高陡边坡

高陡边坡（精选7篇）

高陡边坡 篇1

摘要：高陡岩质边坡容易引发各种地质灾害, 采用合理的防护技术减少和控制地质灾害的发生是十分必要的。鉴于目前各种防护技术的局限性, 本文提出高边坡治理中运用喷锚和立体柔性防护技术, 并以北京千灵山边坡防护工程为例进行了工程设计和防护, 观测和效果表明治理良好效果明显。

关键词：高陡边坡,喷锚,柔性防护技术

高陡岩质边坡容易引发各种地质灾害, 越来越多的高边坡防护引起了人们的注意。目前, 高陡岩质边坡采取的主要治理措施有放缓边坡、支撑、加固和防护, 但随着边坡高度增高, 地质复杂性增大, 对边坡的处治技术要求也越来越高, 以往的治理措施不能满足工程的安全要求。

1 高陡边坡的地质灾害特点

高边坡病害从病害体形成的时间以及与边坡工程的关系等方面分两种情况:第一类是在边坡工程开挖之前, 既己存在的老的斜坡病害, 因边坡工程活动而复活。第二类是在边坡工程活动中, 主要由于边坡工程的开挖等原因引发的新的边坡病害问题, 包括边坡开挖引起的坍塌、崩塌、滑坡等。

高边坡在边坡顶部常常产生平行于坡面的张性拉裂缝, 表现为边坡中上部极易失稳破坏, 一旦失稳, 造成的后果是比较严重的。因此, 在高边坡治理时, 对于中上部应加大削坡减载的力度, 放缓边坡, 并采取必要的加固处理措施, 确保一次根治, 不留后患。在现在边坡治理过程中, 越来越多的人开始注意到, 在边坡治理过程中, 不仅要满足边坡稳定性的要求, 还要使边坡与周边环境结合到一起, 形成再造绿色人文景观。

2 高陡边坡常用防护方法

2.1 整体喷护

对于稳定性较好的岩质边坡, 可在其表面喷射一层素混凝土, 防止岩石继续风化、剥落, 达到稳定边坡的目的。整体喷混适用于以下几种情况。

(1) 适用于岩性较差强度较底易风化或坚硬岩层风化破碎节理发育其表层剥落的岩质边坡。

(2) 当岩质边坡因风化剥落和节理切割而导致大面积碎落, 以及局部小型坍塌、崩落可采用局部加固处理后, 进行大面积喷浆 (喷射混凝土) 。

(3) 对于上部岩层风化破碎下部岩层坚硬完整的高大路堑边坡。

2.2 支挡加固

对于不稳定的边坡岩土体, 使用支挡结构 (挡墙、抗滑桩等) 对其进行支挡, 是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题, 达到根治的目的。

以上两种治理措施过分的追求强度功效, 破坏了多样性自然生态的和谐, 工程所到之处, 绿色清溪一去不复返, 取而代之的是坚硬呆板的水泥和混凝土, 而且随着时间的推移, 混凝土表面会风化、老化, 甚至造成破坏, 后期整治费用高, 生态环境效果极差。

2.3 植物防护

植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物, 通过植物根系发育, 起到固土, 防止水土流失的一种防护措施。植被防护的局限性是一般只适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。

3 喷锚和立体柔性防护技术

对于岩层风化破碎严重、节理发育、破碎岩层较厚的情况可以采用喷锚的措施。它具有较高的强度, 较好的抗裂性能, 能使坡面内一定深度内的破碎岩层得以加强, 并能承受少量的破碎体所产生的侧压力。对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡, 可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等, 向坡体内打入锚杆或锚钉将网钩牢, 向网上喷射一定厚度的素混凝土, 对边坡进行封闭防护。

边坡柔性防护系统是以钢丝绳网为主要特征构件, 以覆盖和拦截两种基本形式来防治各类坡面地质灾害和爆破飞石、坠物等危害的。土工格室植草护坡是指在展开并固定在坡面上的土工格室内填充改良客土, 然后在格室上挂三维植被网进行喷洒施工的一种护坡技术。利用土工格室可以为草坪植物生长提供稳定良好的生存环境。将挂网与土工格室防护结合在一起, 可以避免岩石边坡飞石带来的危害, 又增加边坡的美观性, 是一种典型的立体柔性防护技术喷锚技术与立体柔性防护技术相结合, 发挥二者各自的优点, 可有效解决边坡工程防护与生态环境的矛盾, 既保证了边坡的稳定, 又实现了坡面植被的快速恢复, 达到人类活动与自然环境的和平共处, 使边坡不仅是一项工程项目, 更形成与环境相结合的一个景观。

4 工程实例与效果评价

4.1 工程概况

千灵山边坡工程位于北京千灵山景区入口处, 山坡临空面面积约18154m2, 其中边坡度较缓区面积约8510m2, 边坡陡直区面积9644m2。该工程由3段边坡组成, 边坡高度均在30m以上, 最大高度为63.5m, 属于岩质高陡边坡。

4.2 方案与措施

根据千灵山边坡工程的实际情况, 边坡质地主要是岩石, 落石较少。设计主要包括步骤和设计内容有以下几点。

(1) 根据工程需要, 在小于70°的边坡部分主要采用挂网拦截落石, 同时运用土工格室植被防护技术。对于>70°的边坡部分采用打入锚杆及喷护混凝土的措施进行防护。

(2) 运用FLAC软件计算初始状态下的地应力及安全系数, 得出、边坡稳定所需要的锚固力。

(3) 在边坡表面加护网, 护网采用10×10, 之后喷护采色混凝土8cm~10cm。

(4) 在坡体内施工预应力锚杆和一定数量的系统锚杆。根据计算, 选择锚杆直径为20mm~33mm, 锚固长度5m, 锚杆间距2m×2.5m梅花型布置。锚杆采用M30防水水泥砂浆灌浆固定。

(5) 运用FLAC计算加固状态下的的地应力及安全系数, 进行稳定性验算。

(6) 对验算后不稳定的地段进行锚杆加固并根据滑动面的埋深, 确定所需锚固力。

4.3 施工效果

结合坡度、高度、水文地质条件、边坡危害程度合理选择喷锚和立体柔性防护技术相结合, 使其不仅提高了边坡潜在滑移面的抗剪强度、加固了危岩同时与周围环境相结合, 形成了边坡景观。

5 结语

喷锚和立体防护技术相结合在此高边坡中的应用, 可以解决传统边坡防护措施难以解决的难题。在满足稳定性的同时, 使边坡成为与周边环境相结合的景观。喷锚与立体柔性技术相结合可靠的安全保障性、施工的快速标准化和利于环保等综合技术经济优势, 及其新颖而巧妙的防护观念和设计思想使边坡柔性防护技术有着很好的推广应用前景。

参考文献

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[2]李宁, 张鹏, 于冲.边坡预应力锚索加固的数值模拟方法研究[J].岩石力学与工程学报, 2007.

[3]王国体.以土体应力状态计算边坡安全系数的方法[J].中国工程科学, 2006.

[4]王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论[J].甘肃科学学报, 2003.

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[6]巨能攀, 赵建军, 邓辉, 等.路高边坡稳定性评价及支护优化设计[J].岩石与工程力学学报, 2009.

高陡边坡 篇2

到目前为止, 干热河谷地区水资源缺乏, 灌溉水源难以解决;特别是离常规水源较远的地方, 难以利用河道等常规水源进行灌溉。因此, 寻找有效运行管理的灌溉方式尤为重要。本文以西南地区高陡边坡为例, 对植被恢复中灌溉技术的特点、适用条件进行分析, 并在此基础上对工程各个区域节水技术的运用进行探讨。[1,2,3,4,5,6,7,8]

1 现有的灌溉技术总结

现有的喷灌技术较完善, 大体有以下五种分别为:

1喷灌灌溉技术。利用喷灌机器例如有动力机、加压水泵等将水压到要灌溉的区域, 并且在端头安放喷嘴, 将水均匀的分布在灌溉区域内。这种技术比较普遍。2微灌灌溉技术。微灌方式现在较多, 常用也就滴灌、涌泉灌溉、脉冲灌溉等, 微灌灌溉能够通过最小的流速来将水和营养物质, 定位灌溉到需要的位置附近, 这个方法的普及率也比较高。3渠道灌溉防渗技术。特别是这种灌溉技术浪费水比较多, 经常渗透于沟渠的土壤中, 因此通过相关的防渗技术包括混凝土衬砌、浆砌石衬砌、塑料薄膜防渗、多材料组合防渗方式, 对沟渠进行透水保护进而降低了土质渠道的通透性。4低压管道输水。通过地面灌溉管道系统将水从机井内抽出并通过该系统输运到需要灌溉的区域。5步行式灌溉。通过使用相关载体例如拖拉机, 配备灌溉设备, 提高了了灌溉的机动性并能够针对性的灌溉, 效率高且节水能力强。

目前, 灌溉节水技术较为完善, 而用于植被恢复的节水技术较少, 高陡边坡的更是少之又少。由于生产建设项目不同, 场地类型不同, 同时由于项目所在区域不同, 其用水特点也各不同, 这里仅对具有代表性区域的节水措施进行分析研究。

2 高陡边坡植被恢复灌溉技术研究思路

经过实验设计、灌溉数据和植被恢复指数数据的收集, 现将西南地区高陡边坡的植被修复灌溉技术总结如下:

首先选择合理的乔灌草配置结构和合理建植密度, 同时每年都需松土。适宜选用喷灌或滴管等自动化较高的节水灌溉措施。这种灌溉措施节约水资源的同时, 也节省人工。水源可选用附近现有溪流, 形成自流灌溉水源, 在无常规水源可利用的情况下, 可在管理区形成雨水收集贮存系统, 作为喷灌和滴灌水源。由于这两种灌水技术对水质要求较高, 需经过沉淀过滤才能使用。喷灌和滴灌的运行管理成本相对较高, 对水质要求较高, 但可有效满足植被生长需要。为节省运行费用, 也可利用微地形, 局部地区分散采用就地拦蓄入渗雨水技术。在以上措施基础上, 可结合景观布设要求, 部分区域覆盖砂砾石, 增加雨水入渗, 减少蒸发, 使水分得到高效利用。

为更好地利用雨水资源, 可在种植土表层覆盖树皮或砂砾石等, 营造一定的景观效果, 同时减少水分的蒸发, 增加土壤含水量, 但有机覆盖的覆盖量及覆盖时间的研究缺乏, 措施运用之前需做相关试验研究。石渣及土石混合的渣体形成的高陡边坡, 要做好种植土下层防渗措施。附近有较大的集雨面积, 在以上措施基础上, 可采用水窖 (池) 等雨水集贮措施蓄集雨水, 结合渗透管等进行雨水拦蓄入渗, 同时可在抚育期内补充必要的人工管灌。以上雨水资源利用措施, 运行维护简单, 成本较低, 同时可满足植被需水要求, 使得雨水资源得到充分利用, 取得较好的生态效益。

高陡岩质边坡植被恢复通常采用坡面布置燕穴、飘板, 马道布置种植槽等措施。在绿化植被设计上选择合理的配置结构和合理的建植密度的基础上可采用两种节水方案。方案一可在利用料场顶端的溪流或收集雨水于蓄水池内, 结合种植槽 (穴) 内渗透管, 种植土内添加保水剂、表层覆盖砂砾石, 种植槽内设排水孔等措施, 燕穴、飘板等可布置于排水孔控制范围内, 燕穴及飘板内种植土添加保水剂, 表层采用砂砾石覆盖, 整个系统形成高效用水机制, 减少蒸发, 提高土壤含水量。方案二可利用马道上排水沟收集雨水, 将排水沟做成蓄水型排水沟, 分为上下两层, 下层蓄水, 盖有透水板, 板上边留有足够空间排出超额水量, 下层蓄水部分与种植槽连通, 既保证了雨水的利用, 同时满足排水要求, 种植槽、飘板及燕穴内种植土添加保水剂表层覆盖砂砾石。方案一维持灌水时间较长, 造价稍高, 方案二运行更为简单, 但维持灌水时间相对较短。

可根据地形布置渗透洼地、渗透池等渗透措施, 结合渗透浅沟的雨水利用系统, 同时还可分散布置下凹绿地。有条件的地方可形成反坡阶地, 坡面采用鱼鳞坑等措施, 综合利用雨水资源。同时可在局部范围内种植土中加入保水剂, 表层覆盖树皮或砂砾石, 营造一定的景观效果, 同时减少水分的蒸发, 增加土壤含水量。该方式运行管理简单, 成本较低。如果附近有较大的集雨面积, 在以上措施基础上, 可采用水窖 (池) 等雨水集贮措施蓄集雨水, 结合渗透管等进行雨水拦蓄入渗, 同时可在抚育期内补充必要的人工管灌。

3 总结

四川省《节水灌溉“十一五”及2015年发展规划》提出, 加强灌区技术改造及节水示范区的建设, 从搞好渠道防渗及灌区工程的技术改造, 大力推广渠道防渗技术和低压管道输水灌溉技术。随着我国经济社会的进一步发展, 水资源的战略性地位日渐重要, 发展节水灌溉已成为缓解我国水资源紧缺矛盾的战略选择。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉技术, 对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、科学管理、全面节约、有效保护和综合治理, 是保障国家宝贵的水资源和经济社会可持续发展的需要, 也是恢复和建设良好生态环境的需要。

参考文献

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[3]陈灵芝, 陈伟烈.中国退化生态系统研究.北京:中国科学技术出版社, 1995

[4]赖世桂.漳龙高速公路九砂溪石质边坡的生态治理技术.草业科学, 2002, 19 (7) :58~60

[5]娄仲连, 董志良.岩质边坡的生态恢复工程新技术研究.地下空间, 2001, 21 (4) :318~322

[6]冯俊德.温湿地区铁路路基边坡绿色防护技术有关规定研究.铁道第二勘察设计院.2002年6月.成都

[7]铁道第四勘察设计院, 铁道第一勘察设计院, 铁道第三勘察设计院, 铁道第三勘察设计院.铁路路基边坡绿色防护技术有关规定研究.铁道第四勘察设计院.2002年3月

高陡边坡 篇3

关键词：高陡边坡,稳定性,极限平衡,综合分析

朱家包包铁矿和兰尖铁矿是攀钢集团公司的主要原料基地, 随着矿山进入中、深部开采, 朱兰2矿将统一采场, 整个采场东西长4 km, 周边长10 km。营盘山位于朱兰采场中央地带, 是矿区最高边坡, 人工边坡最终将达610 m, 边坡倾向350°, 坡角50°左右。该区段露天靠帮边坡最高标高1 640 m, 自然边坡角35°左右, 人工边坡与自然边坡直接相连, 累计垂高800余m, 如此高的边坡在国内外露天矿山罕见, 并且该段边坡是连接朱兰采场的咽喉部位, 一旦出现问题, 将使整个采场的开拓运输、排水等受到严重影响, 并极大地威胁矿山设备和人员安全;同时, 随着矿区其他地段修改设计, 营盘山地段与其他部位境界衔接也至关重要, 直接影响到整个采场的境界优化及矿山可持续发展, 所以对该段边坡进行稳定性评价及挖潜研究具有重要意义。鉴于此, 攀钢集团公司作为重大科研项目立项与国内科研院所合作开展了勘察、测试、有限元数值模拟等大量研究工作。在此介绍优化后境界方案边坡极限平衡稳定性计算与评价。

1边坡工程、水文地质条件

根据现场测绘及钻探结果表明, 边坡岩性及构造分布见图1。

1.1岩性

组成边坡岩体的岩石主要有:① 大理岩 (M) , 灰白色, 块状结构为主, 局部为层状、碎裂结构, 由于受岩浆侵入影响变质较深, 成分混杂, 常见辉长岩与大理岩混合岩石, 蛇纹石化、绿帘石化严重, 节理不发育, 产状较离散, 是构成营盘山边坡的主要部分;② 细粒辉长岩 (ω3+5) , 灰至灰黑色, 似层状结构, 成分为辉石、长石和角闪石, 晶粒细, 流层理及顺流层方向节理发育, 连续性好, 主要分布于营盘山边坡中下部;③ 铁矿体 (Fe) , 黑色, 致密块状, 节理较发育, 其力学强度随品位高低而变化, 主要位于边坡下部。

1.2构造

边坡段出露较大的构造主要有:①逆平移断层F108:产状325°∠56°～∠80°, 垂直断距14 m, 水平断距8～11 m, 与边坡顺坡斜交, 该断层是在营盘山边坡固定帮上出露的矿区大断层, 经钻孔揭露, 断层较破碎, 片理化明显, 无明显断层泥, 主要由断层角砾岩组成, 地表影响带10～30 m, 极易风化;②逆平移断层F202、F203、F204, 其产状分别为88°∠60°～∠80°、92°∠50°～∠80°、91°∠70°～∠80°, 是1组相距50 m左右并与边坡直交的断层, 规模较小, 破碎带宽度1～3 m, 片理较发育, 易风化。

1.3水文地质条件

作为侵蚀基准面的金沙江远离矿区4 km以上, 附近无地表水体, 地下水主要受大气降雨补给。由于营盘山段边坡地形较陡, 大部分降雨成为坡面面流, 直接顺台阶汇集于露天坑底, 沿途补给地下水, 使地下水位抬高, 最后自流排泄于金沙江。地下水受气候因素影响而呈周期性变化, 其雨旱季变化幅度一般在数米至数十米之间, 地下水位线与边坡线基本一致, 一般在边坡线以下60 m左右。

1.4岩体物理力学指标选取

岩体力学指标选取十分复杂, 其与岩石的不连续性和非均质性, 特别是岩体的结构、性质、密度、裂隙有较大关系。力学指标选取从两个方面考虑:一是结合前人及这次所作的岩体及结构面力学测试结果;二是通过对节理的统计研究取得相应的节理密度和连通率, 考虑节理对强度的影响[1]。采用费欣科折减方法[2]:

Cm=C/ (1+alnH/L) (1)

式中:Cm为岩体黏聚力, MPa;C为岩块黏聚力, MPa;a为岩石特征系数, 取3;H为岩体破坏高度, m;L为节理密度, 条/m。

选取的物理力学指标见表1。

2高陡边坡稳定性分析

采用极限平衡理论, 结合边坡实际, 分别采用工程剖面 (平面) 和块体 (空间) 进行稳定性计算。

2.1剖面稳定性计算与分析

在边坡工程区截取有代表性的剖面见图2, 边坡由铁矿体 (Fe) 、细粒辉长岩 (ω3+5) 、大理岩 (M) 构成, 边坡垂直高度805 m, 上部200 m为自然边坡, 自然坡度35°, 下部为人工边坡, 坡度50°左右;F108断层在人工边坡上部约50 m处出露, 倾角60°。边坡潜在破坏模式是后缘受断层控制, 前缘剪断岩体的复合型平面剪切破坏, 选用国内外常用的剩余推力法和Sarma法进行计算, 分别考虑自重、地下水、爆破振动的影响, 其计算结果见表2。

2.2块体稳定性计算与分析

根据营盘山段边坡的工程地质条件, 控制边坡稳定性及决定边坡破坏模式的F108断层与边坡斜交, 交角在30°左右, 其边坡破坏已不是简单的平面破坏, 而是由F108断层与F202、F203、F204断层组合形成的三维楔形块体破坏, 可以按空间稳定问题考虑, 所以研究中除进行剖面稳定性计算外, 还引入了边坡块体稳定性分析系统 (Stubility Analysis of slope wedges, 简称sasw) , 该软件系统通过建立计算坐标系, 根据结构面的产状与位置, 自动判别能否形成块体, 并建立块体的几何模型, 对结构面方程联立求解块体的顶点坐标, 通过求解结构面的内法线矢量与块体合力矢量的夹角来判定主滑面 (指块体在滑动过程中一直受力的面) 和次滑面 (指块体在滑动之前处于受力状态, 但当块体一旦滑动, 此结构面将与块体分离, 不再受力) , 其稳定性系数计算公式为[3]

式中:K为稳定性系数;i, j为主滑面和次滑面的编号;Ni为主滑面上的法向力;Ci, φi, S△i为主滑面的黏聚力、内摩擦角及滑面面积;Cj, S△j为次滑面的黏聚力和面积;γ为净合力;θ为净合力与滑移线之间的夹角。

采用该系统对断层F108与F202、F203、F204进行组合分析, F108分别与F202、F203、F204均能组合成块体, 其中以F108与F202组合的块体稳定性相对较低, 在考虑地下水、爆破影响情况下稳定性系数见表3。

由表3可知, 采用块体稳定性分析, 由于计算中考虑了组成块体各结构面的影响, 边坡在断层F108控制下其稳定性系数在爆破与地下水共同作用下达到1.29, 说明边坡稳定性较好。

2.3边坡稳定性综合评价

露天矿边坡稳定性问题是露天开采中的主要课题, 直接影响到矿山的服务年限、效益、正常生产及设备、人员的安全。为评价边坡的稳定性, 人们在研究中常常采用截取垂直边坡并有代表性的一个或几个剖面来控制整个工程区, 通过计算代表性剖面的稳定性来评价工程区边坡的稳定性。在该次研究中, 若采用截取代表性剖面对优化后的边坡境界进行稳定性验算, 综合稳定性系数在1.0左右, 选用安全系数K=1.15, 则边坡不稳定, 方案不成立, 必须采取措施:放缓坡角或加固。如放缓边坡角1°就必然多剥岩1 000余万t, 少采矿100余万t, 直接减少经济效益5 000余万元;如采取加固措施, 边坡加固费用不可想象。通过对控制边坡稳定性的F108断层产状与边坡产状关系的进一步分析, 断层走向与边坡走向交角在30°左右, 属于空间稳定性问题, 所以采用块体稳定性计算方法对该区段边坡稳定性进行验算, 其稳定性系数在1.3左右, 说明边坡稳定性较好。对两种方法计算结果和计算时考虑的边界条件综合分析, 第二种方法更加切合实际, 即使采取留有余地的办法, 该段边坡的稳定性也能得到保证, 所以边坡境界推荐方案为块体稳定性计算与分析, 同时建议在生产中采用控制爆破技术, 以提高边坡稳定性, 并加强监测, 以防患于未然。

3结语

露天矿边坡工程要同时满足安全、经济、资源利用三大要求, 使营盘山边坡研究的复杂性加大。采用加陡边坡角虽然经济但安全上因边坡可能失稳而风险加大;如果放缓坡角, 不但工程量加大, 而且会少采矿, 减少经济效益;如采取加固措施, 则费用更是不可想象。

所以, 在边坡稳定性计算中应充分结合工程地质条件, 具体问题具体分析。对于攀钢类似的高陡边坡, 采用块体 (空间) 进行稳定性计算和综合评价, 更加符合实际, 同时还能减少投入, 提高矿山经济效益, 充分利用矿产资源。

参考文献

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[2]《采矿设计手册》编辑委员会.采矿手册第3卷[K].北京:中国建筑工业出版社, 1989.

高陡边坡 篇4

截止2014年底,我国主要天然气管道长度已接近7万公里[1],大部分长输天然气管道都不可避免地要穿越地面障碍物,穿越方法有多种,如隧道穿越、绕行、沿坡敷设等。对于途经高陡边坡的输气管道来说,隧道穿越施工难度大,又高陡边坡地带山体底面积较大,因此不宜采用隧道穿越或绕行的方式。 故一般采用沿坡埋地敷设的方式。

中缅天然气管道自缅甸西海岸的皎漂市起,从云南瑞丽市进入中国境内,终点为广西贵港市。其中澜沧江跨越段管道两侧均为高陡边坡,高差大且坡面极陡,局部坡角接近80°。又该工程采用三管同沟敷设,情况复杂,具有较大安全隐患。目前,国内针对高陡边坡管道的研究主要集中于边坡稳定性及边坡失效后修复等方面。且对其所进行的应力分析多针对个别工况,在一定程度上缺乏普适性[2,3]。 为此,本文基于CAESAR II软件,以中缅天然气管道澜沧江跨越段管道工程为例,建立了高陡边坡输气管道应力分析模型,全面地分析了安装、试压、运行、清管及地震工况下管道的受力情况,得出高陡边坡输气管道应力较为薄弱的位置,总结了高陡边坡输气管道一般应力特征,确定了易泄漏部位,并综合考虑腐蚀、运行情况等,分析易泄漏部位易发事故, 并按照事故发生的概率对易泄漏部位的危险性进行分级。为高陡边坡输气管道的设计、施工和管理提供相应的理论依据。

1管道应力分析

1. 1管道应力分析基本任务

管道应力分析可分为静力分析和动力分析两部分。其中静力分析主要包括: 次应力分析、二次应力分析、管道对设备作用力的计算、管道支吊架受力计算以及管系位移计算[4,5]。文中主要对高陡边坡输气管道进行静力分析。

1. 2输气管道模型

使用CAESAR II软件对澜沧江段输气管道进行应力分析。其校核方法依据美国的ASME B31. 8 Gas Transportation and Distribution Piping Systems,其管道校核许用应力采用的是管材许用应力的90%[6,7]。所建模型包括岩鹰山侧( 南侧) 高陡边坡段管道、跨越段管道和江顶寺侧( 北侧) 高陡边坡管道。

总体管道模型长度约680m。其中,岩鹰山侧高陡边坡段管道模型长约190m,高陡边坡段最大倾斜角度为60°35'; 跨越段管道模型长约340m,分别在该段起终点处设固定墩; 江顶寺侧高陡边坡管道模型长度约150m,该段高陡边坡段最大倾斜角度为74°25'。具体的管道模型如图1所示。管道具体参数如表1所示。

1. 3不同工况下的应力分析

管道在运营过程中存在多种工况,每种工况所处的环境均不一样,管道在各工况所受载荷也不尽相同[8]。因此,需要对不同工况下的管道进行应力分析。故本文对该管道安装、试压、运行、清管以及地震工况下的应力均进行了分析。

1. 3. 1安装工况

安装温度选当地年平均温度16℃,应力分析内容主要涉及管道自重W以及温度T所产生的应力。 其结果如表2所示。

1. 3. 2试压工况

试压工况下应力加载条件为管道自重W,温度T( T = 15℃ ) 以及强度试验压力HP ( HP = 15MPa) 。 该工况下应力分析结果如表3所示。

1. 3. 3运行工况

管道在运行过程中由于管内输送介质间的相互摩擦,以及管内介质与管壁的摩擦,其温度会高于安装工况,且管道工作温度越高所受温度差产生的轴向应力越大[9,10]。该段管道输送温度为38℃。因此,运行工况下,应力分析内容包括管道自重W、内压P和温度T产生的应力。运行工况下管道应力较高的点如表4所示。

1. 3. 4清管工况

敷设在高陡边坡上的管道,由于地形起伏较大, 在清管过程中管道最低点的环向应力较大,加之弯管自身的应力集中,危险性较大。清管工况下应力分析的内容主要包括管道自重W、内压P、温度T以及由清管载荷F产生的应力。清管工况下天然气管道集中应力产生点如表5所示。

此外,分析结果表明清管球对弯管处应力增大作用不是很明显,仅有不到2% 。

1. 3. 5地震工况

根据ASCE 7的规定,水平地震加速度为:

且有:

纵向地震加速度:

式中: SDS为5% 阻尼系统的短周期设计谱反应加速度,SDS= 1. 069αmax; αmax为GB 50011中规定的水平地震影响系数最大值; ap为组件放大系数, 对管道取为2. 5; Ip为组件重要系数,对管道取为1. 5; Rp为组件的响应修正系数,对管道取为12; z为节点距离结构基点的高度,对于低于基点的组件应取值为0; h为结构顶部距基底的平均高度。

并且根据规范要求,最终结果需要在上式基础上乘以0. 67,因此有:

本地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0. 20g,设计地震分组为第二组。根据《油气输送管道线路工程抗震技术规范》( GB50470 - 2008) 规定,大型跨越应按50年超越概率2% 的地震动参数进行抗震设计[11]。由地震评价部门给出的地震动参数,澜沧江跨越位置超越概率50年2% 地震峰值加速度为0. 28g。根据GB 50011中表5. 1. 4 - 1,查得保山的水平地震影响系数最大值 αmax为0. 90g,由公式( 1) ~ ( 5) 可以算出: SDS= 0. 962 1 g,aH= 0. 12g。

由于0. 3SDSIp= 0. 432 9g > aH,所以aH取值为0. 432 9g。

av=0.2SDS=0.2×0.962 1g=0.192 42g

在上式基础上乘以0. 67,因此有:

则该段管道所受地震作用如表6所示。

分别对横向、纵向、轴向及综合地震载荷作用下输气管道的应力分布情况进行分析。由分析结果可知: 横向地震作用对管道的影响最大,且最高应力接近于应力的允许值( 按照极限设计) 。汇总地震工况下管道应力较高点如表7所示。

通过对上述5种工况下管道的应力进行分析可总结出高陡边坡输气管道一般应力特征: 1高陡边坡低点处应力集中现象较为明显; 2边坡顶部附近的管道二次应力集中; 3各工况下弯管处应力均较大。

2易泄漏部位分析

2. 1易泄漏位置总结

根据对上述应力分析结果,可得出应力较为薄弱的位置,结合管道所处位置,综合考虑腐蚀等因素,分析得出该管道易泄漏位置主要有: 1江顶寺侧固定墩; 2岩鹰山侧固定墩; 3跨越段终点; 4跨越段起点; 5岩鹰山侧高陡边坡最高点; 6距岩鹰山侧高陡边坡最高点位置36m弯管处; 7距岩鹰山侧高陡边坡最高点6m处位置; 8管焊缝处。

据此可知,高陡边坡输气管道易泄漏部位主要集中在边坡底部、边坡最高点、弯管处及管焊缝处。 具体位置如图2所示。

2. 2易泄漏部位事故概率分级

本工程所输天然气中含有少量H2S和CO2,故对管道有一定腐蚀性。特别是在管道弯头、低洼积水处、气液交界面,腐蚀现象更为严重。天然气管道在运输过程中,由于腐蚀、水击等作用,在管内其他压力的作用下,会引起穿孔泄漏[12]。据此,我们将易泄漏部位的泄漏原因简单总结为应力、腐蚀、清管以及焊缝缺陷四类,并设定对于某一确定位置,导致其泄漏的原因越多,程度越高,则该位置的事故发生概率越高。故在确定高陡边坡输气管道易泄漏部位后,结合管道所处位置、管道各工况应力、腐蚀、清管等因素,按照事故发生的概率对易泄漏部位的危险性进行分级如下:

1) 江顶寺侧固定支墩,该位置为管道出土点, 有积水,腐蚀较为严重。此外,该点在地震工况下的应力比率高达93. 2% 。综上该点事故发生概率等级为一级。

2) 岩鹰山侧固定墩为管道出土点,腐蚀严重。 且在4种工况下均为较高应力点,故其事故发生概率等级为一级。

3) 悬索跨越段终点,该位置在5种工况下均为较高应力点,且清管时由于终点前一段均为直管,故在该点处冲击力较大,综上其事故发生概率等级为一级。

4) 悬索跨越段起点,该位置在5种工况下应力均较大,存在一定腐蚀现象,故其事故发生概率等级为二级。

5) 岩鹰山侧高陡边坡最高点,该点为弯管处, 应力集中且腐蚀现象严重。此外,在清管过程中清管球对弯管的冲击力较直管段更大,故其事故发生概率等级为一级。

6) 距岩鹰山侧高陡边坡最高点36m处,该位置仅在试压工况下应力较高,且无严重腐蚀现象,故其事故发生概率等级为二级。

7) 距岩鹰山侧高陡边坡最高点6m处,该位置仅在运行及清管工况下应力较高,且无严重腐蚀现象,故其等级为二级。

8) 管焊缝处,由于成分差异、残余应力等原因, 存在一定的腐蚀现象。此外,焊接过程中出现的焊缝缺陷会导致应力集中,但其仅在情况较为严重时才会发展成为裂纹源。故该位置等级为二级。

易泄漏部位事故类型总结具体内容如表8所示。

3结论

1) 通过对该管道进行各工况下应力分析得出应力较为薄弱的位置,并据此总结出高陡边坡输气管道的一般应力特征。

2) 清管作用对天然气管道应力的影响较小,最大增大应力不到2% 。

3) 地震作用下,横向地震作用对管道应力的影响最大,且接近于ASME B31. 8和ASME B31. 4规定的应力校核值,应当重点对横向地震作用进行控制。

4) 确定了管道易泄漏部位,结合管道所处位置、管道各工况应力、腐蚀、水击等因素,按照事故发生的概率对易泄漏部位的危险性进行分级。

此分析结果对高陡边坡段输气管道的设计、施工和管理提供了相应的理论依据,具有一定的工程价值和指导意义。

摘要：长距离输气管道所经过的区域地形极为复杂,在经过局部山区时,敷设在高陡边坡上的输气管道应力集中现象较为明显,安全隐患较大。而目前针对高陡边坡输气管道的安全性分析较少。为此,基于管道应力分析的基础理论,使用CAESAR II软件对某高陡边坡输气管道进行应力分析,分析研究其安装、试压、运行、清管以及地震工况下管道的受力情况,得出该管道应力较为薄弱的位置,综合考虑了腐蚀、运行等情况得出了结论:高陡边坡输气管道集中应力产生位置主要为边坡低点处、边坡顶部附近以及弯管处;清管作用对天然气管道应力的影响较小;横向地震作用对管道应力的影响最大;管道易泄漏部位主要集中在边坡顶部、底部、弯管处以及管焊缝处。分析结果对高陡边坡输气管道的设计、施工和管理提供了相应的理论依据,具有一定的工程价值和指导意义。

高陡边坡 篇5

关键词：抗滑桩,预加固,硬质,高陡边坡

自然的硬质高陡边坡在大自然的千年洗礼中可能岿然不动, 但修筑构造物时通过坡脚开挖, 即使较小的破坏、扰动, 常会诱发滑坡、崩塌等地质灾害发生, 因此, 为了避免完工后运营期间焦头烂额地被动处治, 不如通过技术经济分析, 采用主动预防措施更符合实际情况和发展的需要, 符合项目全寿命周期理念。

高速公路工程坡脚高陡边坡的开挖更有可能破坏山体平衡, 影响山体稳定, 影响工程结构物稳定与安全, 通过科学合理的预加固方案实施, 精心施工, 防患于未然, 体现综合治理的目的和获得全寿命周期的综合效益。所述的抗滑桩预加固高速公路高陡硬质边坡施工在甘肃省大规模应用尚属首次。

1 抗滑桩预加固高速公路硬质陡边坡路基段工程概况及地形、地质、水文条件

1.1 工程概况

SK 79+480.25～762段单幅高速公路路基在两河交汇之间的余脉上展线, 路基两端分别与两座大桥顺接。该路基属高填 (左) 高挖 (右) 路段, 左侧设计抗滑桩、承台、挡土墙高路堤, 其中SK 79+480.25～506段、SK 79+576～624段和SK 79+674～372段为衡重式挡土墙路堤;SK 79+506～576段、SK 79+624～674段和SK 79+732～762段为抗滑桩、承台、挡土墙路堤, 每个承台长10m, 作为一个承载单元, 下承两根间距4.95m的1.5m×1.5m的方形抗滑桩深入强风化砂砾岩持力层, 抗滑桩共计30根, 如图1所示。

1.2 地形地质条件

该路段山体边坡为红色砂砾岩上覆黄土层, 地形起伏变化较大, 且横坡较陡, 自然坡度20°～55°, 部分段落横坡变化急骤, 坡度30°～55°。覆盖黄土层为一般新黄土, 土层厚度分布不均, 0.6～7.2m;下层强风化砂砾岩12～20m, 以下为弱风化砂砾岩, 局部有滑坡和坍塌现象。地形陡峻处为胸径10～15cm的松树林, 较平缓处为农地和草坎, 植被覆盖较好。

1.3 气象

该段属暖温带亚湿润大陆性气候区, 年平均降水量550～679.1mm, 年降水分布不均, 多集中于6～9月, 占年降水量的73.5%, 且多以暴雨形式出现。

1.4 水文地质条件

该区域陡坡地的地表水受大气降水及第四系覆盖层孔隙水补给, 雨季水量稍大, 枯水季节补给较小, 流量极小, 受大气降水影响大。坡面开挖破坏严重可能引起局部坍塌, 如遇长时间的大、暴雨可能引起较大坍塌、滑坡。

2 抗滑桩预加固高速公路硬质高陡边坡路基段预加固设计方案

2.1 预加固设计思路

通过地质钻探、挖探、物探及试验结果分析与判断, 并结合现场情况、力学计算和方案比选, 针对地面横坡较陡, 具有比较明显的滑动面和不稳定迹象, 新黄土下覆强风化、弱风化砂砾岩硬质地层的特点, 采取抗滑桩嵌入硬质地层提供足够的锚固力, 增强坡脚抵抗力, 并保证潜在滑坡体不越过桩顶滑动;每两根桩抗滑桩和桩顶承台连为一个承载单元, 和其上衡重式挡土墙共同作为半填高路堤, 重力式抗滑挡墙既防护边坡, 又作为路基的重要组成部分, 抗滑桩、承台和抗滑挡土墙共同支挡坡脚土体, 起到平衡和稳定作用。通过各项措施的综合应用使该段设计达到经济合理、安全可靠, 起到主动预防的目的。

2.2 预加固设计方案

2.2.1 抗滑桩设计

C 25钢筋混凝土抗滑桩截面尺寸1.5m×1.5m, 每2根由承台连接形成1个结构单元, 桩间距4.95m, 桩长根据地形为10、11、12、13、14和15m 6种结构。抗滑桩主筋为Φ36精轧螺纹钢, 为起到良好的抗弯、剪效果, 靠山侧Φ36精轧螺纹钢双排按21cm间距双根布置;其余三侧架立筋为间距30cm的Φ16一级钢筋;箍筋为Φ16二级钢筋, 桩长上部2m箍筋间距为10cm, 其余箍筋间距为20cm (标准断面一、二) 。

2.2.2 承台设计

桩顶设置C 25钢筋混凝土承台, 分别为长9.87m、宽4m、高1.5m和长9.87m、宽3m、高1.2m两种结构, 为Φ25、Φ12二级钢筋和Φ8一级钢筋钢筋骨架。

2.2.3 衡重式挡墙设计

衡重式抗滑挡土墙结构形式设计为三种:标准断面一适用于墙高大于6m的陡坡路段;标准断面二适用于墙高小于6m的陡坡路段;准断面三适用于地面横坡较缓的路段。挡墙顶宽1m, 外坡1∶0.15, 外坡1∶0.25, 在挡墙底部 (高出地面30cm处) 和耳台各设一排泄水孔。

3 抗滑桩预加固高速公路硬质高陡边坡路基段施工要点

抗滑桩预加固高速公路硬质陡边坡的关键、难点是抗滑桩施工, 抗滑桩的施工质量直接关系到提供抗滑力, 影响到路基、山体的整体稳定性。因此, 施工前须针对该抗滑桩预加固高速公路硬质高陡边坡路基段子分部工程编制详细的施工组织设计, 充分考虑各种因素, 采用多种综合措施, 确保工程质量, 保证施工安全。

3.1 边坡开挖及临时排水施工要点

该段单幅路基属高填高挖, 分层分台, 作业面狭小, 施工难度大。为了保证山体稳定, 路右侧先不开挖刷破, 但须做好山体上侧汇水的引排。左侧基坑自上而下、分段依次开挖, 注意观测边坡稳定性, 防止边坡滑塌。基坑务必做好排水, 不得积水, 做好桩口围护, 防止雨水灌入, 完善的临时排水系统, 使水流迅速排离, 严禁使水流直接冲刷路基、边坡和基坑。

3.2 抗滑桩施工要点

(1) 施工前, 结合设计核对地面情况, 若实际地形、地质与设计不符或已有变化, 应及时变更设计, 采用动态设计的方法使设计与实际相符。

(2) 方桩、场地狭小、软石硬质边坡等因素决定了成孔方法选择人工采用小型机具的方法技术经济效果较优, 采用空压机和手持风镐钻孔, 小卷扬机吊运钻渣;需要备好机具、器材和井下排水、通风、照明设施、落实人员及做好工作计划, 落实安全防护措施。

(3) 抗滑桩承台挡土墙宜在旱季施工, 施工中及时采取有效措施, 防止土体坍塌;加强观测, 根据实际需要设置必要的观测点;直至施工完成后经过一个雨季, 观测资料附入竣工文件。

(4) 桩孔从设计段落一端向主轴方向跳槽隔桩开挖, 达到设计顶面标高并观测边坡稳定后再开挖。开挖前整平孔口地面, 地表做好截、排水及防渗工作, 做好锁口, 孔口以下分节开挖, 每节开挖宜为0.5～2.0m, 挖一节立即支护一节。围岩较松软、破碎或有水时, 分节不宜过长, 不得在土石变化处和滑动面处分节。

(5) 挖孔时需按设计灌注混凝土护壁, 护壁混凝土紧贴围岩灌注, 灌注前清除孔壁上的松动石块、浮土;护壁采用C 15细石混凝土, 不得用砂浆代替, 护壁厚度20cm;在滑动面处的护壁予以加强, 承受推力较大的锁口和护壁增加钢筋。

(6) 桩孔在开挖的过程中按照实际情况及时做好支护工作, 确保井下施工的安全, 开挖在上一节护壁混凝土终凝后进行。护壁混凝土模板的支撑可于灌注后24h拆除。

(7) 在围岩松软、破碎和有滑动面的节段, 在护壁内顺滑动方向用临时横撑加强支护, 并观测其受力情况, 及时进行加固。当发现横撑受力变形、破损而失效时, 孔下施工人员立即撤离。

(8) 桩孔中开挖的弃渣不得随意堆放, 要及时运出, 符合路基填料要求的加强利用, 否则需及时运走至指定地点。

(9) 由于方形钢筋笼钢筋配置靠山侧多, 外侧少, 如果制作钢筋笼直接吊装会发生钢筋笼太重、刚度不够、重心倾斜等现象, 因此选择小型吊装机具, 逐根吊装, 孔内绑扎骨架, 因此要确保施工人员安全。

(10) 孔内绑扎钢筋笼注意钢筋的位置、间距和保护层厚度符合规范要求。伸入承台内的主筋高度不小于设计高度 (120cm/90cm) , 外偏15°, 并和承台钢筋穿插可靠连接。

(11) 钢筋的接头不得设在土石分界和滑动面处, 注意主筋 (Φ36精轧螺纹钢双排双根) 务必布置在靠山的一侧。

(12) 在灌注桩身混凝土前检查断面尺寸, 对钢筋笼自检合格后, 按要求灌注混凝土并振捣密实;灌注时利用串通连续浇筑, 桩长顶部4m范围内用插入式振捣器振捣密实;当有滑动迹象时需加快施工进度, 宜采用速凝、早强混凝土。

3.3 承台施工要点

施工前将承台底部的土体夯实整平 (机械开挖时不得破坏原土基底) 。抗滑桩施工完成后按照设计图纸施工承台及挡土墙, 为保证承台与挡土墙之间的衔接, 提供可靠的抗滑力, 承台顶面按30cm×30cm预埋长1.4m/1.0m的Φ16一级钢筋 (埋入端设180°弯钩) , 并预埋石榫, 以便和挡墙可靠接茬。

3.4 衡重式抗滑挡土墙施工要点

(1) 砌体工程要求“内实外美”, 砌筑过程中采用座浆法施工 (杜绝采用灌浆法) 。注意砌筑顺序, 片石应安放稳固, 砂浆饱满密实, 严禁出现空洞。

(2) 按设计的10m设置伸缩缝 (沉降缝) , 缝处要求全断面垂直贯通, 缝宽2cm, 缝中夹两面均匀涂刷沥青的纤维板或压缩板, 缝内填塞深10～15cm沥青麻絮。

(3) 按设计要求布设泄水孔, 保证泄水孔通畅, 铺设土工布施作反滤层。

(4) 墙背按要求填料分层填筑密实, 杜绝虚填。挡墙施工和墙背回填要前后相承施工, 相差不能大于1.5m。

(5) 挡墙和桥台连接处施工时注意连接部分的合理衔接。

4 结语

高陡边坡 篇6

预应力锚索在边坡工程中应用已有几十年的历史, 采用预应力锚索灌浆并在锚杆端部和边坡上现浇肋型梁板, 与锚索锚固一起, 使土压力通过锚索传给边坡内部土层, 从而保持边坡的稳定。预应力锚索对边坡稳定的作用主要表现在: (1) 注浆锚索改变土体性质; (2) 应力分担作用; (3) 应力的传递与扩散作用; (4) 坡面变形的约束作用。

1 工程概况

厦门至昆明国家重点公路干线福建省龙岩至长汀 (闽赣界) 高速公路A7 (ZK38+035~ZK38+126) 合同段总长度为4km。沿线地貌基本类型为低山及丘陵区地貌, 间夹冲沟及山间河谷地貌, 局部为山间小盆地, 路线起伏较大。沿线天然边坡稳定, 仅在局部现有道路开挖地段偶见土质边坡崩塌, 未发现明显危及线路安全的滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象。但区内部分路段残积土及强风化层较厚, 施工时应注意边坡的稳定和防护问题。本区域水系稍发育, 水系大体呈树枝状分布, 河沟中常年有水。根据现场取水样分析, 本标段地表水、地下水对混凝土不具腐蚀性。沿线水系水质良好, 一般为HCO3-CL-Na型水, 矿化度低, 可作为工程用水。本线路场地地震基本烈度为Ⅵ度。图1为边坡锚索施工完成图。

2 边坡设计

路基防护工程及加固本着“因地制宜、经济适用、美化景观”的原则。该边坡最高约46m, 自然坡较陡, 坡顶平缓, 植被发育, 为类土质边坡:上部残坡积粘性土层, 厚度5~15 m;下伏强风化花岗岩。为降低开挖高度, 减少开挖破坏山体, 故对其进行“陡放坡、强加固”的设计方法。

ZK38+005~ZK38+162左侧高陡边坡防护加固工程设计最高为6级。施工开挖后至第一阶时, 发现左侧高边坡主体为强风化花岗岩, 岩土体风化剧烈, 紫红与灰白相间, 呈杂色状, 且岩体节理裂隙极其发育, 坡体稳定性差, 局部结构面已有挤压变形, 适时调整各级边坡设计坡率及加固工程措施如下:

各级边坡设计坡率:第一级1∶0.5, 加厚护面墙;第二级1∶0.75, 孔窗式护面墙;第三级1∶0.75, 满铺锚杆框架;第四级1∶1.0, 满铺锚杆框架;第五级1∶1.0, 三维网植草;第六级1∶1.25, 喷播植草。

加固工程措施为:在边坡第三级ZK38+035~ZK38+126段与第四级ZK38+041~ZK38+114段设置满铺预应力锚杆框架加固, 框架宽6m, 相邻间距6m, 设四孔锚杆。其中第三阶框架上排锚杆长22m, 单孔设计拉力300k N, 下排锚杆长20m, 单孔设计拉力300k N, 锚固段均为8m;第四阶框架上排锚杆长24m, 单孔设计拉力300k N, 下排锚杆长22m, 单孔设计拉力300k N, 锚固段均为8m;框架内镀锌网植草 (第三阶) 和培土 (第四阶) 植草防护。锚杆2424m/108根 (108根工程孔+5根试验孔) 采用Φ32高强精扎螺纹钢, C30水泥浆。

3 锚杆施工验收试验

预应力锚索施工工艺流程:施工准备→测量、放线、锚孔定位→钻机就位→钻孔→清孔→锚索安装→注浆→制作外锚墩→张拉锁定→封锚。

验收试验的目的在于检验施工质量是否达到要求。它是针对所有锚杆进行的;通过验收试验可获知锚杆受力大于设计荷载时的短期锚固性能, 以及满足设计条件时锚杆的安全系数, 将验收试验结果与基本试验进行的对比, 可作为锚杆长期性能评价的参考。

3.1 试验的规定和要求

(1) 验收试验锚杆数量不小于工程锚杆总数的5%, 且不得小于3根, 验收试验锚杆孔位应在指定边坡或项目工程全部工程锚杆范围内由业主、监理和设计代表根据普遍性和代表性的原则进行随机抽样。

(2) 验收试验应分级加荷, 起始荷载宜为锚杆设计荷载的30%, 分级加荷分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.33和1.5倍, 最大试验荷载不大于锚筋承载力标准值的0.8倍。

(3) 验收试验中, 当荷载每增加一级, 均应持荷稳定10min, 并记录位移读数。最后一级也应维持10min。如果在历时10min内位移超过1mm, 则该级荷载应再维持50min, 并在15、20、25、30、45和60min时记录其位移量。

(4) 验收试验中, 从50%设计荷载到最大试验荷载之间所测得的总位移量, 应当超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋理论弹性伸长量的80%, 且小于自由段与1/2锚固段长度之和的预应力筋的理论弹性伸长值。

(5) 在最后一级荷载作用下的位移观测期内, 锚头位移稳定, 即在历时10min内位移不超过1mm, 或者2h蠕变量不大于2mm。

(6) 如果试验结果同时满足4、5两款条件, 则认为验收试验锚杆合格;如发现一孔试验锚杆不能同时满足上述4、5两款条件, 则需要增加抽样三孔锚杆进行验收试验, 直至验收试验锚杆全部同时满足4、5两款条件, 方可认为验收试验锚杆合格。不合格锚孔不得超过工程锚孔总数的5%。

(7) 如果发现验收试验锚杆不合格, 则应及时上报有关并调查分析产生原因, 根据实际情况具体分析, 对指定验收工程做如下处理: (1) 报废或重新安装; (2) 降低锚固力使用; (3) 进行补救性重新张拉等其它特殊处理措施。

(8) 对验收试验锚杆应从1.5倍设计荷载全部退荷至零后, 再重新进行张拉锁定作业。

3.2 试验张拉程序

(1) 验收试验分级加荷, 起始荷载宜为锚杆设计荷载的30%。

(2) 验收试验分六级张拉, 当荷载每增加一级, 均应持荷稳定10min, 并记录位移读数。分级加荷分别为设计荷载的0.5、0.75、1.0、1.33和1.5倍。

3.3 试验孔试验情况简述

(1) 本段共108根锚杆, 按要求做验收试验5根试验孔, 编号分别为4-2-16 (4表示为第四级、2表示为从下往上编号的纵向第2排、16表示从小里程到大里程方向编起第16个) 、4-1-19、4-1-9、3-2-24、3-1-20。地质情况:4-2-16孔0~14m为强风化花岗岩, 14~24.61m为弱风化花岗岩;4-1-19孔0~14.2m为强风化花岗岩, 14.2~22.69m为弱风化花岗岩;4-1-9孔0~13.9m为强风化花岗岩, 13.9~22.71m为弱风化花岗岩;3-2-24孔0~14.7m为强风化花岗岩, 14.7~22.65m为弱风化花岗岩;3-1-20孔0~20.58m为强风化花岗岩。

(2) 试验孔严格按要求张拉, 施工中每级加载均持荷10min, 持荷期间油压表读数不变、锚头位移读数不变, 各试验孔锚杆张拉荷载位移曲线图如图2所示。以上各孔张拉过程中均未发生异常情况, 满足设计要求, 具体试验数据如表1所示。

4 结论

预应力锚索技术以其独特的效应、简便的工艺、轻型的结构、经济的造价在山区高陡边坡的加固过程中具有巨大的优越性和良好的适用性。本文结合厦门至昆明国家重点公路干线福建省龙岩至长汀段 (闽赣界) , 预应力锚索在高陡边坡防护中的应用, 介绍了预应力锚索在该工程中的设计及施工后验收试验, 施工验收试验所测得的总弹性位移量, 超过自由段长度理论弹性伸长量的80%, 且小于自由段与锚固段长度一半之和的锚杆的理论伸长值, 满足设计要求。锚杆施工达到施工质量要求, 可供类似工程参考应用。

参考文献

[1]GB50330—2002建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002

高陡边坡 篇7

喷锚挂网技术是目前运用比较广泛的高陡岩石边坡防护技术, 主要通过混凝土、锚杆等构筑成一个钢筋网状, 将泥土固定, 以防止泥土松软向下倾覆而导致滑坡泥石流等给人类带来危险。

喷苗技术是指在一些高陡岩石边坡以及地质条件复杂的地区使用的一种以植被固定沙土的方式, 与喷锚挂网技术在目的上具有一致性, 都是为了防护山石坡土, 阻止它们给人类带来危险。

2 目前高陡岩石边坡防护现状分析

2.1 地质复杂, 困难重重

只就我国来说, 各种地形地貌, 地质条件相当复杂。高陡岩石边坡更是数不胜数, 随时存在着滑坡, 泥石流的危险, 情况相当严峻。这些潜在的危险一直存在着, 威胁着不特定多数人的安全。

2.2 植被破坏严重, 生态环境退化

在高陡坡上还存在另一个严重的问题, 那就是植被破坏严重, 生态环境不断退化。植被的破坏有多方面的原因, 首先是土壤质量的下降。高陡坡上的土壤一般肥力就不及平常平地土壤的肥力, 再加上这些年工业化过程中的破坏, 更使得土壤肥力直线下降。其次是防护不当, 高陡坡常常出现滑坡, 泥石流, 植被长不起来, 无法持续生存, 这都是因为对高陡坡岩石边坡的防护不当。最后一个原因就是人为的破坏, 滥砍滥伐和不当放牧是直接原因。这些状况的存在, 植被不断减少, 生态也在不断退化。

2.3 上下负载不平衡, 头重脚轻

在高陡岩石边坡的防护中存在的另外一个问题就是上下负载不平衡, 山坡上面堆积过多, 且土质比较松软, 固定不到位, 而在山坡下面沙石较少, 承受不起山坡上面的巨大负重, 因此常常会一崩全崩的局面, 就像我们常说的底盘不稳, 像个不倒翁, 说倒就倒, 没有稳固的保障。

3 喷锚挂网技术与喷苗技术结合的优点

3.1 有效防止水土流失

在高陡岩石边坡上采用喷锚挂网技术, 在钢筋混凝土铸造的网格中, 岩石边坡得到了最基础的一级防护, 在这个基础上再使用喷苗技术, 使得岩石边坡上的松软泥土都紧紧的被草根抓住了, 这便是第二重防护。在这两种防护下, 岩石泥土更加稳固, 滑坡、泥石流的几率也就自然减少了。

3.2 保证植被的完整性

在利用喷锚挂网技术固定好泥土、岩石的情况下再利用喷苗技术种植小草, 这样就能防止水土流失时将植被破坏, 植被便可以很好的在高陡岩石边坡上生长, 这对于保护生态环境具有重要意义。喷锚挂网技术与喷苗技术的结合给了植被相对较好的生活环境, 有利于保证植被的完整性。

3.3 稳固性提高, 安全性增强

喷锚挂网技术与喷苗技术的结合有利于加固高陡岩石边坡, 增强不特定多数人的安全性。这两种技术的结合使得土壤粘黏性提高, 同时对易滑沙石进行了固定, 使得沙石被密封了起来, 这样向下坠落的几率就减小了许多, 可以保证路过行人的安全, 也有利于在地质条件复杂的地区建一些基础工程, 方便人们的生活。

4 喷锚挂网与喷苗结合在边坡的应用

喷锚挂网技术与喷苗技术的结合一般主要应用于高陡岩石边坡上, 主要用于加固山坡四周的边沿, 同时增强整个山坡的稳固程度。

4.1 喷锚挂网喷苗技术的应用步骤

喷锚挂网喷苗技术在高陡岩石边坡防护中的应用首先是制作策划书, 策划书一般包括成本预算, 材料的选择, 数量的确定, 工期的长短等, 一般策划书必须做的尽可能的详细, 无论是用量上的控制, 还是材料型号上都得力求精确, 它是工程开始前的一个总规划, 对后期的工程实训具有指导作用。

在做好策划书以后就得进行下一个步骤了:搭设脚手架。搭设脚手架是指在高陡岩石边坡下面的平地上搭设的易于施工的架子, 在搭设脚手架之前一般要观察工程周围的环境情况, 确定比较稳固的地点作为搭设脚手架的基底, 这样才能使施工过程中更加安全。同时, 脚手架的大小必须合适, 使工人可以将手伸到岩石边坡的任何部位, 当然, 脚手架最主要的还是保证安全, 安全才是第一位的。

接下来要进行的是坡面的修整, 即将山坡边沿的松散岩石清理干净, 对剩下来的岩石进行加固, 对四周的边沿也要进行加固, 填补岩石中比较大的裂缝, 用混凝土将其粘黏在一起, 使其成为一个整体而不至于滑落下来, 出现危险。同时将其表面清洗的更加干净, 为后一步的钻孔打下基础。

在这之后就到了锚杆钻孔注浆的时刻。这是指用锚杆将岩石钻一些大小相同的孔, 具体的孔的大小要根据坡度的具体情况而定, 然后向里面注入混凝土, 这一步的存在主要是为了充实岩石内部的抗压能力以增强整个山坡的抗压能力, 然后再向里面注入沙将使其粘黏, 更加稳固。

喷锚挂网技术的最后一步就是制作钢筋网, 均匀的安置在山坡上, 然后在钢筋网中注入混凝土, 在这之后就可以运用喷草技术了, 在混凝土上面喷射绿化材料, 然后种上草, 这样一个本来随时都可能水土流失和泥石流的山坡就变的既稳固又安全了, 同时还有绿化的作用。

4.2 喷锚挂网喷苗技术的防护作用

这两种技术的结合运用带来了很多的益处, 首先, 喷锚挂网技术与喷苗技术的结合运用有助于增强高陡岩石边坡的安全系数, 使其更加稳固, 减少了泥石流和水土流失带来的危害。其次喷草技术的运用使得在高陡岩石边坡中的植被得到了保护, 植被多样化开始起步, 有利于生态环境的优化。最后, 这两种技术相结合使得土壤被固定, 同时在植被的滋润下土壤肥力逐渐回升。

5 结束语

高陡岩石边坡防护一直是一项难题, 而喷锚挂网技术与喷苗技术结合在高陡岩石边坡防护中的应用却给我们提供了一种新型的解决办法。本文希望能给广大的施工者提供一个具有可行性且效果尚佳的方法。

摘要：目前, 高陡岩石边坡防护有许多种方法, 但是在这些技术下建造的高陡岩石边坡防护效果却不尽人意, 常常会出现滑坡、植被破坏等多种问题。本文主要写了四个方面:喷锚挂网技术和喷草技术概述、目前高陡岩石边坡防护中出现的问题、喷锚挂网技术与喷苗技术结合的优点、喷锚挂网技术与喷草技术结合在实践中的应用。

关键词：喷锚挂网,喷草,高陡岩石边坡,防护

参考文献

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[2]张学利.喷锚网技术高陡边坡防护中的应用[J].建筑安全, 2014, (8) :32-33.

[3]徐行军.浅谈喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用[J].华东公路, 2003, (3) :68-70.