护7天以上。

(6) 反拱开挖时要保护好棚腿, 开挖后及时施作底梁封闭成环。

(7) 隔水层施工时应检查防水土工布完整性, 出现破损的不得使用;土工布固定点应进行防水处理;搭接前应先检查土工布的位置、间距 (不符合要求的及时调整, 搭接处不得出现褶皱) , 搭接宽度应满足设计要求 (如施工效果不佳, 可考虑增加搭接宽度和粘结缝数量) , 并48小时后进行气密性试验 (气压0.15Mpa, 经3min其下降值不大于20%) 。

(8) 壁后充填注浆要首先确保预埋注浆管的位置和间距, 注浆时已注浆压力和注浆量作为注浆结束控制依据。

7安全措施

(1) 帷幕预注浆施工时, 注浆压力较大, 作业人员应做好安全防护, 注浆前应确认孔口管固结牢固。 (2) 超前支护中导管末端应与U型棚连接固定。 (3) 工作面掘进施工应坚持“有掘必探、先探后掘”的原则, 有条件的工作面可以采取“物探先行、钻探跟进、注浆加固”的方针。 (4) 小导管施工中发现有涌水 (单孔涌水量小于5m3/h) , 可通过小导管进行注浆堵水, 注浆压力控制在0.5~1.5Mpa (经现场试验确定) ;当涌水量较大时应采用先固结孔口管 (或施工止浆垫预埋注浆管) 再注浆的措施, 并在下一循环改进帷幕注浆参数。 (5) U型棚架设时多人协同操作, 专人指挥, 棚间应设拉杆连接, 底梁要与棚腿连接。 (6) 支护要及时, 严禁空帮空顶。 (7) 人工或挖掘机开挖有困难的, 可以将挖掘机挖斗更换成镐头进行开挖。 (8) U型棚与围岩之间应用板皮刹紧, 最后铺网喷砼。 (9) 衬砌后内有涌水时可进行壁后注浆充填封闭, 或者变更设计, 在衬砌前施作防水层。 (10) 如果采用小导管作为超前支护效果不理想可增加大管棚配合小导管加固工作面前方。

8 经济效益

以西山煤电燃料运输工程为例, 巷道在穿越强风化奥陶系峰峰组泥灰岩地层期间, 施工月进度由28m提高到85m, 最高月进度118m。

工期较计划提前3个月, 节约设备租赁费66万元, 节约人工费84万元, 节约排水费12.6万元, 业主20万元进度奖, 合计182.6万元。

9 结束语

在围岩不稳定、涌水量大等地质条件复杂的巷道掘进施工, 可以考虑应用该套技术进行施工, 该套技术具有新颖性、实用性。

通过工作面进行预注浆, 减少工作面涌水量, 增强围岩稳定性, 改善工作面作业条件, 是提高施工进度的重要因素, 节约排水费用, 减少地下水流失, 节约水资源, 达到了绿色施工的要求。

通过采用合理的劳动组织和平行作业, 提高工效, 增加月进度, 可以确保工程经济效益, 同时可以避免片帮、冒顶等事故的发生, 减少了处理费用, 做到安全、高效施工。

摘要：针对富水强风化岩巷道, 掘进前采用工作面帷幕注浆和超前小导管注浆加固止水;掘进时采用人工开挖、短掘短支以及环形开挖和跳挖马口等技术;工作面与后巷平行作业, 提高工效, 缩短永久支护滞后迎头的距离, 采用U型棚加底梁、挂网喷砼、防水层以及钢筋混凝土复合支护, 确保巷道围岩稳定, 施工安全。

风化岩地基篇3

信南高速公路信泌段N O.8合同段, 起讫里程K63+200～K71+000, 全长7.89km (其中长链90m) , 路基宽度为34.5m, 我标段路基填料全部采用强风化岩。根据设计要求填方路基和土质挖方路基路床进行全宽改良处治, 路床处治设计厚度为80cm, 路床处治原设计采用8%～10%石灰土处治。后业主根据路基实际施工情况, 考虑本项目挖方主要为强风化岩, 石灰处治风化岩效果不佳, 将路床处治方案变更为下路床50cm采用风化石掺3%水泥处治, 上路床30cm采用风化石掺5%水泥处治, 填料采用筑路拌和机拌和, 振动压路机压实。

2 掺水泥处治方案的选择

(1) 原设计路床处治全部采用8%～10%的石灰改良土施工, 因石灰用量大, 受地材供应商限制, 用量不能满足现场施工需要, 而我标段路基填料全部采用强风化岩, 因此, 在工期紧的情况下, 为保证原材料供应, 经变更申报批复对路床处治由石灰变更为水泥改良。

(2) 石灰在消解、过筛、布灰等过程中容易污染环境, 而且石灰价格与水泥价格差异不大, 在确保工程质量标准不降低的情况下, 选择水泥改良风化岩。

(3) 石灰对提高低液限粘土强度效果非常好, 但对于处治风化岩效果并不佳。生石灰与土拌和过程中引起水份蒸发, 生石灰的水化吸水作用, 也就是氧化钙转换为氢氧化钙的过程, 它将吸收超过25%～35%的水份, 可相应地减少土中含水量, 使含水量降低。而强风化岩石本身含水量较低, 掺入石灰容易使拌合物由于过干而难于拌合压实。要达到规定的压实标准, 除了控制碾压厚度、碾压遍数和碾压机械吨位之外, 最关键的是要保证填料碾压时的含水量在最佳含水量±2%的范围内, 显然采用石灰不能保证含水量要求。而且由于缺水石灰不能充分水化, 强度达不到要求。此外, 石灰土改善路床的压实度会出现衰减, 如文献[2]采用石灰土, 第十天开始压实度检测就达不到规范要求, 出现压实度不合格现象, 压实度最大衰减为3%。而采用水泥改善风化岩就不存在压实度衰减的情况。

综合以上考虑, 选用水泥处治风化岩的方案。

3 水泥改良风化岩的技术优点与经济分析

3.1 技术优点

水泥稳定土方案的可行性受路床含水量影响较大, 含水量较大时可能需要较大剂量的水泥, 而且该方案有一定的适应范围, 雨季施工时, 采用低剂量水泥稳定土或级配碎石方案处理路床难以满足设计要求, 其计算路表弯沉高于设计弯沉值。而文献[5]经试验对比指出, 路床经过水泥稳定碎石换填处理后, 弯沉有所减少, 97.5%保证率下的弯沉值完全满足设计要求;换填后的压实度也达到了设计要求 (>96%) , 同时施工完毕后该方案受天气影响相对较小, 表明该方案是可行的, 施工质量有一定保障。该文献同时指出, 路床处理层厚度在20cm以上时, 处理方案有2%～4%水泥稳定碎石, 3%以上水泥稳定石屑和水泥稳定土方案。

3.2 技术要点

用洒水湿拌的方式拌和。先用拌和机将铺好水泥的风化石料翻拌两遍, 使水泥分布在风化石中, 但不翻拌到底, 以防止水泥落到底部, 第一遍由路中心开始, 同时机械应慢速前进, 第二遍相反由两边开始, 接着用拌和机再拌和两遍后, 并随时检查和调整翻拌深度, 使水泥土全部翻透。

拌和结束后, 及时检测混合料的含水量, 含水量不够时用洒水车进行洒水补湿, 拌和机应紧跟在洒水车后面进行拌和, 并随时快速检测含水量, 水份较最佳含水量大0.5%～1%, 以补偿施工过程中水份蒸发, 并有利于减轻延迟时间的影响, 在施工中, 人工配合捡出大块及超尺寸的风化岩石, 当混合料没有灰条、灰团和花面时, 没有粗细颗粒“窝”, 水份应适时 (含水量大于最佳含水量0.5%～1%) , 则已拌和均匀。

在拌和结束后, 及时进行灰剂量检测, 不够时及时加水泥再重新拌和。

3.3 经济分析

水泥稳定碎石相对于水泥稳定土和石灰稳定土而言, 造价要高。原因主要在于水泥和风化岩碎石的原材料比相应取石灰和土时要高, 但其技术性能保证率高。由于本项目所用碎石为强风化岩, 本身价格不高, 因此, 利用水泥改良强风化碎石可以减少工程造价。

4 水泥稳定风化岩的前景分析

水泥稳定风化岩的强度主要来源于水泥自身的水化反应, 反应产生出具有胶结能力的水化产物, 水化产物分散于碎石颗粒之间并逐渐硬化, 同时碎石中存在着大量的SiO2、Al2O3、Na2O等, 水泥水化产生的Ca2+与碎石中的Na+离子交换反应, 当Ca2+较多时还会与SiO2、Al2O3、发生硬凝反应, 从而使混合料逐渐胶结在一起形成强度。因此, 用水泥稳定风化岩可以有效地提高基层强度, 提高高速公路的承载能力。

对路面基层及底基层而言, 水稳性是一项很重要的指标, 水稳性直接关系到路面基层及底基层抑制水损害的能力。有文献指出, 当水泥稳定风化岩龄期90d后, 水稳性系数在85%左右, 说明水泥稳定岩抵抗水损害的能力较强。而且, 水泥稳定风化岩试件的冻稳性良好, 不同龄期的水泥稳定风化岩抗冻性系数均在80%以上。随着龄期的增长, 抗冻性增强。由此看出, 水泥稳定风化岩水稳性和抗冻性能良好, 可以有效地提高公路运营后的耐久性能。

综上所述, 虽然风化岩本身强度较低, 但经过水泥稳定后其强度增长很大, 完全能够满足规范规定的底基层的强度要求, 水泥稳定风化岩水稳性和冻稳性均较好, 温缩系数及干缩系数较小, 因此它是较好的底基层材料。充分了解风化岩的各种性能, 适当添加结合料改善其路用性能, 使其在公路修筑中大量应用, 必将大大降低工程造价, 保护环境, 促进公路事业更快地发展。

摘要：介绍了信南高速公路水泥稳定风化岩的路床处治施工概况, 论述了选择水泥改良风化岩的原因, 并分析了水泥改良风化岩的技术优点与经济性对比, 最后, 对水泥稳定强风化岩对于提高公路的承载力和耐久性做了分析。实践表明水泥稳定风化岩是切实可行的路床处治技术。

关键词：路床处治,水泥稳定风化岩,经济性,技术优点,前景

参考文献

[1]张献平.高速公路5%水泥土处治路床施工技术[J].中国外资, 2008 (3) .

[2]崔志军.石灰改善土路床压实度衰减情况实验总结[J].中国科技信息, 2008 (14) .

[3]罗志华.石灰改善土路床施工技术[J].辽宁高职学报, 2004 (4) .

[4]罗昭全.路床调平层在灰岩地段 (填石路堤) 中的应用[J].公路交通技术, 2008 (3) .

风化岩地基篇4

青岛地区的土质情况不同于其他地区，其特有的花岗岩地基分布广泛，埋藏较浅，工程性质好，常作为建(构)筑物基础持力层[1,2]。在基岩埋藏较浅的地区，嵌岩桩短桩应用广泛。但是青岛地区对风化岩地基的工程性质研究较少，尤其对嵌岩短桩性状缺乏全面细致的研究[3,4]，给工程设计、施工带来了众多问题。本文结合青岛地区某拆迁安置项目，对青岛地区强风化岩嵌岩短桩性状进行探讨，以期对此类地区嵌岩短桩设计提供依据。

1 试验概况

试验场地位于青岛东部沿海，工程基岩局部起伏较大。1号楼，2号楼采取清除基岩面上覆土后回填混凝土的处理方式，耗资巨大。3号楼根据基岩的起伏情况采用了支承于强风化岩上的长短不等的大直径人工挖孔灌注桩，入强风化岩1倍桩径，最短桩长为2.18 m。试验场地上覆中粗砂，向下依次为强风化花岗岩，中风化花岗岩，微风化花岗岩。嵌岩短桩的工程性质指标如表1所示。

2 试验结果及分析

静载荷试验采用锚桩配重联合反力装置实施加载。4根试桩的Q—S曲线如图1所示。

由图1可以看出，试验桩荷载—沉降曲线表现为准缓变型，试验桩未达到极限承载力。19号、48号桩前期曲线较缓，后期曲线较陡，91号、105号试验桩整条曲线较为缓和。19号以及48号试验桩桩顶施加的油压不大时，试验桩变形曲线较好，桩与桩侧土体之间的摩擦力起到了较大作用，其侧摩阻力值起着至关重要的作用;当桩顶荷载逐渐增大时，每一级荷载作用下的变形也随之增大，表现在曲线较陡处，随着荷载的进一步增大，桩侧摩阻力到达峰值，增加的每一级荷载都由桩端阻力来承担。嵌岩短桩具有较强的端承性，同时摩阻力也较大，应该定义为全阻端承桩。从后续两根嵌岩桩的Q—S曲线可以看出曲线上不存在直线阶段，以曲线为主，说明这种桩侧摩阻力较小，在设计时主要考虑端阻力，其相应的侧摩阻力可以作为安全储备不予考虑。因此说明该种桩型端承性较明显。静载过程中采用慢速维持荷载法，首级加载2级。待沉降稳定后施加下一级荷载。静载试验结果如表2所示。

从表2中可以看出，上述4根桩的沉降量都不超过20 mm，沉降量不大，而残余沉降量都在10 mm左右，回弹百分比却达到了26.34%～38.5%。分析结果认为静载试验过程中嵌岩短桩桩端岩体的变形起着至关重要的作用。桩顶荷载比较小时，桩端岩层受到桩顶荷载的压密作用，桩端持力层的变形由弹性变形进入弹塑性阶段，此塑性变形不可恢复，当荷载除去时只有部分回弹。桩顶沉降的大量回弹从一定程度上说明短桩具有端承特性。

3 结语

1)青岛地区强风化花岗岩地基上嵌岩短桩具有承载能力较高，变形小，节约材料等优点，并且可以根据实际情况进行设计，施工方便。

2)对于长径比在5～7的嵌岩短桩，可以推算出端阻力占总承载力的77.5%～88.1%，在设计时可以不考虑桩侧摩阻力，仅考虑桩端阻力，桩侧摩阻力可以作为安全储备。

3)岩基地区嵌岩短桩承载力高，能满足工程建设的需要。

参考文献

[1]黄求顺.嵌岩桩承载力的试验研究[A].中国建筑学会地基基础学术委员会论文集[C].太原:山西高校联合出版社,1992:47-52.

[2]段新胜,顾湘.桩基工程[M].第2版.武汉:中国地质大学出版社,1994:5-6,23-25.

[3]卢世深.软岩中嵌岩桩承载力计算参数的确定[A].中国土木工程学会第三届土力学及基础工程会议论文集[C].北京:中国建筑出版社,1981.

风化岩地基篇5

关键词：强风化岩质,边坡滑坡,治理,有限元

在我国社会进步的推进之下, 我国交通工程建设获得较快的发展, 与此同时, 在工程建设之中还存在一定的边坡稳定问题, 在工程之中使用诸多边坡加固措施, 可得到多种不同的加固效果。传统的加固方法会存在诸多问题, 比如说首先会对其原始的地形地貌造成严重的危害, 其次, 如果处理不好选择弃方, 会导致严重的水土流失, 对环境造成较大威胁, 为了保护环境应减少清方的存在。在本文之中根据实际分析了在较为适宜的情况之下, 综合使用压力灌浆法、植物生态治理以及锚喷支护等施工技术。

一、强风化岩质边坡滑坡治理措施分析

1压力注浆法。压力注浆法是将事前设置好的管路使用压浆泵注入到土中, 使用流动性较好的浆液, 可胶结充填土的孔隙实现加固岩质的目的。压力注浆可以在不改变土体中本身结构的情况之下, 促进浆液可以升入到土的孔隙之中, 控制压力, 避免土体受到破坏。注浆浆液以及灌浆压力:小导管在进行注浆之时使用水玻璃——水泥双液。小导管注浆可以使用活塞直接封闭关口, 保证注浆的压力。水泥浆以及水玻璃双液现场进行试配。设计好的灌浆压力为1.2MPa, 当小导管灌浆压力为1.2MPa时, 其注浆量其控制标准为0。在注浆的过程之中一旦出现漏浆等等问题, 应该第一时间处理。如果地面隆起量较大则应停止注浆。注浆施工的主要流程为:首先施工工具进入到场中, 进行放样定位, 等到钻机就位, 使用钻机造孔, 放置注浆管, 接着进行注浆, 检查注浆饱和程度。通过对滑坡治理的成功经验表明使用压力注浆加固可有效加固浅层岩土体。通过进行注浆加固之后, 后边坡表层岩土体的力学性质获得明显提升, 通过压力注浆加固之后, 可以有效制止因为边坡滑动机制的形成和发展, 也可不断提升边坡稳定的安全系数。

2运用植物篱生态技术。在使用生态措施治理边坡之时, 可使用软性生物, 利用植物根系来固定边坡土石。地面部分可以有效阻止避免雨水溅出, 也可以减缓其边坡降雨的冲刷速度以及力量。地下就会形成一种高强度的网状根系, 避免出现崩塌以及边坡冲蚀。这种方法的特点是施工方法简单、投资比较少以及成本低廉, 通过实践的发现其在施工之中获得了较好的经济效益以及生态功效。

3锚喷支护施工。因为坡面施工之中遇到的是一些强风化岩层, 在表层根植土剥离暴露一段时期后, 面层会出现二次风化现象, 所以可以使用喷射混凝土法施工。总喷护厚度的厚度在100mm左右, 第一次厚度不是很大, 而喷护首层会因为在这之后施工遭到破坏, 与此同时, 因为安全以及时间的制约在施工中剥离和施工不能同时进行。因此在施工之中广泛使用的是网喷法, 这种方法的主要施工措施是在锚杆注浆施工结束之后, 把钢筋挂到网前, 对坡面需要进行人工二次清坡, 这样就可以及时清除二次风化的松散土。在施工之中需要做的工作主要有:施工准备、削方剥离、锚孔施工、注浆、二次人工清坡以及进行坡面挂网。

二、有限元分析

1有限元分析模型的建立。根据前文的分析, 我们了解到了在对强风化岩质边坡滑坡进行治理的过程中, 由于地质环境的复杂以及整个坡度的不规律性, 采用一般的极限平衡法, 对整个强风化岩质边坡滑坡的安全指数的界定具有一定的危险性, 并且这种方法在理论方面还欠缺一定的可靠性, 所以在实践过程中, 采用有限元分析模型的方式对强风化岩质边坡滑坡的安全指数的界定具有非常积极的意义。它可以充分而有效地考虑到岩质边坡的承重力和稳定性, 而且对于工程人员的工作效率的提高同样具有积极的作用和意义。而且伴随着现代科学技术水平和计算机地不断应用革新, 有限元分析法已经日益成为强风化岩质边坡滑坡稳定性的考量方面的计算方式。具体的有限元计算模型如下图所示:有限元计算模型。有限元法是采用由小单元集合组成的方式替代较为复杂的结构的计算方法。在对强化岩质边坡滑坡治理的过程中, 对其稳定性的分析和考量是十分必要的。利用有限元法可以有效地对数据进行分析和计算, 但是有限元法并不是完美无瑕的, 它作为一种数值分析的算法, 在对强化岩质边坡滑坡治理的过程中, 地质状况的多样化和复杂性, 充分进行影响因素的综合考量是十分必要和迫切的, 工作人员在面对复杂状况的时候, 可以采用与其他计算方式相结合的方式进行计算, 诸如和边界元算法的结合等, 这样的方式对于提高工作人员的工作效率以及快速计算出可靠的数据具有重要的意义。

2加固效果分析

在进行有限元分析过程之中, 首先应确保图上的图纸情况、坡度以及尺寸同具体情况相同, 再根据实际施工分两种情况分析。第一, 在开挖边坡之时, 其坡比是1∶0.7, 那么可以不进行加固。对滑坡之间的情况进行模拟。在分析图中通过有限元分析得出位移的等值线。在分析图中空白的部分表示的意义依照设计相关断面开挖的土方, 根据计算得出坡体的位移情况, 如果边坡出现失稳破坏等等问题的话, 一般来说其安全系数也低于1。第二, 在依照1∶1.15的比例开挖边坡的过程中, 应该对其表面灌浆加固, 并且在坡脚处设置抗滑桩, 通过灌浆的方法来不断提升边批表层土体的强度, 基本性质同水泥土比较接近, 根据室内试验的结果, 在分析中可以得到加固区岩土体的力分析显示, 当滑弧处于边坡表层时, 则是一种浅层滑动现象。在进行灌浆加固之后, 其整个边坡会逐渐趋于稳定, 通过计算可以判定滑弧位置的变化情况, 而逐渐向其深层发展, 并且抓紧提升边坡的稳定安全系数。

结语

通过对具体工程滑坡治理效果的分析, 可以看出综合使用压力注浆法、植物护坡法以及喷锚施可以有效改善表层岩土体的力学性质, 有利于边坡稳定。对有限元分析显示, 因为边坡破坏不是突发的, 而是一个渐进的过程, 尤其是边皮潜在滑动面剩余滑力较小以及滑动面较浅之时, 使用压力注浆法比较合适, 可有效阻止滑动机制的出现, 保证边坡加固的质量。

参考文献

风化岩地基篇6

1 工程概况

济西煤矿是目前国内新建矿井中围岩风化程度较高的矿井之一。由于井底车场及其巷道布置在无法避开的风化岩中, 岩性松软, 已施工的部分硐室、巷道均已遭到严重破坏, 巷道两帮内挤、顶板下沉, 底鼓、片帮严重。尤其是中央泵房、中央变电所、副井马头门以及胶带巷和运输巷已加固修复多次, 巷道仍处于不稳定状态。由于巷道变形破坏严重, 制约了矿井的正常建设, 也给矿井的施工、运输、行人安全造成了极大影响, 为此必须修复加固。

济西煤矿井筒深约510 m, 表土层厚约460 m, 基岩段厚约50 m。基岩段岩体破碎、裂隙发育、强风化、遇水泥化, 具强风化薄基岩特征。矿井构造复杂, 井筒附近有小断层, 地层斜向150°～160°, 倾角6°～14°。高角度裂隙发育, 裂隙倾角70°～80°, 基岩平均裂隙率大于1.8%。地下水存在于侏罗系砂岩中。

中央泵房巷道宽4.8 m, 高7.2 m, 墙净高达4.8 m, 位于泵房通道与管子道之间, 总长60.9 m, 其断面为半圆拱形。在一侧墙中掘砌壁龛、吸水井及配水巷, 壁龛断面为半圆拱形, 高2.8 m, 吸水井深7.1 m, 截面为矩形, 配水巷断面为半圆拱形, 高1.8 m。

泵房所处围岩为二叠系上统上石盒子组粉砂岩, 厚68 m, 以紫红色为主, 夹红绿色, 参差状断口。局部夹薄层状、条带状泥岩、水平纹理及交错层理。裂隙较发育, 被泥质及方解石充填。倾角为10°。围岩岩石强度低, 遇水强度急剧下降, 变形速度快。

2 国内外软岩巷道支护现状分析

目前, 国外软岩巷道支护问题, 各国情况不一。美国、澳大利亚等国在不稳定地层中大量采用组合锚杆、锚杆桁架支护及加长树脂锚杆、锚索支护。英国、德国、法国等原主要采用可缩性金属支架, 现也采用以锚杆为主体的各类锚杆支架。俄罗斯、波兰等国家主要采用各种类型金属支架和可缩性支架, 也采用锚杆支护与金属可缩性支架联合支护。这些国家对松软破碎岩石, 特别注重注浆加固岩体的方式, 除了用水泥砂浆进行注浆外, 多采用聚氨酯注浆来加固岩体。俄罗斯还特别强调支架后均匀密实充填, 并配合支架后岩体注浆加固。

20世纪60年代发展起来的新奥法, 将理论、监控、施工相结合, 强调加固岩体, 采用柔性支护和二次支护方式, 从而使锚喷支护和联合支护方式大为发展。如前苏联采用了锚喷、金属支架及支架后注浆加固岩体的联合支护方式。进入90年代以来, 国内采用锚喷支护与注浆锚杆注浆相结合加固围岩, 技术经济效果良好。其他还有将注浆加固与可缩性支架相结合以及加强底角支护等联合支护的方式。

从济西煤矿的支护实践来看, 锚网 (带) 喷联合支护、可缩性金属支架、锚喷支护加砌喧以及全封闭金属支架这几种支护方式均采用过, 但仍没能解决巷道的失稳问题。为提高围岩的整体强度, 控制松动范围和变形量, 达到控制变形、加固围岩、稳定围岩的目的, 笔者开展了该项课题的研究。

3 巷道变形分析

3.1 硐室矿物特征

(1) 围岩特性。

济西煤矿位于泥质砂岩体内的副井井筒与马头门连接部及附近硐室, 特别是完全处于泥岩中的部分工程变形与破坏特别严重。泥岩强度低, 单轴抗压强度小于30 MPa, 流变性强, 时间越长流变量越大, 特别是在有水的情况下, 水能使岩石软化, 使其强度大幅度降低, 水也能使岩石出现裂纹、崩解现象, 导致巷道失稳。

(2) 岩石矿物组成。

该矿岩石矿物成分中, 泥岩矿物以高岭石为主, 除外还有伊利石、蒙脱石等, 个别岩样还有珍珠陶土, 其中的膨胀性黏土矿物是导致岩石膨胀、围岩失稳的主要因素之一。

3.2 硐室破坏特征

综观济西矿地下工程的破坏, 大多在泥岩、泥质砂岩和细砂岩中, 而最重要的是围岩风化严重, 原先支护的井筒与马头门连接部分均受到较严重的破坏, 其他巷道硐室也有不同程度的破坏。矿井底车场位于紫红色粉砂岩中, 且处于Fj2和Fj32条断层交会之内, 由于受地质构造影响, 岩层破碎, 易风化, 遇水泥化严重, 且有膨胀性。副井井筒连接处、中央水泵房、电机车库、交岔点、水仓及联络巷均受到不同程度破坏。

3.3 影响因素分析

影响巷道变形与破坏的因素很多, 如围岩岩石物理力学特性、矿物组成、岩体断层、褶曲等构造的影响, 以及水、支护结构与施工工艺及施工质量的影响。因此, 不同工程的变形与破坏程度不尽相同, 破坏的机理也不尽相同。

(1) 岩石强度。

中央泵房围岩的破坏, 大多在泥岩、粉砂质泥岩和细砂岩中。这些泥岩、细砂岩的单轴抗压强度小于30 MPa, 按坚固性系数分类, 其f=2～3。但因风化严重、裂隙发育宜将其归于软岩。

(2) 围岩应力。

泵房大部分位于泥岩、页岩层内, 围岩强度低, 一旦其侧限应力解除, 在上覆厚表土层及岩层重力作用下, 会产生塑性变形, 强度高的岩石随着时间的增长也会出现流变现象, 埋藏越深, 这种现象越明显。在塑性变形或流变的影响下, 支护结构会出现不同程度的变形与破坏。

(3) 水。

大量的现场实践和室内试验表明, 水对岩石和煤层的状态有显著影响。岩石和煤层遇水后, 随着水分的增加, 其强度将逐渐降低, 即出现软化现象, 从而加快塑性变形或流变的进程, 造成井下支护的变形和破坏。

水不仅会使围岩岩石软化, 如果围岩岩石含有膨胀性黏土矿物 (如高岭石、伊利石、蒙脱石等) , 其体积将不断膨胀, 特别是蒙脱石含量高时, 产生的膨胀量可达几倍至十几倍, 这也是在没有构造破碎情况下出现冒落的重要原因。

(4) 岩石矿物成分。

岩石矿物组成的分析测试表明, 济西矿井地下空间围岩岩石以高岭石为主。高岭石虽属于弱膨胀黏土矿物, 但它遇水易泥化、水解、软化, 如果岩石的主要成分是高岭石, 其膨胀量也是相当大的, 如遇水或其他高地应力的作用, 其流变也很强烈。伊利石与高岭石类似, 蒙脱石属于强膨胀矿物, 遇水膨胀其体积可为原体积的几倍、十几倍, 而黄铁矿遇水产生的电化学反应, 其体积也可增加数倍。

济西矿井井底岩层中泥岩、细砂岩、铝土矿与砂质泥岩中高岭石、伊利石含量较高, 并伴生蒙脱石等。因此, 该矿井底工程大面积变形、失稳, 最重要的原因之一就是高岭石、伊利石、蒙脱石在水及井下潮湿环境的影响下持续膨胀软化, 在重力及构造应力影响下, 发生持续流变。在膨胀、流变力的作用下支护结构失稳。

(5) 上覆岩层。

大量研究资料表明, 地下工程支护体系承受的重力G=γH (γ为覆岩容重, H为埋深) , 济西矿井底工程在-500 m以下, 受上覆岩层较大的压力, 更因第四系第三系表土层厚度达400多m, 上覆岩层较薄且软弱而明显流变, 这也是围岩失稳的原因之一。

4 数值模拟对比研究

为了分析计算在地应力的作用下泵房硐室的变形及受力情况, 从岩石力学角度对泵房硐室的稳定性和支护效果进行验证。模型选用Mohr-coulomb强度准则, 计算所用岩石的物理力学参数见表1。

采用对比计算法, 对比分析了二次支护不注浆与二次支护注浆情况下硐室的变形、应力分布和变化特征。模型分别选取x、y、z方向50, 30, 100 m范围作为研究对象, 其中包括6个岩层。模型x、y方向分别限制水平位移、底板限制垂直位移。

4.1 二次支护不注浆模拟结果

由锚杆和锚索受力的模拟结果可知, 在拱顶和无壁龛一侧墙体中锚索受拉应力, 说明这一侧围岩仍然受锚索的预应力作用, 而在有壁龛一侧墙体和底板锚索受压力。分析原因, 主要是由于这一侧开挖壁龛、吸水井、配水巷、水仓等硐室, 围岩受到扰动, 导致岩体破碎, 节理离层, 空隙增大, 锚索预应力全部损失后, 仍然有很大的挤压力, 而且还继续向泵房方向变形, 导致了这部分围岩破碎, 锚索受压。通过注浆, 可以将破碎岩体胶结起来, 优化其物理力学参数, 形成再生岩体, 与衬砌形成主动支护体系, 更好地保护硐室。

图1为二次支护不注浆的围岩状态示意, 其塑性区范围明显减小, 塑性状态只发生在有壁龛一侧墙体和底板上。二次支护后, 围岩应力重新分布, 由于开挖进入塑性状态的围岩重新回到弹性区, 应力状况明显改善, 只有部分衬砌仍处在塑性区, 属于剪切强度不足引起的剪切屈服, 对支护效果影响很小。

4.2 二次支护注浆模拟结果

由二次支护注浆模拟结果的位移云图可知, 拱部和无壁龛一侧墙体位移都很小, 其数量级只有10-4, 而有壁龛一侧位移最大1.4 mm, 其余位移均在1.0 mm左右, 底板中泵基处位移也很小, 泵与泵之间底鼓量约为1.4 mm, 加固效果明显。

二次支护注浆泵房围岩状态模拟结果如图2所示, 与二次支护不注浆相比, 塑性区进一步减小, 仅在无壁龛一侧墙体和底板表层上有小范围的塑性区, 原因是围岩与衬砌强度相差很大, 在变形过程中剪切强度不足。

由锚索锚杆受力的模拟结果可知, 大部分锚索在注浆后受拉, 处于拉伸预紧状态, 说明壁后围岩在注浆后强度有了很大提高, 能够承受一定的剪力。

4.3 模拟结果对比分析

不同支护情况的数值计算结果表明, 经过修复加固后, 巷道围岩和支护结构变形模量和变形量都有明显的改善 (表2) , 整个断面变形趋于均匀, 支护后的位移得到了有效控制, 塑性区得到了明显改善, 从而使巷道变形破坏的可能性减小, 提高了巷道和硐室的安全性。

5 支护加固方案及参数的确定

5.1 泵房支护加固方案

泵房支护加固采用预应力锚索、高强锚杆进行一次支护, 采用注浆锚杆锚注进行二次加固。泵房底板采用抗让结合支护体系, 即要求泵基础底的强度高于泵与泵之间的底板强度, 其强度能有效地控制底板的变形。为确保泵基础长期处于稳定状态, 泵房底板的支护分为2部分:泵基础下采用锚梁、锚注、混凝土底板梁, 泵基础间采用锚注并铺设200 mm厚的C30防水混凝土;而拱顶采用预应力注浆锚索加固, 两墙采用平面锚索桁架支护。泵房加固采用以锚注法为核心、高强锚杆和锚索为主体的加固技术设计方案。

5.2 泵房支护加固参数

(1) 巷道两帮和拱顶锚杆。

采用HRB500高强螺纹锚杆, 规格Ø22 mm×3 000 mm, 间排距800 mm×800 mm, 采用Z2350树脂锚固剂锚固, 每根锚杆2卷, 设计锚杆预紧力>50 kN, 最终锚固力为100 kN。

(2) 平面锚索桁架。

采用JMS-7全锚索桁架, 锚索规格Ø17.8 mm, 墙内倾斜锚索长度8 100 mm, 拉杆长度2 500 mm, 锚索桁架排距2 400 mm。

(3) 注浆锚杆。

注浆锚杆采用无缝钢管制作, 规格Ø25 mm×3 000 mm, 间排距1 600 mm×1 600 mm。如围岩整体性好, 且岩性坚固 (如砂岩等) 时, 一次支护后20 d变形量≤15 mm, 可不考虑锚注, 否则采用锚注支护。

(4) 泵房底板加固。

采用抗让结合支护体系, 为此泵房底的加固分2部分:泵基础下采用锚梁、锚注、混凝土底板梁, 每台泵的基础下设3组底板梁, 底板梁用16 #槽钢制作, 用5根Ø22 mm 16Mn螺纹钢锚杆 (长1 600 mm) 固定;底板梁两空当间各布置3根Ø25 mm注浆锚杆 (长1 400 mm) , 上铺厚200 mm钢筋混凝土, 钢筋选用Ø20 mm螺纹钢, 钢筋间排距200 mm×200 mm。

现场工程实践表明, 采取的加固方案有效、合理, 且技术经济效果良好。泵房加固前后的对比如图3所示。

6 结语

(1) 中央泵房硐室处于泥岩、泥质砂岩和细砂岩等强风化岩层中, 围岩遇水泥化严重、易膨胀是造成围岩变形破坏严重的根本因素, 中央泵房硐室软岩受其自身强度、地应力、构造应力和低温等影响, 是加剧围岩破坏的直接因素。

(2) 预应力锚索、高强锚杆一次支护, 注浆锚杆锚注二次加固方案合理, 主要参数设计可靠。

(3) 井下工业性试验表明, 联合支护加固方案能够有效控制泵房硐室变形, 其应用效果良好。

参考文献

[1]陆士良.软岩动压巷道的锚注支护[J].中国煤炭, 1995 (4) :20-23.

[2]孙晓明, 何满潮, 杨晓杰.深部软岩巷道锚网索耦合支护非线性设计方法研究[J].岩土力学, 2006, 27 (7) :1 061-1 065.

风化岩地基篇7

桩基础是一种历史悠久、应用广泛的深基础形式, 随着工业技术和工程建设的发展, 桩的类型和成桩工艺、桩的设计理论和设计方法、桩的承载力和桩体结构的检测技术等方面均有迅速的发展, 以使桩与桩基础的应用更为广泛, 具有更强的生命力。

改革开放以来, 随着我国经济的持续增长, 城市建设向高空发展, 市内交通向多层次立体化发展, 铁路、公路新线不断延伸, 港口、码头、机场不断扩建, 从东海之滨到西部边疆, 从黑龙江到三亚湾, 全国城乡到处都出现了打桩工地。由于我国地域辽阔, 地质复杂, 加之各类工程本身的性质、结构、荷载和沉降变形要求各不相同, 施工环境和施工条件常有差异, 因此, 全国各地各类工程所采用的桩型名目繁多。

1 估算单桩极限承载力的方法及规定

1.1 摩擦桩

根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时,

宜按下式估算:

式中qsik———桩侧第i层土极限侧阻力标准值, 如无当地经验值时, 可按《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 表5.3.5-1取值;

qpk———极限端阻力标准值, 如无当地经验时, 可按《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 表5.3.5-2取值;

Ap———桩端面积。

1.2 嵌岩桩

根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时, 可按下列公式计算:

式中frk———岩石饱和单轴抗压强度标准值, 粘土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值;

ζr———桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数, 与嵌岩段深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关, 可按《建筑桩基技术规范》 (JGJ-2008) 表5.3.9。

2 工程实例