复杂边坡（精选3篇）
复杂边坡 篇1
摘要：东水门长江大桥P2主塔基础处于长滨路和港区道路之间, 基坑开挖深且该处地质情况较、复杂, 为防止基坑破坏且确保长滨路另半幅行车安全对其进行支护, 文章主要介绍基坑临时支护设计与施工且施工中遇到难题的处理, 顺利完成基坑开挖及确保后期主塔基础桩基施工的安全性。
关键词：复杂地质,自进式中空锚杆,套管跟进
一、工程概况
1、概述
东水门长江大桥P2主墩塔基位与长滨路和港区道路之间, 基坑开挖在长路行车道位置须开挖17.8m;该地段为填土路段, 基坑开挖严重危及长滨路及邻近设施运营安全, 为实现有限条件情况下的长滨路通车, 保证P2主塔塔基施工安全, 须对基坑靠近长滨路侧临时边坡进行支护施工。
2、地层结构情况
经详勘报告:经地面调查和钻探揭露基坑边坡地层主要采用砂卵石、片块石、建筑垃圾等回填而成, 在边坡开挖过程中出现直径较大的泥岩碎块石堆积而成无压实, 松散伴有不规则裂隙、较大空洞。
3、工程重难点
P2主塔基础不仅占有了港区道路的全幅也占据了长滨路半幅通道并且对此开挖形成了高达18m的临空面, 再加上该地段为填土路段, 地质情况较差。地处地质复杂、施工安全风险较大现场条件下如何确定支护措施对基坑临时边坡进行支护确保边坡的整体稳定性以及在有限条件下长滨路邻近设施运营安全。
根据以往长江水位情况表明, 在每年的7~9月份为雨季, 长江水位会上涨至185.00m将会淹没港区道路 (港区道路路面高程180.00m) , 面临洪水的冲刷以及钻孔灌注桩施工冲击的扰动下如何采取支护措施确保临时边坡的整体稳定性。
二、支护方案选择及计算
1、基坑开挖边坡稳定情况分析
P2主塔塔基基坑开挖后在长滨路侧形成约17.8m的临时高边坡, 临时边坡安全问题是影响基础施工和长滨路有限条件通行的重要问题;基坑临时边坡物质成分以人工填土为主, 地质情况较差。
现就基坑开挖后边坡稳定情况进行分析验算, 岩土参数取值依据《重庆东水门长江大桥P2主墩 (斜拉桥方案) 岩土工程勘察报告 (补充勘察) ) 》和《渝中区长滨路护岸挡墙加固抢险 (储奇门至朝天门段) 岩土工程勘察报告》, 具体如下:
素填土:天然容重γ=21.3KN/m3;饱和容重γ=21.3KN/m3;
粘聚力 (天然) C=19.60kPa, 粘聚力 (饱和) C=17.64kPa;
内摩擦角 (天然) C=22.75kPa, 粘聚力 (饱和) C=20.48kPa,
2、基坑开挖边坡支护设计
根据基坑开挖边坡高度, 以及危及对象的重要性不同情况, 基坑边坡支护主要考虑对基坑长滨路侧边坡支护确保另半幅长滨路车辆运行安全以及主塔基础钻孔灌注桩施工扰动下长滨路的运行安全, 根据上述分析, 结合现场实际情况, 基坑防护拟采用分级放坡后采用锚杆、挂网喷浆的临时防护措施, 基坑支护结构的安全等级为一级。
(1) 设计计算参数选择
所依据规程《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120-1999) 侧壁重要性系数为1.0, 锚杆荷载分项系数为1.25., 锚杆抗拉抗力分项系数为1.30, 整体滑动分项系数为1.30。
(2) 锚杆的选型
依据地勘报告, 该基坑边坡采用砂卵石、片块石、建筑垃圾等回填而成, 地层松散破碎、成孔困难选用自钻式中空注浆锚杆。自钻式中空注浆锚杆由钻头、中空杆体、垫板和螺母组成。
(3) 锚杆的设计
锚杆杆体的截面计算:
A≥KtNtfptk
式中:Kt----锚杆杆体抗拉安全系数
Nt----锚杆的轴向拉力设计值 (KN)
fptk---钢筋的抗拉强度标准值 (KPa)
锚杆锚固段的计算:
式中:K----锚杆杆体抗拔安全系数
Nt----锚杆的轴向拉力设计值 (KN)
fmg---锚固段注浆体与钢筋间的粘结强度标准值 (KPa)
D----锚杆锚固段的钻孔直径 (mm)
ψ----锚固长度对粘结强度的影响系数
锚杆自由段长度的计算:
依据规范要求确保锚杆与锚固结构体系的整体稳定性以及锚杆自由段长度穿过潜在滑裂面不小于1.5m。
(4) 锚杆设计计算结果
根据以上设计计算支护方式采用1φ32mm自钻式注浆锚杆进行注浆和锚固, 锚杆杆体采用φ32mm自钻式注浆锚杆, 孔径70mm。锚杆长度根据计算结果集滑动面采取不同长度的支护, 锚杆长度分别为15、12、8m。
(5) 基坑边坡设计方案
通过以上设计计算结果, 边坡支护方案采用1φ32mm自钻式注浆锚杆进行注浆和锚固, 孔径70mm, 锚杆长度分别分别为3排15m、2排12m、3排8m。锚杆与岩面垂直, 即与水平方向成150角, 锚杆水平间距1.5m, 竖直间距1.5m, 第一排距离基坑顶部0.75m;钢筋网采用φ6.5@100×100mm披挂在坡面上, 钢筋网距坡面距离应尽量保持在30~40mm, 钢筋网与钢筋框条绑扎连接;框条采用φ10mm@150×150cm, 与锚杆连接牢固;最后喷射C20混凝土。喷射混凝土之前在坡面上预留φ50mm泄水孔, 间距3.0m, 呈梅花形布置。
三、施工方案
1、机械开挖
根据详勘报告, 该段主要为填土层和河流冲积层, 由粘性土夹砂、泥岩破碎石、建筑垃圾、卵石等组成。开挖机械主要以挖掘机为主, 人工辅助, 并配以风镐作业, 出碴车出碴。开挖放坡坡度为1:0.75, 挖到设计位置, 进行下一工序。边坡开挖同时严格进行边坡变形观测工作, 为保证基坑土体的原状结构, 在坑底以上预留30cm土层, 待验收后由人工挖除。基坑开挖分级高度不应大于3.0m, 开挖后及时防护, 严禁超挖。
2、锚杆钻孔及注浆
锚杆钻进方式采用无水钻进, 钻孔方向与坡面不得与设计角度偏差±2.0°, 钻孔底部偏斜尺寸不应大于锚杆长度的3%。锚杆体的材料必须严格按照设计要求的材料选用, 锚杆体不得有锈蚀、损坏的现象, 在灌浆之前应对锚孔用高压风排尽残渣;灌浆应利用压力泵进行, 灌浆完后静置待凝, 锚杆灌浆必须饱满、充分。
灌浆压力:灌浆压力是控制灌浆质量和浆液数量的重要参数, 对于本工程, 灌浆压力分两个等级即:地面以下1.0m的范围内灌浆压力为0.2MPa, 1.0m以下灌浆压力为0.5MPa;灌浆压力的误差不得超过5%。
3、挂网喷射混凝土施工技术要求
挂网喷射混凝土作业应分片分段进行, 喷射顺序自上而下;必须先喷射第一层混凝土后才施工钢筋网, 第一层混凝土的厚度为3~4cm。喷头与受喷面应垂直;第二次喷射混凝土前应该清理坡面, 保证喷射表面的光洁。混凝土喷射24小时后浇水养护;喷射时应控制好水灰比, 保持混凝土表面平整, 呈湿润光洁, 无干斑或滑移流淌现象。
4、异常情况处理
该路段原地层主要采用砂卵石、片块石、建筑垃圾等回填而成, 因边坡地质复杂、松散, 自进式锚杆施工中塌孔严重, 难以钻进达到设计深度, 锚杆出现卡钻或断裂, 针对此种情况将中空自进式锚杆成孔方式 (锚孔φ70mm) 改为潜孔钻机套管跟进成孔方式 (锚孔φ110mm) 。根据锚固力理论计算φ110mm成孔方式的锚固力为φ70mm成孔方式锚固力的Cφ110/Cφ70=110/70=1.57满足施工要求。
钻孔采用CSJ-40型锚固钻机及外径为φ108mm的套管跟进的方法, 钻头的直径为90mm, 钻孔水平倾角为15度, 锚孔钻进设计深度后及时对锚孔用高压风排尽残渣;套管拔出之前将加工完后锚杆插入锚杆孔, 因地质情况较破碎, 孔内极易坍孔, 直接采用中空注浆锚杆注浆很难保证注浆的饱满程度, 因此安装锚杆同时将注浆管与锚杆绑扎一起, 同时插入锚杆孔之内, 注浆管应插至距孔底5~10cm处;接着采用拔管机将套管拔出;套管拔出后准备注浆, 注浆管随水泥砂浆的注入缓慢均匀拔出, 注浆时始终保持注浆管口埋在砂浆内, 以免浆中出现空洞。待砂浆溢出孔口, 立即使用锚固剂将孔口封住, 同时将注浆管拔出。
5、基坑位移监测
基坑开挖须按照动态设计、信息化施工的方法进行。基坑支护结构施工应与现场监测相结合, 根据现场监测反馈信息及时进行分析, 达到动态设计和信息化施工的目的。
基坑开挖及支护施工工程中, 严格控制基坑边坡变形情况;坡顶水平位移沉降不能超过允许值, 如果坡顶水平位移和沉降累计超过25mm或水平位移速率大于5mm/d时, 应及时通知相关人员采取防范措施。
四、结语
通过监测数据显示基坑在施工过程未出现位移和位移速率超标现象, 说明采用1-φ32mm自钻式中空注浆锚杆、挂网喷浆的施工方案成功完成主塔基础基坑开挖防护, 同时确保了长滨路车辆安全运行, 且在钻孔灌注桩施工的扰动下也未出现异常情况, 同时也安全度过了2010年7~8月发生的自1998年至今12年以来三次长江特大洪水的冲刷。
参考文献
[1]GB50330-2002.建筑边坡工程技术规范, 2002年。
[2]CECS22:90.土层锚杆设计与施工规范, 1998年。
[3]JTT041-2000.公路桥涵施工技术规范, 人民交通出版社, 2001年。
复杂边坡 篇2
露天矿边坡的稳定性直接关系到矿山生产与人员设备安全,边坡稳定性的研究对于露天矿开采至关重要。露天矿边坡稳定性的研究自20世纪80年代就已经开展了详细的研究[1]。目前,边坡稳定性分析方法主要有定性和定量分析两种方法[2],近年来数值模拟方法作为定量分析方法的重要手段被广泛应用于边坡稳定性分析[3,4,5],并取得了长足的进展。本文以某露天矿边坡稳定性为研究对象,采用数值模拟方法对其稳定性和可能存在的滑坡范围进行预测。
该露天铜矿矿区不良工程地质条件主要存在:湖区淤泥层、溶蚀洼地堆积物、矿岩风化断裂破碎带、溶洞、溶蚀破碎带及其溶蚀现象。
(1)湖区淤泥层最深达30m,影响上部露采边坡的稳定性。
(2)溶蚀洼地堆积物主要分布于岩浆岩和围岩接触带处,规模较大的主要有3处:南露天坑南部边坡下部葫芦状洼地、南露天坑西南边坡下部椭圆形洼地和北露天坑东北边坡下部椭圆形洼地最深达270m。由于洼地堆积物成分比较复杂,岩性纵横变化较大,属于松散、松软岩类,对这些部位的整体边坡稳定性影响较大。
(3)矿区内岩溶发育,最深达-350m标高,溶洞、溶蚀破碎带及其溶蚀现象破坏了原岩的完整性,也降低了炭酸岩体类边坡的稳定性。
(4)矿区工程地质条件复杂,矿岩风化强烈,强风化破碎带影响较深。F1断层在矿区南部,风化深度达-50～-100m标高;南部风化最深达-140m标高,北部最深达-205m标高,西南部风化带最深达-260m标高,西北部风化带最深达-142m标高。
从组成露采边坡岩组的工程力学性质来看,就其原岩而言比较稳定,但是由于本区地处亚热带湿热环境,矿区内岩石风化严重,大大降低了岩石的机械性能,致使上部风化层岩石松散、碎软,给边坡的稳定性造成了不良影响。
2 边坡稳定性计算及结果分析
2.1 计算剖面的选取
本次计算剖面选取主要以该铜矿详细勘探地质资料及边坡工程地质分区为依据,并参考湖泥、灰岩、溶蚀洼地、强风化带模型圈定成果。具体剖面选取如图1所示。
2.2 计算参数选取
根据矿山岩石物理力学特性试验所获得的计算参数见表1。
2.3 计算结果分析
边坡稳定性计算的目的是根据要求的边坡安全系数,通过分析,得出合理的边坡参数,并计算安全系数为1.2的潜在滑动范围。
本次计算分析采用加拿大Rocscience公司的SLIDE软件进行分析。计算分析结果如表2;自重+地震+地下水(工况Ⅲ)下安全系数为1.2的潜在滑动面搜索范围见图2、图3、图4和图5(图中横坐标和纵坐标分别代表坝体的长度和高度,单位为m)。
对于Ⅲ一Ⅲ剖面,位于露天采坑西北部,岩性较好,主要软弱带是湖泥及强风化带,深部边坡岩体稳定性较好,但岩体边坡高度达380余米。因此,预计滑动范围较大。同样,该区域灰岩广泛分布,岩溶极其发育,边坡预计滑动范围仍应考虑岩溶对其影响。
注:内聚力单位1kgf/cm2=98kPa。
对于Ⅳ—Ⅳ剖面,位于露天采坑西北部,岩性较好,但该区域风化带与湖泥广泛发育,对边坡影响较大,虽然尽可能放缓了边坡,但仍具有很多不确定的因素。
3 结论及建议
以上边坡计算尽可能将所有对边坡的影响因素考虑周全,但该铜矿露采边坡区域灰岩岩溶、强风化带、湖泥、溶蚀洼地广泛发育,边坡影响因素相互耦合作用,极其复杂。同时,疏于排水导致的不均匀塌陷、地下水位变动、生产爆破等人为扰动,又给边坡稳定提出更大挑战。建议结合实际情况加强边坡的稳定性监测。
摘要：某露天铜矿工程地质条件复杂,边坡容易滑坡,本文采用加拿大Rocscience SLIDE软件对露天境界的各剖面进行稳定性分析,并对滑坡范围进行预测,为矿山安全生产提供依据。
关键词：滑坡,稳定性,数值模拟,范围预测
参考文献
[1]卢世宗.大孤山露天矿的断裂构造与边坡稳定[J].金属矿山,1981,(11):5-9.
[2]孙玉科.杨志法.中国露天矿边坡稳定性研究[M].北京:中国科学技术出版社,1999.
[3]张利忠,李江.宝日希勒露天矿采场边坡稳定性数值模拟[J].露天采矿技术,2010,(1):30-31.
[4]韩现民,李占金.露天转地下矿山边坡稳定性的数值模拟与敏感度分析[J].金属矿山,2007,(6):8-12.
复杂边坡 篇3
1 预应力锚索的应用和发展
预应力锚固技术自20世纪60年代开始引入我国以来, 已经在公路边坡加固中取得了广泛应用。在公路边墙支护和治理岩质明挖高边坡中, 取得了巨大的工程效益和经济效益。最初采用机械式内锚头, 锚固力为600kN。这种内锚头沿用了十多年。后来经过改进, 内锚固段采用灌浆 (水泥浆或水泥砂浆) , 施工方便、锚固力大。现在, 国内采用的预应力锚索的锚固力一般为1000～5000kN, 10000kN的预应力锚索正在进行试验研究。在国外, 预应力锚索最大锚固力已达10000k N以上。预应力锚索的孔深已达到80m以上, 锚固对象已从岩体扩展到土层和堆积层。颅应力锚索的结构形式和施工工艺不断推陈出新, 产生了无粘结预应力锚索、压力型内锚头、单孔多锚头等技术和工艺。
2 预应力锚索施工
2.1 施工平台
由于环境制约, 锚索加固工程施工时, 需搭设刚性施工平台, 并应该满足施工要求。施工平台一般用扣件式钢管搭设, 特别要注意稳定和安全问题。
2.2 钻孔
钻孔在锚索的施工中是工期控制的关键工序之一。为了确保钻孔的质量和效率, 采用了潜孔冲击式钻机。在钻井操作时, 依据锚索设计的长度整齐摆放钻孔所需要的钻杆, 当钻杆全部使用完毕, 钻孔的深度与设计深度相符合。钻孔深度与锚索设计的长度相比应当超出0.5m左右。
当钻孔结束后, 依次拆卸钻具与钻杆, 并清洗冲击器放置备用。将一根聚乙烯管对孔深进行复核, 同时使用高压风对钻孔吹入, 在孔内的粉尘清理干净之后, 保证孔深与锚索设计长度相等或适当超出, 取出聚乙烯管, 封闭孔口。
特殊情况的处理方法:
渗水的处理方法。在钻孔的施工过程中或结束后进行吹孔操作时, 由孔中吹出的粉尘碎渣构成为小石粒、黄色或灰色的团粒而非粉尘, 这表明孔内存在渗水现象, 岩粉大多在孔壁上贴附。如果孔深已达到设计要求, 以清水注入, 之后用高压风吹净钻孔, 至吹出物为清水;如果孔深未达到设计要求, 及时冲击器仍工作且又进尺, 也必须立即停止钻孔操作, 拔出钻具, 在钻孔清洗之后再进行钻进, 保持循环操作至施工结束。在孔内的渗水量较大、有积水时, 吹出物为碎石和泥浆, 这种情况下不会出现岩粉糊住孔壁的现象, 保持冲击器工作即可继续进行钻孔操作。若渗水量过大将冲击器淹没, 冲击器会自动停止工作, 应拔出钻具进行压力注浆。
塌孔、卡钻的处理。当钻孔操作穿越风化较强的岩体或岩层破碎带的时候, 通常可能导致塌孔发生。塌孔的主要标志为孔中吹出物为黄色岩粉, 同时夹杂部分原状石块 (非钻头碎的、无光泽的、不新鲜的) 。此时无论钻进深度是否达到要求, 都必须立刻停止钻进操作, 拔出钻具并进行固壁注浆, 注浆的压力为0.4MPa, 灌注浆液的成分为水玻璃与水泥砂浆, 24小时后重新尝试钻孔。雨季施工中, 经常发生孔内有岩体破碎带渗流的泥浆, 在固壁注浆之前, 应以清水和高压风将泥浆清除。否则固壁注浆效果会受到影响, 还会导致意外情况的误判。
2.3 锚索施工
各部位锚索施工遵循“紧跟开挖面, 先马道上面一排, 然后自上而下, 立体穿插, 平面分散”的原则进行;对于网格梁锚索, 优先采用先造孔穿束后浇筑网格混凝土的施工方法。在开挖面完成清坡验收以后, 立即使用进口大型履带式岩锚钻机对紧邻马道一排锚索进行造孔;造孔结束后在进行其他工序的同时开始搭设坡面钢管脚手架。钢管脚手架通过坡面锚杆进行加固, 临空面布置安全防护网, 每层造孔平台铺设5cm厚马道板, 平台上下使用钢爬梯进行连接, 坡面锚索造孔采用YG、MG、MD系列国产轻型锚索钻机造孔。钢铰线下料和锚索编束在工作面附近就近选择, 灌浆在马道上进行, 张拉在对应的施工平台上进行。
2.4 锚固法注浆
穿束结束后, 按照实验室提供的配合比制成纯水泥浆, 并进行浆液流动型和泌水性试验, 使用灌浆泵按照技术要求的压力进行锚固段灌浆, 采用灌浆自动记录仪进行记录。锚固段灌浆的质壤直接影响锚索的锚固效果, 应充分给予重视。锚固段灌浆结束后三天严禁扰动锚索体。对于无黏结式锚索锚圆段和张拉段的灌浆要求一次完成。
2.5 外锚头制作
整个外锚头的施工程序如下:钢垫板与导向钢管的加工—锚墩插筋—安装导向钢管—焊接加固—墩头钢筋的制作—安装模板—冲洗仓号—验仓—混凝土浇筑—等强养护。混凝土在拌和站按照试验室确定的配合比拌制, 混凝土搅拌车运至现场, 泵送至工作匾, 采用直径为50软轴振捣密实。同时, 防止混凝土掉入锚索孔内影响张拉, 当混凝土强度达到70%时, 拆除模板, 并及时洒水养护。
2.6 张拉
张拉设备 (油泵、千斤顶、压力表) 配套标定后, 配套使用。张拉程序分为单股预紧和整束张拉两个阶段, 单股预紧应进行两次以上, 整束张拉分五个量级进行。预应力锚索张拉程序如下:单根预紧至20%P (稳压5min) 测伸长值—卸除单拉、安装整拉千斤顶—整拉至25%P (稳压5min) 测伸长—整拉至50%P (稳压5min) 测伸长值—整拉至75%P (稳压5rain) 测伸长值—整拉至100%P (稳压5min) 测伸长值—整拉至110%P (稳压30min) —锁定, 其中P为设计张拉荷载。
2.7 封孔回填灌浆和外锚头保护
张拉锁定工作结束后, 经监理工程师检查合格, 进行张拉段回填灌浆, 采用集中灌浆站逐孔进行灌浆, 具体的施工方法与内锚段相同, 为保证自由段所有空隙回填密实, 必须对孔口段的离析沉缩部分进行补封灌浆。灌浆完成后, 预留10cm钢铰线, 其余部分用手提式砂轮切割机切除, 并用水泥砂浆按设计图纸进行保护。
3 降水效果评价
本工程在下部土方开挖过程中, 降水深度满足了土方施工要求, 降水效果明显。根据降水对周围建筑物的沉降观测结果, 降水对本工程周围建筑物沉降影响较小。
但根据施工经验, 在渗透系数较大地区及地质情况较差地区或降水时间较长降水速率过快时, 较小范围的降水均会对周围建筑物产生较大影响, 在施工中应进行充分论证。未受到降水所影响, 施工安全方面有保证, 保证了施工的质量以及安全, 不会造成较大的影响。
4 结束语
工程结束, 进行观测, 各项指标符合要求, 稳定性良好。目前该技术已经广泛应用于各公路项目。由于能充分的调动和提高岩土体的自稳能力和自身强度, 大大减少结构物体体积和减轻结构物体自重, 显著节约工程材料, 并有利于施工的安全等多方面的优点, 已经成为提高岩土稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济有效的方法之一。
参考文献
[1]董汉雄.预应力锚索在边坡加固工程中的应用[J].铁道勘察, 2009, (02) .
[2]谢杰, 王林, 周炜, 杨宝红, 章志勇.预应力锚索在边坡中加固作用探讨[J].江西建材, 2008, (01) .