加固边坡（共11篇）
加固边坡 篇1
摘要：随着我国公路建设的快速发展, 因公路边坡失稳导致的路基崩塌事故时有发生。本文针对上述情况, 从影响公路边坡的影响因素着手, 阐述了公路边坡加固的一些方法。
关键词：公路边坡,稳定性,影响因素,加固技术,措施
随着我国经济的持续稳定发展, 城市正在快速的膨胀和扩张, 然而地区间经济的发展极不平衡。公路建设虽然提升了各个地区的交通能力, 但由于受各地地质条件的限制, 加上雨水的冲刷, 使得公路由于边坡稳定性的下降衍生出许多工程灾害事故, 例如边坡侵蚀、坡面坍塌等, 而这些灾害事故的产生不仅会造成重大的经济损失, 对人民群众的生命安全也是一种潜在的威胁。
1 边坡加固技术
1.1 对于坡体和边坡变形, 结合坡形、坡度设计, 必须采用工程支挡措施
最常用的方法有:重力式挡墙、扶壁式挡墙、悬臂式挡墙、板肋式或格构式锚杆挡墙支护、排桩式锚杆挡墙支护、岩石喷锚支护、坡率法等。
1.1.1 重力式挡墙
重力式挡土墙依靠哦强身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片 (块) 石砌筑, 在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工量较大, 但其形式简单, 施工方便, 可就地取材, 适应性较强, 故被广泛采用。
为适应不同地形、地质条件及经济要求, 重力式挡土墙具有多种墙背形式。其中墙背为直线的形式是普通重力式挡土墙, 其断面形式最简单, 土压力计算简便。带衡重台的挡土墙, 称为衡重式挡土墙, 其主要稳定条件仍凭借于墙身自重, 但由于衡重台上填土的重量使全墙重心后移, 增加了强身的稳定, 且因其墙面胸坡很陡, 下墙墙背仰斜, 所以可以减小墙的高度, 减小开挖工作量, 避免过分牵动山体的稳定, 有时还可以利用台后净空挡截落石。衡重式挡土墙适于在山区公路建设中采用, 但由于其基底面积较小, 对地基承载力要求较高, 因此应设置在坚实的地基上。不带衡重台的折线形墙背挡土墙, 则介乎上述两者之间。
1.1.2 扶壁式挡墙
扶壁式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂, 每隔一定距离加一道扶壁, 将立壁与踵板连接起来的挡土墙。扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙, 其主要特点是构造简单、施工方便, 墙身断面较小, 自身质量轻, 可以较好的发挥材料的强度性能, 能适应承载力较低的低级。一般在较高的填方路段采用来稳定路堤, 以减少土石方工程量和占地面积。扶壁式挡土墙, 断面尺寸较小, 踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移, 竖板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力, 相对悬臂式挡土墙受力好。适用6~12m高的填方边坡, 可有效地防止填方边坡的滑动。
扶壁式挡土墙由墙面板 (立壁) 、墙趾板、墙踵板及扶肋 (扶壁) 组成。扶肋把立壁同墙踵板连接起来, 起加劲的作用, 以改善立壁和墙踵板的受力条件, 提高结构的刚度和整体性, 减小立壁的变形。
它适用于缺乏石料的地区。由于墙踵板的施工条件, 一般用于填方路段做路肩墙或路堤墙使用。悬臂式挡土墙高度不宜大于6m, 当墙高大于4m时, 宜在墙面板前加肋。悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的, 而且墙趾板的设置也显著地增大了挡土墙的抗倾覆稳定性并大大减小了基底接触应力。
它的主要特点是构造简单、施工方便, 墙身断面较小, 自身质量轻, 可以较好地发挥材料的强度性能, 能适应承载力较低的地基。但是需耗用一定数量的钢材和水泥, 影响其经济性能。
1.1.3 悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙指的是由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成, 呈倒“T”字形, 具有三个悬臂, 即立臂、强趾板和墙踵。
面坡常用1:0.02~1:0.05, 背坡可直立。
顶宽>0.15m, 路肩墙>0.2m, 踵板采用等厚, 趾板端部厚度可减薄, 但不小于0.30m
悬臂式挡土墙构造简单, 施工方便, 能适应较松软的地基, 墙高一般在6~9m之间。当墙高较大时, 立壁下部的弯矩较大, 钢筋与混凝土的用量剧增, 影响这种结构形式的经济效果, 此时采用扶壁式挡土墙。
1.1.4 锚杆挡土墙
锚杆 (索) 挡土墙支护结构一般是由锚杆 (索) 、肋柱 (立柱或格构梁) 和挡板等组成。
根据结构形式的不同, 锚杆挡墙可分为板肋式锚杆挡墙、格构式锚杆挡墙和排桩式锚杆挡墙 (此时立柱为桩) 。
下列情况下的边坡宜采用排桩式锚杆挡墙支护:位于滑坡区或切坡后可能引发滑坡的边坡, 切坡后可能沿外倾软弱结构面滑动, 破坏后果严重的边坡;高度较大、稳定性较差的土质边坡;塌滑区内有重要建筑物基础Ⅵ类岩质边坡和土质边坡。
在施工期间稳定性较好的边坡可采用板肋式或格构式锚杆挡墙。
对填方锚杆挡墙, 在设计和施工时应采取有效措施防止新填方土体造成的锚杆吸附拉应力过大的现象。
立柱的间距采用2~8m。立柱、挡板和格构梁的混凝土强度等级不应低于C20.
锚杆上下排垂直间距不小于2.5m, 水平间距不小于2m;当垂直间距小于2.5m或水平间距小于2m或锚固段岩土层稳定性较差时, 锚杆采用长短相间的方式进行布置。第一排锚杆锚固体上覆土层的厚度不小于4m, 上覆岩层的厚度不小于2m。第一锚点位置可设于坡顶下1.5~2m处。锚杆的倾角宜为10~35°。锚杆布置尽量与边坡走向垂直, 并与结构面呈较大倾角相交。立柱位于土层时在立柱底部附近设置锚杆。
立柱的截面尺寸除应满足强度、刚度和抗裂要求外, 还应满足挡板 (或拱板) 的支座宽度、锚杆钻孔和锚固等要求。肋柱截面宽度不宜小于300mm, 截面高度不宜小于400mm;钻孔桩直径不宜小于500mm, 人工挖孔桩直径不宜小于800mm。立柱基础应置于稳定的地层内, 可采用独立基础、条形基础和桩基础等形式。
对永久性边坡, 现浇挡板和拱板厚度不一小于200mm。
格构梁截面宽度和截面宽度不宜小于300mm。
永久性锚杆挡墙和现浇混凝土构件温度伸缩缝的间距不宜大于20~25m。
锚杆挡墙立柱的顶部宜设置钢筋混凝土构造连梁。
当锚杆挡墙的锚固区作用有建 (构) 筑物基础传递的较大荷载时, 除应验算挡墙整体稳定外, 还应适当加长锚杆, 并采用长短相间的设置方法。
对岩质边坡, 泄水孔优先设置与裂隙发育、渗水严重的部位。泄水孔边长或直径不小于100mm, 外倾坡度不小于5%, 间距为2~3m, 梅花形布置。最下一排泄水孔高于地面或排水沟底面200mm以上。在泄水孔进水侧设置反滤层或反滤包。反滤层厚度不小于500mm, 反滤包尺寸不小于500mm×500mm×500mm。反滤层顶部和底部厚度不小于300mm的黏土隔水层。坡脚设排水沟, 坡顶潜在滑塌区后缘设置截水沟。坡顶设护栏。
1.1.5 岩石喷锚支护
喷锚支护指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用 (根据地质情况也可分别单独采用) 加固岩层, 分为临时性支护结构和永久性支护结构。
把锚固和喷混凝土结合起来, 用以加固地下洞室围岩的措施。喷混凝土是利用喷浆设备向地下洞室开挖面喷一定厚度的混凝土层, 借以支护围岩。由于混凝土喷层密贴围岩, 并具柔软性等特点, 所以能承受较大荷载, 并能控制围岩变形, 充填胶结岩体表层裂隙, 保护和发挥岩体的潜力。喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护, 也可以作为永久性支护。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系, 防止岩体松动、分离。把一定厚度的围岩转变成自承拱, 有效地稳定围岩。当岩体比较破碎时, 还可以利用丝网拉挡锚杆之间的小岩块, 增强混凝土喷层, 辅助喷锚支护。
1.1.6 坡率法
“坡率法”通常指的是“放坡开挖”。根据岩土工程性状控制边坡开挖的允许坡率, 以确保基坑边坡的稳定。它是基坑支护施工中最为古老的、传统的、一般来说也是最为经济的基坑支护方案。当条件允许的情况下, 首选选择此方案。
“坡率法”的适用条件为: (1) 空间条件:首选在基坑周围具有放坡开挖的空间, 又不影响邻近已有工程的安全和正常使用。 (2) 岩土条件:岩土体的自稳性能良好。 (3) 地下水条件:地下水位埋深较深, 以在开挖深度之下为佳。 (4) 坑深条件:基坑开挖深度适于地下1~2层的工程。
对于土质边坡或易吸水软化的边坡, 应将坡顶处做成倒坡, 以严防地表水浸蚀坡面和流入坑内。坡面应采取固坡措施。其方法有钢钉挂网喷砼护面;土工织物加筋;砂袋叠置反压等, 同时, 留泄水孔, 坑底挖排水沟和集水进。
对于风化岩坡面, 由于内营力地质作用存在着几组伴生或派生的节理裂隙或断裂, 呈格状反接复合在一起, 并又在外营力风化作用的再改造的情况下, 易导致坡面出现丢块、滑塌等不良地质作用。因此, 一方面采取护面措施, 另一方面加强坡顶变形的监测。
当基坑位于地下水位之下时, 由于地下水的作用造成边坡坍塌事故的发生也是常有之事。特别是当边坡为粉土夹粉细砂薄层或者是砂土层时, 易产生“层间管涌”、流砂现象。因此, 应在坑外事先采取单井降水或轻型井点降水方案。
当土质较好时, 也可采用明沟和集水井排水, 但是严禁将坑内排出的地下水倒流或回渗坑内现象的发生。
1.2 对于坡面变形, 只需采用防护措施, 即可防止坡面的变形, 达到加固目的
趋于环境保护和安全防护的双重考虑, 出现了很多利用植被和其他材料联合作用作为边坡的防护措施。例如利用植被结合土工合成材料技术加固边坡以防风化和水土流失, 不仅改善边坡生态环境, 而且工艺简单, 操作方便, 施工速度快, 投资也比一般的混凝土防护结构节约50%以上;用高分子水溶性固化剂配合植被加固边坡, 高分子水溶性固化剂的固化性能在于化学物质充满了土体空隙后, 能加强土颗粒间的相互作用, 有助于其从游离态想结合态转化, 从而将土体颗粒粘结成一体, 使土体加固成为具有一定结构和强度的固化体。高分子水溶性固化剂除了土体固化作用, 还有保水增肥的作用。
根据不同的边坡性质和防护要求选择不同的植被。普通植被系统如草皮或根系浅的植物只适于地面层水土保持以及浅层土体的防护, 对于需要较深层加固的, 就选用根系发达的植被, 如香根草等。
目前较新型且应用较普遍的植被防护技术有液压喷播植草防护、土工网植草护坡、客土喷播等。
1.2.1 液压喷播植草防护
液压喷播植草护坡防护市局是随着人们绿色环保意识的日益提高, 以及边坡防护新技术、新材料、新工艺的不断研制、开发, 在国内十多年开发的一项集机械、化学、生物, 土壤学为一体的土质边坡裸地强制绿化施工新技术。
液压喷播植草技术是利用液态播种原理, 将试验确认适用、生命力强、且能满足各种绿化功能的植物种子经科学处理后与肥料、防土壤侵蚀剂、内覆纤维材料、保水剂、色素及水等按一定比例放入混料灌内, 通过搅拌器将混合液搅拌至全悬浮状后, 利用离心泵把混合液导入消防软管, 经盆腔喷播在欲建边坡裸地, 形成均匀覆盖层保护下的草种层。利用混合液中的纤维、防土壤侵蚀剂所形成的半渗透覆盖层和外铺无纺布覆盖层的防护作用, 保证植物种子遇刮风、降雨不流失, 创造植物种子的适生初始条件。植物具有截流作用及植物发达根系的固土作用和水分渗入土壤的引导作用, 减少和减缓地表径流量和流速, 达到持久防止表土侵蚀、涵养水源、恢复生态植被的目的。
1.2.2 土工网植草护坡
土工网垫护坡是指利用活性植物并结合土工合成材料等工程材料, 在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统, 通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点, 在边坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物。通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的, 经过生态护坡技术处理, 可在坡面形成茂密的植被覆盖, 在表土层形成盘根错节的根系, 有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀, 增加土体的抗剪强度, 减小孔隙水压力和土体自重力, 从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。
土工网垫护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点, 起到了复合护坡的作用。边坡的植被覆盖率达到30%以上时, 能承受小雨的冲刷, 覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。待植物生长茂盛时, 能抵抗冲刷的径流流速达6m/s, 为一般草皮的2倍多。土工网的存在, 对减少边坡土壤的水分蒸发, 增加入渗量有良好的作用。同时, 由于土工网材料为黑色的聚乙烯, 具有吸热保温的作用, 可促进种子发芽, 有利于植物生长。
1.2.3 客土喷播
土壤是植物生长的基础, 不同的植物对生长基础厚度、生长条件的要求不同, 对于一般土壤而言, 植物所需土层最小厚度如表1所示。由于有机质生育基础具有比一般土壤优良的保水及保肥性, 植物在其中生长所需厚度比表1要小。决定喷播厚度主要有3个因素:边坡岩质情况、年降雨量及挖方边坡坡度。除厚度外, 植物对土壤的化学性质和物理结构也有相应的要求。一般来说, 土壤过酸或过碱都不利于植物生长;土壤过疏、过密, 或团粒结构差, 都会影响植物生长。因此, 在客土材料的选择和配比时要充分考虑这些因素。
客土喷播技术的适用于裂隙发育的基岩坡面、砂地、贫瘠地、盐碱地等酸性及碱性土壤等植物生长困难的地区、硬土质边坡、软岩边坡、风化的岩质边坡、坡度较陡的边坡等。在锚杆格子梁、锚索格子梁、人字形骨架防护、拱形骨架防护、直接绿化等防护形式中均可采用此绿化方案和技术。
客土喷播与一般的喷播最明显的区别在于, 它可以在土壤比较贫瘠、高硬度的坡面上进行绿化施工。
陡的坡面, 可与挂网、菱形及拱形骨架防护相结合。既增加了边坡稳定性又可以达到绿化的目的。与其它防护方法如浆砌护坡比较, 具有安全和经济特性, 效果是其它方法无法比拟的。
2 结语
在选择边坡加固措施前, 要详细调查地形、地质和水文条件, 认真研究和确定滑坡的类型及发展的阶段, 认真研究和确定滑坡的类型及发展的阶段, 分析形成滑坡的主、次因素及彼此的联系, 结合工程的重要程度、施工条件、工程防治的难易, 投资多少等情况综合考虑。
边坡防护措施的选择还要兼顾改善生态环境、保持水土等。
大型滑坡在支护的基础上, 采取排水、减重等综合措施, 提高边坡的整体和局部的稳定性。
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加固边坡 篇2
(1)减小滑坡体的致滑力;
(2)提高滑坡体的抗滑力，
2.原则措施
(1)排水：为了使滑坡体的抗滑力下降，可利用排水利截流方法使水不进入边坡岩体内可以来用粘土水泥砂浆等堵塞边坡岩体中的张裂缝;
(2)减载：可将失稳边坡上部岩体减载，也可在脚部加载，位致滑力降低，
有时将边披上部的岩体挖去部分，回填在坡脚部。
(3)加固：局部失稳可用锚杆加固，但锚固点必须是坚硬岩石;挡墙加固，挡墙基础应设置在可能滑床之下;抗滑桩加固;桩墙联合加固，分级支撑滑体，将滑体分为上下两部分。桩在上部，承担大部分滑动推力，从而减轻对下部挡墙的推力，相应减少下部挡墙圬工数量和受滑体整体下滑威胁而减轻施工困难。
加固边坡 篇3
关键词：水利工程；边坡加固；处理措施
一、水利工程中边坡加固的重要意义
水利工程建设是基础工程的一种，所以其重要的影响因素就是地质状况，一旦出现问题，就会影响到整个工程的安全性与稳定性，产生严重的影响。所以，在工程施工之前就需要制定出完善的工程实施计划，并根据实际情况进行关于水利工程边坡稳定性的专业分析，从而能够预先制定出有针对性与可行性的边坡加固的方法与措施。随着水利工程项目要求的不断提高，边坡加固工作已经越来越普遍，几乎应用于所有的水利施工中，而具体的边坡包括水库边坡、溢洪道边坡以及大坝边坡等，根据具体的水利工程规模、施工技术以及地质特性的不同，在具体的施工过程中才能够进行有效工程，而施工的质量也会因此而有所差异。除此之外，边坡加固工作以及边坡工程的稳定性应该作为整个水利工程的主要流程，在此过程中将提高施工效益、保障工程整体性以及地质结构稳定性作为重要途径，才能够真正达到施工目的。
二、水利工程中边坡加固现状
（一）边坡修建中存在的问题。首先，边坡加固工作是为了保障整个水利工程的稳定性，在路基两旁修筑的具有一定坡度或倾斜度的坡面。而在具体的分类方面，主要包括自然形成的边坡与人工边坡两大种类，增加边坡的稳定性是开展边坡加固工作的重要手段，为了有效防止水利工程的边坡滑体，并减少工程的位移现象，从而需要通过一系列有效措施来控制。但是当前，在具体的修建过程中，面临的首要问题就是对边坡加固工作不够重视，且缺乏前期的完善科学的考察。
（二）关于边坡失稳现象的分析。边坡失稳现象是需要进行加固工作的最重要因素，人工边坡的开挖主要有堤坝边坡与开挖边坡两种，边坡的性质又分为岩体、土边以及复合型三大类。当前，造成边坡失稳的主要因素在于客观的自然环境，都会造成边坡的局部开裂，从而可能会出现整体性的突然剥离塌落，出现崩塌破坏或者下滑位移的现象。
（三）影响边坡稳定性的其他因素。具体来说，造成边坡失稳的因素有以下这些方面，在边坡加固时要着重考虑规避这些风险：边坡施工方式的不当、构成边坡结构的土质质量、边坡施工中断层的留置以及边坡结构中岩土的粘结性与地下水位的升降等因素，无论是人工因素还是自然因素，都会造成水利工程的破坏，从而出现决堤，遇到降水丰富的季节，还有可能造成洪水泛滥，从而极大地威胁到水利工程周边的居民。
三、水利工程边坡加固的具体措施
（一）关于墙体砌筑的相关施工技术。墙体砌筑是水利工程边坡加固的基本工作，主要从以下几个主要方面入手：第一方面是要严格控制好墙体的垂直度，通过挂线砌筑、放样立标等措施来实现。第二方面是要保障墙体毛石料中部厚度不应该低于两百毫米，这是警戒厚度，只有高于这一厚度才能体现水利工程的防护作用。第三方面体现在底板的铺设上，通过在底板上进行一定厚度的混凝土铺设，并加放面石、腹石等实现加固，但值得注意的是整个底板的厚度不应该超过三十厘米。最后一方面则主要是墙体的美观度，对于墙体外露的部分要注意使用质量较好的整个石块，才能够保障不会出现重缝，看起来也较为美观。
（二）砌体表面勾缝的实施过程。砌体表面勾缝工作的实施主要有以下两个步骤：首先，砌体表面勾缝工作的材料是细砂，同时要保障石灰比处于一个较小的数值，而灰砂比也需要进行一定的控制，最好是结语1：1～1：2，而水泥与细砂的质量也是影响边坡加固效用的重要影响因素，以笔者的工作经验来看，最佳的水泥型号是PC32.5级水泥。第二个步骤是在勾缝前一定要进行严格细致的清缝工作，通常情况下，清缝工作的实施有一定的时间限制，最好是在完成墙体砌筑的24小时之后再进行。而勾缝的宽度也有一定的限制，要保证勾缝的深度是缝宽的两倍左右。勾缝前的清理工作主要是针对槽，要对槽进行深入的冲洗清洁，保障槽内没有积水和残留灰渣，只有这样才能够达到砌体表面勾缝的最佳效果。
（三）灌砌石挡墙工程质量控制。灌砌石挡墙的质量监控是非常有必要的，是整个水利工程边坡加固工作中最重要的环节之一。质量监控主要是进行以下三方面的质量监控，首先是对原材料的质量监控。因此，在使用相关材料时，一定要先通过质量检测工程师的检测与认可，尽可能地避免材料质量对工程产生的影响。其次是对胶凝材料的质量监测，可以通过机械搅拌来实现质量监测。最后一方面是对块石砌体质量的检查。优质的块石砌体的外观应该是平整的、紧密度较高的、饱满的。
结语：当前，我国的水利工程施工建设单位进行巩固治理的重要方式之一就是边坡加固，这一工程对整个工程的安全起着重要的作用，还在一定程度上会影响到投资与工程进度。所以，当前的水利工程建设一定要从边坡加固工作入手，并且根据工程选址的不同带来的水文条件、地质岩性以及地质构造等有针对性地采取相关相关处理措施。
参考文献：
[1] 张萌.探析水利工程中高边坡加固处理措施[J].中国科技纵横，2013（1）.
加固边坡 篇4
1 工程概况
1.1 基本情况
某线路经挖切方整平后,在场地西侧形成一高陡人工边坡,边坡走向北偏东16°,设计治理切坡长度约108 m,高20 m～35 m,局部高达40 m,治理切坡总切面面积为4 892 m2。为确保边坡安全施工及今后的安全使用,根据边坡的地质及爆破后表层松动情况,需对边坡进行加固。根据地质条件将本边坡工程划分为A,B,C三个区段。并针对每一个区段的工程地质特点采取相应的工程加固措施。对B区段土质高陡边坡进行水平位移监测,及时整理和分析监测数据,对施工过程可能发生的破坏性变形进行预测,适时调整设计方案。
1.2 工程地质条件
现场调查结果表明,边坡体岩性均为火山凝灰岩,表层局部为坡残积土。按岩体风化程度的差异及节理裂隙发育状况,可划分为4个工程地质单元体,共7个亚单元体。
1.3 土力学参数
根据岩土性状及结构面发育状况,结合同类岩土已有抗剪试验资料,提出各地质单元体的边坡设计计算参数(见表1)。
2 边坡稳定性分析与评价
1)对于A区段边坡:可能产生圆弧滑动破坏的碎石土,其稳定性安全系数为:
其中,Wi为垂直荷载;Qi为水平荷载;ui为剪切面中点处的平均孔隙水压力,与剪切面正交;Zi为水平荷载Qi作用线距滑弧圆心O的垂距;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;R为滑弧半径;li为土条底面长度;αi为土条底面倾角。
2)对于B区段边坡:可能产生的平面滑移破坏,采用简单平面极限平衡法进行计算,计算公式为:
其中,W为垂直荷载;U为作用于滑面上的孔隙水压力;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;F为滑面的面积;α为滑面的倾角。
3)对于C区段边坡,可能产生折线滑移破坏的岩体,可以采用折线滑动法进行稳定性分析,稳定性安全系数采用剩余推力法按下式计算:
其中,φi为第i-1 计算条块剩余下滑力向第i计算条块的传递系数,用下式表示:
其余符号与上相同。求解安全系数K的条件是Pi=0(i为土条数)。
根据《建筑边坡工程技术规范》的相关规定及地方经验,采用平面滑移法和折线滑动法计算时的边坡安全系数取1.37,采用圆弧滑动法计算时的安全系数取1.32。本边坡选取了3个典型地质剖面进行稳定性计算,在天然工况和暴雨工况下的安全系数为0.758～1.232,表明本边坡在天然状态条件下处于极限平衡状态,安全储备不足,在暴雨工况或外界不利因素影响下有可能发生破坏。
3 高陡边坡加固措施及效果
针对边坡复杂地质情况,根据地质调查报告,采用锚喷、网联合支护方式对边坡进行加固。
A区:长50 m,采用2 m和4 m的预应力锚杆,坡顶设置排水沟。
B区:长28 m,采用4 m和6 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。
C区:长30 m,存在不稳定因素,采用4 m砂浆锚杆和10 m～15 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。
各区段锚杆间距2 m,梅花形布置,锚杆采用ϕ22Ⅰ级钢筋,锚杆锚固力分别为不小于80 kN/根(B区),不小于60 kN/根(A区),不小于100 kN/根(C区),砂浆锚杆灌浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa,水泥砂浆C25,预应力锚杆灌浆采用纯水泥浆,水灰比1∶0.45～0.5。护坡喷射混凝土厚10 cm,网格间距200 cm×200 cm,采用ϕ6钢筋,钢筋网与岩土面间距20 mm,钢筋接头同一断面搭接率不大于25,搭接长度不小于45倍钢筋直径。边坡坡顶和坡底分别设置截洪沟和排洪沟及护面挡墙,坡底挡墙每30 m长度设一伸缩缝,缝宽20 mm,喷射混凝土每20 m设一宽20 mm的伸缩缝。为增加边坡美化效果,特设置混凝土花池,以利边坡的绿化。
主要分项工程施工方法:
1)普通砂浆锚杆施工。普通砂浆锚杆采用7655汽腿式凿岩机打眼钻孔,眼孔向下,倾角1° ,锚孔成孔后,用高压风进行清孔,然后安放锚杆,采用UB-3型灌浆机注浆。其方法是将注浆管与锚杆同时放至钻孔底,注浆管与压浆泵连接,使砂浆自孔底向外灌注,并逐步地将灌浆管向外拔出至孔口[2]。
2)预应力锚杆施工。预应力锚杆采用ZYIO0150轻型潜孔钻打眼钻孔,成孔后,用高压风进行清孔,经检查钻孔质量合格后,开始安放锚杆。先将钢绞线按设计要求下料,将四束15钢绞线套在防腐套管内,然后根据设计,间隔一定距离用铁丝捆牢四束钢绞线及防腐套管,固定在各定位架上,并将注浆管套入定位架上,安放排气管,然后将锚杆按设计要求送入锚孔内。采用UB-3型灌浆机将水泥净浆注入锚孔内,在注浆过程中边灌浆边抽注浆管。最后进行外锚头处理,切断多余的钢绞线,然后用C25的细石混凝土封端。
3)挂网喷射混凝土。在坡面上按设计尺寸编织钢筋网,固定在锚杆上,并使钢筋网紧贴坡面。喷射混凝土采用潮喷混凝土工艺施工,即将混凝土的粗细骨料进行科学合理的潮湿,再与胶凝材料及特种外加剂进行合理的搭配而通过二次加水喷射出来。其优越性在于:一次性喷射厚度大,喷射混凝土质量好,与岩面粘结牢固,喷层均匀,外表平整光亮,抗渗性能好,且混凝土回弹损失率低,并可减少空气中粉尘浓度及环境污染。
4 C区段边坡水平位移监测研究
C区段边坡的开挖,可能会对稳定产生影响,因此在边坡开挖过程中,对边坡土体沉降及位移进行监测。4月21日～4月22日钻孔,4月22日安装测斜管,5月3日作测斜初读数,至8月18日止,共进行8次测试,其中7次测试数据有效。
4月22日进行第一次测量,并把测试数据作为初读数。各次监测的边坡整体位移从边坡开挖到监测工作结束时,边坡在粉质黏土层中靠近地面最大位移达到32.0 mm,在土层底面位移达到21.9 mm,而在强风化基岩面以下1 m处,最大位移为9.7 mm,边坡底最大位移只有3.3 mm。由此得出,粉质黏土层中边坡位移较大,而进入强风化基岩后,边坡位移减小。因此,可以认为,第一、二排预应力锚杆的锚固力可能达到了极限状态,而强风化岩中锚杆的锚固力并没有得到充分发挥,在今后边坡支护设计中,强风化岩中锚杆的布置参数可适当调整,减小锚杆密度。此外,从监测数据中还可以很容易发现,6月7日时,边坡位移比前两次观测时增加很多,之后位移基本上稳定下来,说明边坡在第9排锚杆设置之后,已经达到稳定状态。
5 施工质量评价
经验收,边坡加固工程是一项优良工程,其施工工艺和动态监测布置科学合理,大大地减少了施工中的工作量,有效地提高了经济效益,质量安全可靠,为今后因开山而出现的大高度边坡加固工程积累了可行的施工经验。由此可见,边坡加固工程不管是在投资效益或工艺技术,还是在施工经验等方面均是一次成功的实践。
6 结语
该工程预应力锚杆加固边坡是成功的,该方法的成功应用不仅起到加固开挖边坡、防止边坡垮塌、减小地面沉降发生以及提高了施工效率的作用,也为今后在类似地质情况下施工边坡提供了重要参考,且取得了显著经济效益和环保效应。
摘要：叙述了某边坡加固工程的施工情况,根据地质资料,对高陡边坡采取了锚喷、网喷联合支护方式进行加固,并在施工过程中对高陡边坡水平位移进行动态监测,及时分析监测结果,对类似高陡边坡的加固处理具有一定的参考价值。
关键词：边坡加固,锚杆,混凝土,动态监测
参考文献
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[3]黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
水利工程中边坡加固处理探析论文 篇5
伴随着社会经济的快速发展，我国水利事业得到了很大进步。
人口数量的增加，使得用水量急剧增加，这给水利工程带来很大的负担。虽然我国水资源十分丰富，但是人均占有量却很少。这就需要通过建立水利工程来做好水资源的调配工作。水利工程是一项十分复杂的工程项目，其中各个施工程序都会对施工质量有所影响。
边坡作为水利工程建设中的组成部分，其在具体施工过程中以及后期使用中都会产生一些隐患，影响到边坡工程整体的稳固性。所以应该根据当前边坡工程的具体情况做好加固处理工作。文章主要分析了边坡加固处理方法和特点，希望能够给相关的水利人员一定的借鉴性。
社会的不断进步推动了水利工程建设向前发展。边坡作为水利工程中的重要组成部分，其稳固性直接关系到整个水利工程使用年限。在水利工程施工前期需要做好开挖工作，由于岩体中可能存在很多裂缝，一旦这些裂缝处理不好就可能造成整个水利工程出现坍塌。
此外，外界因素(温度、气候等)的影响也会引起土质边坡出现坍塌，所以边坡加固工程应该引起施工人员的重视，保证边坡的稳定性，进而保证水利工程建设的质量，同时也能够保证周围居民的生命安全，延长水利工程的使用年限。
1 施工概述
随着我国水利事业的不断发展，水利工程逐年增多，特别是一些大型水利工程建设更是需要严格的施工要求。当前很多水利工程建设的边坡稳固性不够，导致工程整体质量不达标。例如，一部分水利工程施工中经常会出现高边坡加固工程不符合要求，导致边坡稳定性不够，继而造成严重的工程隐患，严重影响到周边居民的生命财产安全，对于我国经济的提高以及社会的稳定都是不利的。
所以边坡稳定与否直接关系到水利工程建设的整体质量。边坡加固处理问题已经引起了相关人员的重视，通过各种加固技术和方法来实现较高的边坡稳定性。边坡加固工程已经成为整个水利工程建设的关键环节，施工人员应该在进行边坡工程时就做好相应的加固措施。
2 高边坡加固治理方法及应用
通常来说，把高于三十米的岩石质地的边坡或者土质高于二十米的边坡称之为高边坡。这两种高边坡的加固方法也是不同的，下面主要针对岩石质地的高边坡的加固处理方法进行分析。
2.1 混凝土抗滑结构的应用
2.1.1 混凝土抗滑桩。为了提高边坡的稳固性，通常会使用混凝土抗滑桩，通过把抗滑桩打入到岩体内部，进而起到阻止物体滑动的效果。通过工程实践证明，滑坡前面的边缘处是抗滑桩打入的最好位置，深入到岩石内部的深度在三分之一到四分之一之间为最佳。在打桩的同时还需要向内部进行灌装，保证桩体能够和岩石融为一体，这样才能够增强混凝土结构的抗压能力，同时也能够加固滑坡体，增加滑坡阻力。
2.1.2 混凝土沉井。沉井作为混凝土工程中的重要框架结构，能够起到很好的稳固作用。混凝土沉井工程包括很多施工环节，每个环节的施工质量都会影响到工程的整体效果。沉井的结构特点主要是有周围的施工环境、受力情况等因素所决定的。
混凝土沉井的科学运用能够起到加固边坡的作用。沉井施工主要包括制作沉井、场地平整、沉井下沉以及封底等环节，其中沉井下沉和封底是所有工程环节中最为重要的，也是最难的施工点。在沉井下沉的.时候应该采取相应的措施减少土体对沉井外部的摩擦阻力，同时需要注意的是应该在混凝土的强度达到百分之百时才能够开始挖土下沉，在下沉的时候应该保证下沉的方向不发生偏差。
在进行沉井封底的时候应该避免沉井内部出现渗漏现象，在混凝土强度达到百分之七十的时候再进行封底作业。
2.1.3 混凝土挡墙。混凝土挡墙也能够起到阻止滑坡的作用。混凝土挡墙主要是通过本身的重量对滑坡起到阻力作用，进而达到巩固边坡的效果。在边坡加固工程中使用混凝土挡墙能够有效地平衡物体下滑的力，进而抑制滑坡的不断下滑。
混凝土挡墙相比其他类型的混凝土抗滑结构来说结构更加简单，但是效果却十分显著。在选择挡墙位置时应该根据具体的滑坡最小滑动面的性质来决定。此外，还应该注意在挡墙上应该留出出水孔，这样才能够有效地减小滑动的阻力，同时也能够有效抑制水体对挡墙的侵蚀。
2.2 锚固技术的应用
2.2.1 锚固洞。锚固洞加固，是治理边坡稳定的一种有效措施。在锚固洞加固的过程中应遵循由内向外、自上而下、循序渐进、逐层加固等原则，同一结构面的锚固洞应分开施工，避免不利因素，从而影响边坡的稳定。
2.2.2 喷混凝土护坡。喷混凝土护坡是一种生产效率高、施工速度快、不用模板，并把混凝土运输、浇筑、捣固结合在一起，实现机械化连续施工的新型混凝土施工工艺。因其依靠一定的冲击速度喷射而成，因而其作为临时支撑比木结构强度高，比钢结构经济。
作为永久支护时，比现浇混凝土衬砌的早期强度高。配合使用锚杆。可以减少洞室开挖量，减薄衬砌厚度，节约水泥用量。特别是喷混凝土施工时，可以不用模板，不立拱架，加大了洞内的有效空间，施工时能紧跟开挖面进行喷射，减少岩石暴露风化的时间，及时控制围岩的变形。
2.2.3 预应力锚固(锚索)。预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架，由框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，使岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定液体的影响效果，从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。
采用预应力锚索进行边坡加固，其优点有：在高边坡或隧洞洞口明挖可增加边坡稳定。从而减少开挖量，也为提前进洞创造条件;可在水库正常运行条件下用于混凝土坝体或坝基加固;用于修补混凝土裂缝或缺陷，可将集中荷载分散到较大范围内;加固洞室，改善洞室的受力条件等。
2.3 减载、排水等措施的应用
2.3.1 减载反压。该种方法是当前应用比较广泛的一种边坡加固措施。其主要方法就是通过削去滑坡后缘位置的岩土并把削下来的土石堆在边坡前端位置，这样不仅能够起到阻滑作用，同时还能够增强整个滑坡的抗滑能力。此种方法通常应用于上面比较陡下面比较缓的滑坡，起到的效果也比较好。
2.3.2 表里排水。所谓表里排水主要指的就是把工程所在区域的地表水和地下水排除。在排除地表水的时候，主要是通过拦截的方式改变地表水流的方向，使其远离工程区域，这其中包括泉水和雨水。例如，可以在地表水外围修建排水沟，也可以利用地形来布置排水系统。通过排除地表水，不仅能够减小表面的滑动力，同时也能够降低岩土层的含水量，进一步增强边坡的稳固性以及增强整个边坡工程的抗滑动能力。在排除地下水的时候，往往需要根据地下水的埋深来选择合适的方式。对于浅层地下水来说可以采用水平钻孔的方式;对于深层地下水来说可以选择平孔排水的方式。
3 结束语
加固边坡 篇6
关键词：高边坡；水利水电工程；加固治理
中图分类号：TV544文献标识码：A文章编号：1000—8136(2009)24—0041—02
1前言
一般认为，高度大于30 m的岩质边坡为高边坡，土质边坡大于20 m即为高边坡。随着中国大量高坝建设的进行，高边坡的稳定问题在水利水电工程中表现突出。近年来，由于边坡失稳造成了工程重大事故，人员伤亡和巨大的经济损失，这也导致其成为我国水利水电工程施工中一个比较严峻的问题。边坡的稳定性，直接决定着工程修建的可行性，影响着工程的建设投资和安全运行；甚至是不少高边坡工程成为制约工程进度和成败的关键。为了能加快我国水利水电边坡工程的建设步伐，提高边坡的稳定性，本文仅就水利水电工程岩质高边坡的加固治理措施作简要介绍。
2高边坡加固治理方法及应用
2．1混凝土抗滑结构的应用
2．1．1混凝土抗滑桩
抗滑桩是穿过滑坡体深入稳定土层或岩层的柱形构件，用以支挡滑体的滑动力，一般设置于滑坡的前缘附近，起稳定边坡的作用，用于正在活动的浅层和中层滑坡效果较好。为了能使抗滑桩更有效的防止滑坡，在设置时应将桩身全长的1／3～1／4埋置于滑坡面以下的完整基岩或稳定土层中，并灌浆使桩和周围岩土体构成整体，并设置于滑体前缘部分．使其能承受相当大的压力。
2．1．2混凝土沉井
沉井是一种混凝土框架结构，施工中一般可分成数节进行，其结构设计是根据沉井的场地布置、受力状态及基坑的施工条件等因素决定。在高边坡工程中，沉井具有抗滑桩的作用和挡土墙的作用。
沉井施工包括平整场地、沉井制作、沉井下沉及封底，且其中的沉井下沉和封底是沉井的施工难点。沉井下沉，是沉井的关键工序，其质量的好坏将直接影响工程的质量和进度，在下沉时，应尽量减少土体作用在沉井外壁的摩阻力；应在混凝土强度达到100％时方可开始挖土下沉；下沉过程中需控制防偏问题，并做好及时纠偏措施等。而封底如不成功，将会导致沉井内部出现渗漏。严重影响沉井寿命，因此，在封底前，应清洗基面；在混凝土强度达到70％时，应浇筑混凝土封底。
2．1．3混凝土挡墙
混凝土挡墙是借助自身的重量以支挡滑体的下滑力的一种有效防止滑坡的常用方法，并可与排水等措施联合使用。它能有效地从局部改变滑坡体的受力平衡，阻止滑坡体变形的延展，具有结构简单，能快速起到稳定滑坡作用等优点。在设计混凝土挡墙时。应根据最低滑动面的形状和位置来设计挡墙基础的砌置深度，并在墙后设置泄水孔，使其不仅能削弱作用于挡墙上的静水压力，还能防止墙后积水浸泡基础而造成的挡墙滑移。
2．2锚固技术的应用
锚固技术是将一种受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，这种受拉杆件的固定端称为锚固端(或锚固段)，另一端与工程建筑物联结，可以承受由于土压力、水压力或风力所施加于建筑物的推力，利用地层的锚固力以维持建筑物的稳定。锚固按结构形式可分为抗滑桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固(锚索)4类。
2．2．1锚固洞
锚固洞加固，是治理边坡稳定的一种有效措施。在锚固洞加固的过程中应遵循由内向外、自上而下、循序渐进、逐层加固等原则，同一搞成结构面的锚固洞应跳洞开挖施工，避免不利结构面上已有抗滑力的削弱，从而影响边坡的稳定。
2．2．2喷混凝土护坡
喷混凝土护坡是一种生产效率高，施工速度快，不用模板，并把混凝土运输、浇筑、捣固结合在一起，实现机械化连续施工的新型混凝土施工工艺。因其是依靠一定的冲击速度喷射而成的，因而其作为临时支撑比木结构强度高，比钢结构经济。作为永久支护时，比现浇混凝土衬砌的早期强度高。配合使用锚杆。可以减少洞室开挖量，减薄衬砌厚度，节约水泥用量。特别是喷混凝土施工时，可以不用模板，不立拱架，加大了洞内的有效空间，施工时能紧跟开挖面进行喷射，减少岩石暴露风化的时间，及时控制围岩的变形。
2．2．3预应力锚固(锚索)
预应力锚索加固是通过锚固在坡体深部稳定岩体上的锚索将力传给混凝土框架，由框架对不稳定坡体施加一个预应力，将不稳定松散岩体挤压，是岩体间的正压力和摩阻力大大提高，增大抗滑力，限制不稳定液体的发育，从而起到加固边坡、稳定坡体的作用。采用预应力锚索进行边坡加固，其优点有：在高边坡或隧洞洞口明挖中采用，可增加边坡稳定。从而减少开挖量，也为提前进洞创造条件；可在水库正常运行条件下用于混凝土坝体或坝基加固；用于修补混凝土裂缝或缺陷，可将集中荷载分散到较大范围内；加固洞室。改善洞室的受力条件等。这些优点使其在高边坡加固中得到广泛应用。其具体施工如下：
(1)锚孔钻造。洞室开挖应按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用贴钎和油漆标记准确定位锚孔位置；钻机严格按照设计孔位、倾角和方位准确就位，锚孔下倾与水平面夹角为20度。倾角误差不超过±l度，方位误差不超过±2度；锚索钻孔要求干钻，禁止开水钻；在钻进过程中应对每个孔的地层情况、地下水情况等认真做好记录，如钻孔成径、孔深要求不得小于设计值，并超钻50 cm，钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻3 min～5 min，同时应及时进行锚孔清理；钻造结束后，须用高压空气将孔中岩土粉及水全部清除出来，并经现场监理检验合格后，方可进行锚索(杆)安装。锚孔钻造完成后，应及时进行锚筋体安装和锚孔注浆，原则上不得超过24 h，以避免长时间搁置造成塌孔。
(2)锚索(杆)制作。锚索材料选用高强度、低松弛预应力钢铰线；锚筋下料时应整齐准确。误差不大于+50mm，预留张拉段钢绞线为1．5 m，并注意各单元体长度的不同值；锚索在制作时，应将无粘结钢绞线绕绕承载体弯曲成u型，并用钢带与承载体绑扎牢固；注浆管与隔离架应按设计要求安设，注浆管底端距孔底20 cm；各单元锚杆的外露端应做好永久性标记；制作好的锚索体在运输和安装过程中，不能出现死弯折，不得损坏隔离架、注浆管及钢绞线外包的涂塑层。
(3)锚孔注浆。锚杆注浆的注浆材料应严格按照经试验合格的配比备料，并应严格按照配合比搅拌均匀，浆体强度不低于40 Mpa；应采用水灰比0．4：0．5的纯水泥浆。锚孔采用孔底返浆法进行注浆，并且注浆要一次完成，中间不得间断，待砂浆强度达到设计强度后，方可进行锚索张拉。注浆过程应认真做好现场注浆记录，每批次注浆都应进行浆体强度试验，试验不得小于两组。当锚索张拉锁定后，应向锚头与自由段间的空隙实施充填灌浆。
2．3减载、排水等措施的应用
2．3．1减栽反压
减载反压在边坡加固治理中应用广泛。减载的目的在于降低坡体的下滑力，其主要方法是将滑坡体后缘的岩土削去一部分，但单单减载有时并不能起到阻滑的作用。最好是与反压措施结合起来，即将减载削下的土石堆于边坡或滑坡前缘阻滑部位，使之既能起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果。此措施应用于上陡下缓的滑坡效果更好。
2．3．2表里排水
表里排水包括排除地表水和地下水。
排除地表水，即是要拦截流入边坡变形破坏区的地表水流，包括泉和雨水。如，可在滑坡体外修建拦水沟、排水沟的方法排水；在滑坡体内的地表水，可利用地形和自然沟谷，布置树枝状排水系统。排除了地表水，可减小滑动力，降低了附近岩土体的含水量或孔隙水压力，达到了增强抗滑力和提高边坡稳定性的作用。
排除地下水的方法，可根据地下水的埋深分为浅层地下水和深层地下水排水工程两种。浅层地下水排水工程可采用截水沟、盲沟和水平钻孔等方法；深层地下水排水工程可采用截水盲沟、集水井、平孔排水和排水廊道等方法。排除了地下水，将尽可能降低边坡岩体地下水位，减小渗水压力，改善边坡稳定条件，提高边坡稳定性。
3结束语
某边坡锚杆加固施工研究 篇7
施工前针对边坡锚固方案编制了详实、合理、可行的施工方法,施工工艺,包括施工技术,组织设计等。
1 场地清理和危岩处理
开工前,用CAT200反铲挖掘机清除坡面表土及杂物,清除浮石及松动的岩石,清理岩面植被,沿修整好的边坡坡面用钢管脚手架搭设4 m宽的操作平台,脚手架搭设为满堂布置,顺坡面,用钢管搭设斜撑、剪刀撑进行加固,增加施工平台稳定性,保证施工机械和作业人员能安全进行施工。排架搭设保证允许安全度大于1.2以上。
2 测量放样
1)按照设计图严格测放边坡顶线及底梁位置。如发现坡级差异或坡率急剧变化,要及时上报。2)加固工程结构放线,在坡面开挖成型后进行。首先在坡面上放出中竖肋、边竖肋的中线,在坡面上形成一个带状网。
3 石方施工
严格按照从上至下的开挖顺序进行逐级开挖,待上级边坡锚固工程全部实施并产生加固作用后,方可进行下级边坡的土石方开挖。严禁采用大爆破施工特别是靠边坡2 m以内,以减少或避免爆破施工对岩体结构的破坏作用和影响。若实际裸露的地层情况与设计防护加固工程不符时,应及时通知设计单位。
4 锚固工程
4.1 钻孔
用油漆在坡面上标出锚孔的位置,经检验无误后方可进行钻孔工作。钻机施工在钢管脚手架作业平台上进行。钻机就位时利用地质罗盘对倾角和方位角进行校验无误后才能开始。本工程倾角见图1。钻机应采用无水干钻法,以确保锚固工程施工不至于恶化边坡岩土工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。进尺速度根据钻机性能和岩层情况严格控制,防止孔道扭曲变形。钻进达到设计要求的深度后,要稳钻1 min～2 min,以防止孔底“灭尖”,然后利用高压空气稳压2 min～3 min,将孔内沉渣吹出孔外,钻孔结束后要复查锚孔孔径、深度、孔位、倾角和方位角,全部合格后方可进行下道工序。
4.2 锚杆制作安装
在钢筋加工场地分段制作,将分段制作好的钢筋运置孔口,分段下入已清理并经检验的孔内。沿锚杆杆体每隔1.5 m设置定位器,以确保锚杆在孔的中央,满足设计及规范要求。其典型坡比布置图见图2。
钢筋安装时利用锚杆的重力,人工与机械相结合,平顺缓缓推送,使之下滑到位,锚杆安装后不得悬挂重物。锚杆采用32 mm的螺纹钢筋,锚杆连接钢筋、定位钢筋和锚头钢筋均与锚杆主筋双面焊接。
4.3 注浆
注浆使用活塞式泥浆泵进行,水泥浆要随拌随用,不得超过水泥的初凝时间。一次注浆采用1∶1(重量比)水泥砂浆,水灰比0.38～0.50,砂含泥量不得大于3%,采用劈裂注浆法进行,注浆压力保持在0.3 MPa～0.5 MPa,当孔口出现溢浆并将压力保持在2 min左右,方可停止注浆。二次注浆时,用钢管插入孔底,从孔底向外压注纯水泥浆,采用高压注浆,注浆压力保持在1 MPa～1.5 MPa。前后两次注浆的时间应控制在30 min～45 min左右,持压时间约为1 min。浆体未达到设计强度的70%时,不得在锚筋端悬挂重物或碰撞外锚头。
4.4 开挖基槽
基槽开挖由人工进行,深度200 mm(与工程线的垂直距离),基槽开挖结束后,用2 cm～5 cm厚的水泥砂浆找平。一方面为防止雨水冲刷;另一方面是为防止污染钢筋和确保混凝土实体的几何尺寸。
4.5 框架钢筋,模板施工
当基槽开挖结束后,即可进行肋梁框架的钢筋安装。当锚筋与框架钢筋相互干扰时,可适当移动钢筋的位置。框架混凝土模板主要安装框架梁的钢面模和平行坡面的侧模,框架梁的上部作为混凝土的入仓口,采用定型钢模板拼装而成,模板用U形卡连接。相邻框架的接触处,可用5 cm厚泡沫板相隔,最后再以沥青麻絮或沥青木板填塞。混凝土施工结束后应及时覆盖,并与试块进行同体养护。
4.6 混凝土浇筑
混凝土在拌合站制好后(本工程采用C25),在低处用拖料斗通过钢管架搭设斜坡道送到平台上,在高处通过塔吊提升至各施工层高度,混凝土用插入式振动棒进行捣固,振动器要垂直地插入先浇混凝土层内,以保证新浇混凝土与先浇混凝土结合良好,插入先浇混凝土层深度为50 mm,同时,要尽可能地避免振动器与模板接触,在浇筑混凝土时,还应派专人检查模板系统,发现模板变形、移位或倾斜,及时处理保证混凝土的外观质量。混凝土浇筑按照次序,逐层连续浇筑不得任意中断,每根框架梁,保证一次性浇筑,避免施工缝。混凝土养护待初凝后,即对混凝土进行洒水养护,养护时间不少于7昼夜。模板拆除:当混凝土强度达到5 MPa时,方可拆除模板,保证结构物的棱角和尺寸完好。
5 结语
采用锚杆加固技术应注意以下几个问题:1)为了保证边坡在施工过程中的稳定性,在高边坡设计中应采用分级开挖、分级使用锚杆加固边坡的方式;2)应根据钻孔设计要求和实际地层条件,选择不同的钻孔机具和钻孔方法,以保证孔位和深度符合设计要求;3)做好注浆试验,根据实际施工情况调整注浆时间、注浆压力和注浆量;4)需要结合边坡特点使用适合的边坡防护加固方式。
参考文献
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[4]梁炯均.锚固与注浆技术手册[M].北京:中国电力出版社,1999.
浅析永久边坡加固处理方法 篇8
原基坑最深挖深为16.5m, 现回填后最深处为10.5m, 现有三侧为排桩式预应力锚索挡墙支护体系, 一侧为土钉墙支护体系, 排桩长度为27.0m, 在不同区域分别设置三道或四道锚索。原基坑以回填, 局部约36m, 外露无法回填, 针对现状进行加固施工, 保证边证稳定。
2 工程地质条件 (表1)
3 加固设计的原因
3.1 该建筑施工超出正负零后基本已回填完成, 但由于几处无法回填, 需做永久性加固处理。
3.2 该基坑深度为10.5m, 安全等级为一级永久性边坡。 (使用年限50年) 。
4 加固设计依据
4.1《地基基础设计规程》 (GB50007-2002) 。
4.2《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 。
4.3《建筑地基基础施工质量验收规范》 (GB50202-2002) 。
4.4《混凝土结构工程施工质量验收规范》 (GB50204-2002) 。
4.5《建筑工程施工质量验收统一标准》 (GB50300-2001) 。
4.6《钢筋焊接及验收规程》 (JGJ18-2003) 。
4.7《建筑工程安全检查标准》 (JGJ59-99) 。
4.8《黑龙江省建筑工程施工质量验收标准》 (DB23/711-724-2003) 。
4.9《黑龙江省建筑地基基础工程施工质量验收标准》 (DB23/721-2003) 。
4.1 0 黑龙江省建筑工程资料管理标准》 (DB/23/1019-2006) 。
5 加固方案及施工方法
5.1 排桩式预应力锚索挡墙支护体系
5.1.1 增加锚索:原排桩间锚索为四排, 土方回填标高至-10.5m, 外露两排锚索, 底部锚索没做防水处理埋置地下, 时间长久以后将失去作用, 现在原几处上再增加三排锚索, 锚索长度为25m, 孔径为150mm, 间距为1800mm, 锚索拉筋为预应力钢绞线, 2根7-Φ5, 强度等级为1860级, 自由段钢绞线表面涂刷船底防腐漆或沥青, 塑料管, 两端用胶封死, 锚索注浆材料采用素水泥浆, 掺加膨胀剂, 预应力锚杆张拉, 不大于50KN, 自由段用水泥素浆灌满。
5.1.2 为防止桩间土体因雨水等外界原因而脱落, 表面做喷锚处理, 在每根桩上钻孔植筋, 每根桩上水平方向植筋为2根, 竖直方向间距为200mm, 植筋钢筋为Φ14, 植入桩内长度不小于10d, 外焊Φ8钢筋网片@200*200, 后喷射C20砼, 厚度为100mm。
5.1.3 有高低差排桩外露处做法与2) 相同做喷护处理。
5.1.4 外露锚索钢梁及锚具处理, 为达到更有效的防腐效果, 在每道钢梁处支模板, 浇注砼, 形成腰梁, 腰梁尺寸约为300*400, 砼强度为C35。
5.2 AG3挡墙与排桩挡墙之间位置
5.2.1 原开挖深度为16.5m, 回填后深度为10.5m, 地面下采用微型桩, 地面上采用加厚土钉墙带暗梁结构。
5.2.2 地下微型桩采用双排, 每排中心距离为0.5m, 每一排桩与桩中心距离为0.5m, 每根桩内设通常4Φ20钢筋, 桩长为8.0m, (如微型桩无法成孔, 采用3Φ48钢管代替, 管内注浆) 上部设冠梁, 尺寸为700*500, 在冠梁上每隔1500mm预留4Φ20钢筋, 施工土钉墙时与土钉形成200*200的暗梁。
5.2.3 上部土钉墙设置7排土钉, 前两排土钉长度为18.0m, 后五排土钉长度为16.0m, 土钉水平间距为1.5m, 喷射厚度为200mm, 在土钉位置处均设有纵横暗梁, 配筋为4Φ20.
5.3 其他三处做重力式挡土墙
5.3.1 底部均做微型桩, 与土钉墙底部做法相同。
5.3.2 在冠梁上预留钢筋为Φ16@200*200, 水平向Φ14@200*200, 两端均填入帷幕桩和在建楼的剪力墙内, 浇注成砼挡墙, 挡墙厚度为300mm。
5.4 为防止地表水渗入边坡体内, 在喷射砼前设泄水孔, 泄水孔直径100mm, 间距2~3m, 梅花形布置。泄水孔进水侧设置反滤包。
结束语
经过以上方法处理取得良好效果, 在本地区施工永久边坡要解决冬季冻胀问题, 所以喷射混凝土要掺入聚丙烯纤维, 墙体埋设排水管。施工技术投入施工成本要高于普通施工技术投入成的1/3。
摘要：原排桩间锚索为四排, 土方回填标高至-10.5m, 外露两排锚索, 底部锚索没做防水处理埋置地下, 时间长久以后将失去作用, 现在原几处上再增加三排锚索。
关键词：永久边坡,增加锚索,喷射混凝土
参考文献
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[2]林宗元.岩土工程治理手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.
边坡稳定性分析与加固综述 篇9
1 边坡的破坏形式及影响因素
1.1 边坡的破坏形式
边坡的变形破坏类型有多种, 按其变形规模和范围分为坡体变形、边坡变形和坡面变形。坡体变形:边坡所在山体或斜坡体工程地质条件较差, 有不良坡体或岩体结构, 有贯通且延伸度长的倾向临空的不利结构面或软弱夹层, 地下水发育, 影响范围深。边坡高度较高时, 会产生规模较大的滑坡、崩塌、错落和坍塌等坡体整体失稳变形, 其范围常超出边坡范围。
边坡变形:在边坡范围内工程地质条件较差或含水量高, 或有倾向临空的不利结构面, 变形破坏可以是一级或数级边坡的变形, 但破坏深度一般≤6~7 m, 在边坡范围内发生如坍塌、浅层滑坡、局部楔形体滑动等。
坡面变形:坡体边坡自身是稳定的, 但坡面在外界因素作用下, 因剥蚀、风化、冲刷等产生坡面变形, 如碎落、剥落、落石、溜坍、冲沟等。
1.2 影响边坡稳定的因素
地层岩性:地层岩性及其组合是构成高边坡的物质基础, 岩性决定岩石的强度, 抗风化能力岩体结构及所能保持的边坡高度。岩石软弱, 风化深度大, 构造破碎严重, 当切坡高度、陡度达到一定值时会发生失稳现象。
地质构造:地质构造决定岩层的产状, 节理裂隙的性质及发育程度, 断层破碎带的性质等受构造的影响, 如高边坡体上节理裂隙发育, 岩体破碎, 将严重影响高边坡的稳定性。
地形地貌:地形地貌也是产生滑坡的重要条件。不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力, 并引起坡顶出现张裂缝;在坡脚产生强烈的剪应力, 出现剪切破坏带, 这些作用极大地降低边坡的稳定性。
水文地质条件:水是造成边坡失稳的重要因素, 地下水软化岩 (土) 体, 降低其强度, 增大容重而增大了下滑力, 产生静、动水压力, 产生边坡的失稳。坡体内具丰富的地下水, 岩性软弱, 往往导致大规模变形, 如坡体滑坡、边坡滑坡的产生。是否具地下水及地下水发育程度是评价边坡稳定的重要因素。
地震:地震作用导致边坡稳定性降低主要是由于地震作用产生水平地震附加力, 当水平地震附加力的作用方向不利时, 边坡的下滑力增大, 滑动面的抗滑力减小。另外, 在地震作用下, 岩土中的孔隙水压力增加和岩土体强度降低, 也对斜坡的稳定不利。
降雨:大气降水是滑坡致灾的最主要外因。降水对滑坡的作用是一个动态过程, 大气降水注入滑体, 增加岩土的含水量、增加岩土体容重、软化岩体、降低岩体的抗剪强度。降雨渗入到风化岩土体之下的基岩面或断水层面变成润滑剂, 降低了接触面的抗滑稳定性。
人为因素:边坡的不合理设计、爆破、开挖或加载, 大量生产生活用水的渗入等都能造成边坡变形破坏, 甚至整体失稳。
2 边坡稳定性分析的方法
边坡稳定性分析方法很多, 大致可以分为两大类:定性分析方法和定量分析方法, 其中定量分析方法又分为确定性分析方法和不确定性分析方法。
2.1 定性分析方法
定性分析方法主要是通过工程地质勘察, 对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析, 对已变形地质体的成因及其演化史进行分析, 从而给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性的说明和解释。
定性分析方法主要包括:自然 (成因) 历史分析法、图解法、边坡稳定性分析数据库和专家系统等。自然 (成因) 历史分析法主要用于天然斜坡的稳定性评价。图解法可以分为诺模图法和投影图法。诺模图法主要用于土质或全强风化的具弧形破坏面的边坡稳定性分析。投影图法就是用赤平极射投影的原理来评价边坡的稳定性, 并为力学计算提供信息, 主要用于岩质边坡岩体的稳定性分析。
2.2 定量分析方法
定量分析方法分为确定性分析方法和不确定性分析方法, 其中确定性分析方法主要包括极限平衡分析法和数值分析方法;不确定性分析方法主要包括灰色系统评价法、可靠度分析方法、模糊综合评价法等。
2.2.1 确定性分析方法
极限平衡分析法。极限平衡理论的主要思想是将有滑动趋势范围内的边坡岩体按某种规则划分为一个个小块体, 通过块体的平衡条件建立整个边坡平衡方程来分析边坡的稳定性。极限平衡分析方法很多, 主要包括:Fellenius法、Bishop法、J anbu法、Morgenstern———Price法、Spen2cer法、滑楔法、不平衡推力法、Sarma法等。由于极限平衡法具有模型简单、计算公式简捷、可以解决各种复杂剖面形状、能考虑各种加载形式的优点, 因此得到广泛的应用。
数值分析方法。随着计算机硬件技术的发展, 很多数值分析方法开始应用于边坡稳定分析, 主要有:有限元法、有限元强度折减法、DDA法、FLAC法、流形元法、边界元法、离散元法、界面应力元法等。
有限元法是一种十分成熟的数值方法。它的优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性, 可以给出岩体的应力、应变大小与分布, 避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点, 能使我们近似地从应力应变去分析边坡的变形破坏机制, 分析最先、最容易发生屈服破坏的部位和需要首先进行加固的部位等。
强度折减法的要点是利用公式和调整坡体的强度指标, 然后通过不断地增加折减系数, 直至其达到临界破坏, 此时得到的折减系数即为稳定安全系数。有限元强度折减法除了具有有限元的一切优点外, 求解安全系数时, 不需要假定滑裂面的形状和位置, 而是由程序自动求出滑裂面;能够考虑开挖过程对边坡稳定性的影响;能够模拟坡体和支护的共同作用。
DDA法假定岩体由许多节理裂隙切割形成的各种形状的块体组成的不连续系统, 该不连续系统的平衡方程是按照最小势能原理, 对势能泛函取最小值得到的, 因此其理论体系是严格的。特别适用于对块状岩体结构的稳定状态和变形破坏模式的定性评估。
2.2.2 不确定性分析法
灰色系统评价法。灰色系统评价法把系统中的一切信息量看作灰色量, 采用特有的方法建立描述灰色量的数学模型。利用灰色关联度分析原理, 确定边坡稳定性各影响因素的影响程度, 进而利用多因素叠加分析评估边坡的稳定性。
可靠度分析方法。边坡工程可靠度分析是把边坡岩体性质, 荷载, 地下水, 破坏模式, 计算模型等作为不确定量, 借鉴结构工程可靠性理论方法, 结合边坡工程的具体情况, 用可靠指标或破坏概率来评价边坡安全度。
模糊综合评价法。模糊综合评价是应用模糊变换原理和最大隶属度原则, 综合考虑被评事物或其属性的相关因素, 进而进行等级或类别评价。其优点是能得到边坡稳定性等级分类指标, 据此判断出边坡的稳定性情况;缺点是在实际操作过程中, 评判中权数的分配带有一定的经验性和主观性, 并且并没有考虑到各个影响要素。
2.3 边坡稳定性分析方法的发展趋势
边坡稳定性分析还远远没有走到完全定量这一步, 它只能算是一种半定量的分析方法。
随着数值分析方法的不断发展, 不同数值方法的相互耦合, 如有限元、边界元、离散元与块体元等的相互耦合, 数值解和解析解的结合, 这些方法的耦合能充分发挥各自的优点, 解决更复杂的边坡工程问题。
边坡 (滑坡) 系统是一个开放的系统, 它不断与周围环境进行着物质和能量的交换。边坡系统的失稳是一个不可逆的热力学过程, 这种过程可以用熵来度量。滑坡失稳前, 其总熵不变, 一旦总熵发生变化, 势能和应力分布随之发生变化, 当两者出现差异时, 滑坡就失稳而产生滑动。因此, 从热力学角度研究边坡系统失稳应具有十分重要意义。
能量方法在边坡稳定分析中的应用。干扰能量法严格遵守计算力学基本原理, 从能量角度出发给出系统或局部的稳定安全系数 (增稳内能与失稳外能的比值) , 由于能量是一个标量, 避免了不同投影方法所导致的抗滑稳定安全系数计算公式的不统一。利用干扰能量是标量的性质, 可以更为合理地进行局部和整体的稳定性的分析。
3 边坡防护与加固措施
边坡的处治可以分为防护与加固两种。防护是在边坡稳定的基础上进行的, 如果边坡不稳定, 首先要进行加固。常用的防护与加固的特点以及适用范围如下:
3.1 各类加固的特点及适用范围
挡土墙。在工程中, 为了防止土坡发生滑坡和坍塌, 需用各种类型的挡土结构加以支挡。挡土墙时最常用的支挡结构物。挡土墙按照结构类型分为:重力式、半重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式和加筋土挡土墙。在实际工程中挡土墙的选择需要考虑挡土墙的用途、高度与重要性;建筑场地的地形与地质条件;尽量就地取材, 因地制宜;安全而经济等因素。
抗滑桩。抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水泥混凝土结构, 是一种较理想的抗滑设施, 但投资较大。锚索抗滑桩具有抗滑桩的特点但比抗滑桩能承受更大的土体压力或滑坡推力;桩顶加了锚索后可使埋入土体的桩长大大简短;适用于边坡开挖后土体压力或滑坡推力很大的情况。
预应力锚索。用预应力锚索处理单斜构造岩石边坡, 对保证该类边坡的稳定有较好的效果, 但难以准确计算被锚固体的下滑力和张拉控制应力。锚索的锚固段应设置在稳定的岩体中, 一般用于岩石路段。
压浆锚柱 (固结) 压浆锚柱 (固结) 简单地说就是往地层注入水泥浆 (掺加一定量的外加剂) , 以改变土 (岩) 体物理力学性质 (必要时, 加一钢筋笼或钢筋束, 即锚柱) 从而稳定边坡的一种方法。其施工设备简单, 占地面积小, 工期短, 见效快, 加固地层的深度可深可浅, 但难以检测注入范围和判断固结状态。
排水固结。排水固结主要用于表层地下水较多处的边坡加固。有树枝状盲沟, 塑料排水管等方式。工艺简单, 耗用材料少, 但遇到有滑层的地方, 需配设支档构造物才能达到满意的效果。
3.2 各类防护的特点和适用范围圬工防护
片 (块) 石护坡和护面墙:片 (块) 石护坡分为浆砌和干砌两种。护面墙比护坡厚, 有一定的抗推力作用。其优点是能就地取材, 工艺简单, 但自重大, 不宜在高边坡上使用。
菱形网格护坡:菱形网格护坡, 可预制安装也可用水泥混凝土现浇和石砌。工艺简单, 网格内可植草。但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。
六角空心砖护坡:六角空心砖是用水泥混凝土预制安装的一种边坡防护形式, 似蜂巢状。施工工艺简单, 空洞内可填土绿化, 有一定观赏价值。但自重大, 费用高, 且还会阻碍边坡水的排出对边坡稳定不利, 要慎重选用。
窗孔肋式护坡:窗孔肋式护坡一般用浆砌片石或片石混凝土做肋, 用水泥预制混凝土做成拱形窗台, 坡面水从肋上排出, 窗内可植草, 目前是一种较为理想的防护形式。
喷射混凝土护坡:对一些较高的风化岩石边坡, 采用喷射混凝土作护坡可阻止风化, 且重量轻, 施工所需设备简单, 但费用较高, 厚度难以控制。
生物防护
生物防护除植树 (主要用于小边坡) , 除传统防护形式外, 植草或铺草皮是近年来才在高速公路上兴起的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷, 但养护费用高, 要随时保持绿色有一定的困难。防护所选用的植物应尽量采用当地适宜生长的植物, 避免破坏别处的生态来防护本地的边坡。现在公路上植草护坡较新的技术有如下三种:液压喷播植草护坡;三维植被网护坡;客土喷播。
3.3 防护与加固的综合应用
上述介绍的防护与加固方法和适用范围是对国内外工程应用的总结, 下面就对各种边坡破坏的防护与加固做一些分析。
对于坡体变形, 结合坡形、坡度设计, 必须采取工程支挡措施, 最常用的方法是设置锚索、预应力锚索、预应力锚索框架、抗滑桩、预应力抗滑桩、抗滑挡土墙等, 用以固脚强腰。其中, 预应力锚索框架加固防护是把锚索锚固在地层深部稳固的岩体上, 通过施加预应力, 使锚固范围内的坡体挤压紧密, 提高岩土的稳固力和层间正压力及摩阻力, 阻止散岩体位移, 从而达到加固边坡的目的。通过锚索孔的高压灌浆, 浆液能充填坡体裂隙和空隙, 提高了坡体内破碎岩体的整体性和粘结强度, 增强了坡体的整体稳定性。而预应力抗滑桩技术, 充分利用预应力混凝土抗拉性能较好的优点, 以新提出的预应力桩体替代抗滑桩受拉一侧的钢筋, 用于滑动面附近的重点加固, 具有较强的加固功能。针对特殊的坡体变形应灵活使用与之相适应的方法进行加固, 例如在岩土混合土质边坡中采用预应力结合非预应力锚杆。预应力锚杆可以使被锚固地层产生压应力区, 非预应力锚杆对通过的岩体起加筋作用两者结合使用既能充分调用了岩体的自身作用又能节约工程材料, 取得显著的经济效益, 还能确保岩石边坡的稳定;对于破碎岩石高边坡病害地质, 应以有效控制坡体松弛和减小局部应力集中, 加固不利结构面组合变形和破坏为主, 可采用局部适量刷坡放缓边坡和全面预应力锚索格子梁加固;若边坡岩土体中含有大量的膨胀性物质, 须杜绝膨胀性物质产生膨胀力对加固结构的破坏, 如果采用预应力锚杆, 在边坡岩土体膨胀能量释放过程中, 有可能导致锚杆和挡土结构失效的严重后果, 因此应该采用自预应力锚杆技术, 即锚杆加工和安装完全按照预应力锚杆的要求进行施工, 但不主动施加预应力, 在边坡岩土体吸水产生膨胀应力后, 引发锚杆自动产生预应力, 这样就在一定程度上释放了部分膨胀能量同时对坡体施加了一定的约束荷载。
对于边坡变形, 采用改变坡形、坡度或作一些如锚杆框架、加设排水孔等一般加固及排水措施, 即可防止病害的发生及变形规模的进一步扩大。
对于坡面变形, 只需采取防护措施, 即可防止坡面的变形。趋于环境保护和安全防护的双重考虑, 出现了很多利用植被及其它材料联合作用来作为边坡的防护措施。例如利用植被结合土工合成材料技术加固边坡以防风化和水土流失, 不仅改善边坡生态环境, 而且工艺简单, 操作方便, 施工速度快, 投资也比一般的混凝土防护结构节约50%以上;用高分子水溶性固化剂配合植被加固边坡, 高分子水溶性固化剂的固化性能在于化学物质充满了土体孔隙后, 能加强土颗粒间的相互作用, 有助于其从游离态向结合态转化, 从而将土体颗粒粘结成一体, 使土体加固成为具有一定结构和强度的固化体。高分子水溶性固化剂除了土体固化作用, 还具有保水增肥的作用。根据不同的边坡性质和防护要求选择不同的植被。普通的植被系统如草皮或根系浅的植物只适于地表面层水土保持以及浅层土体的防护, 对于需要较深层加固的, 就选用根系发达的植被, 如香根草等。
结语
在选择边坡防治措施前, 要详细调查地形、地质和水文条件, 认真研究和确定滑坡的类型及其发展的阶段, 分析形成滑坡的主、次因素及彼此的联系, 结合工程的重要程度、施工条件、工程防治的难易、投资多少等情况综合考虑。对边坡的稳定性进行综合的分析与判断。
边坡防护措施的选择还要兼顾改善生态环境、保持水土等。
大型滑坡在支护的基础上, 采取排水、减重等综合措施, 可提高边坡的整体和局部的稳定性。
摘要：边坡稳定分析一直是岩土工程中的重要研究内容, 边坡按组成物质可分为土质边坡和岩质边坡。其物质构成并无本质的差别, 但其在结构上完全不同。两种边坡稳定性分析为边坡预测预报及整治提供依据, 边坡加固为边坡稳定提供了保障。目前, 边坡稳定性分析采用的主要方法有定量分析方法、定量分析方法。而在加固过程中主要针对岩体边坡的破坏形式及影响因素这两个方面来进行。本文就是针对边坡的稳定性分析和加固方法, 以及破坏形式及影响因素等问题进行地综述。
关键词：岩质边坡,稳定分析,土质边坡,边坡加固,定性分析方法,定量分析方法
参考文献
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边坡加固治理的设计及施工措施 篇10
关键词：边坡加固,设计,施工,锚杆
概述:
杭州龙井餐馆位于龙井村, 在龙井山脚下, 为2层仿古式建筑, 檐口高6.3m, 其北侧距山体边坡最近处1.65m.。由于人为挖凿该边坡局部曾发生多次岩块崩落, 岩体存在局部危岩崩塌的可能性, 且有进一步加剧的趋势。直接危及边坡下方建筑物的安全。在餐馆建筑施工前必须先做山体边坡加固处理。
1. 病害情况及原因分析
1.1 病害情况
该山体边坡主要存在的地质灾害为危岩崩塌, 现将其特征及成因分析如下:
通过现场调查该边坡坡度较陡, 顶部为含粘性土碎石 (残坡积层) , 大部分地段中风化基岩裸露于地表, 岩石呈大块状砌体结构, 层面与边坡斜交, 基本稳定, 但边坡坡度较陡, 节理较发育, 坡面不平整, 局部呈倒坡状、存在临空面, 易发生危岩崩塌。 (见照片)
该处边坡在雨水冲刷下, 易发生崩塌, 崩塌易发生在强风化基岩与中风化基岩的交界部位。
1.2 原因分析
经分析, 边坡地质结构本属于稳定结构, 但由于坡高较大, 岩体自重应力高, 边坡又很陡, 岩体产生明显的侧向位移, 后缘出现拉裂缝, 坡脚是应力集中部位, 岩体出现压裂破碎迹象。说明岩体出现了垂直方向位移, 有的已明显出现几乎近于贯通的张拉性滑面, 岩体在向侧向, 垂直向复合的斜下方蠕变, 蠕变的进程中, 向下崩滑的岩体沿原来已有的节理拉开, 甚至出现垂直方向新的拉裂面和缓倾角滑面。
该边坡产生病害的原因有以下几个方面:
(1) 周围人类活动的不利影响。龙井村属旅游风景区, 游人活动比较多, 近几年龙井村开发建造建筑物也不在少数。建筑施工期间, 运输车辆的震动, 特别是基础开挖的振动, 山脚下基础挖掘均对边坡产生不利影响。此外人活动产生的生活废水也增加了坡体的地下水量, 从而对边坡产生附加的静水压力。
(2) 自然因素的影响。由于在人工开挖过程中未及时平整坡面, 导致坡面存在临空面, 加上节理裂隙、风化裂隙发育, 使岩体呈碎裂结构, 在雨水的作用下易失稳, 发生边坡危岩崩塌, 进而引起上部土质边坡滑坡, 加之该处山上生长多棵直径较大的树, 在其根劈作用下, 岩块与边坡之间形成裂缝, 日积月累岩块很容易发生崩塌, 对建筑物及其人员构成威胁。
2. 边坡加固设计
由于场区地质条件复杂, 因此, 必须根据稳定性条件、地层条件、地下水条件等因素综合考虑, 进行综合整治。为消除存在的危岩崩塌地质灾害。根据土体岩性特征、厚度以及岩土体结构类型和风化程度, 结合《建筑边坡工程技术规范》 (GB50330-2002) 和当地经验, 采取以下治理措施, 坚硬的岩石本身具有较大的抗剪强度和抗风化能力, 形成高峻的斜坡, 但由于开挖路堑, 其稳定性遭到破坏, 同时由于软硬互层, 风化差异, 斜坡外形凸凹不平, 产生崩塌。根据实际情况采取如下治理措施:修整坡形 (削坡) 、锚杆加固、素喷混凝土。
2.1 削坡设计
在次稳定区, 通过坡顶的削坡减载即可满足边坡整体稳定性的要求。削坡完毕, 应对坡面、坡顶内的直径或边长大于2厘米的碎块清除干净。
2.2 底部挡墙设计
加强人工边坡支护工作。对边坡下部原有挡土墙进行拆除新建。挡土墙在墙后填土土压力下, 必须具有足够的整体稳定性和结构强度。设计时应验算挡土墙在荷载作用下, 沿基底的滑动稳定性;绕墙趾转动的倾覆稳定性和地基的承载力。挡墙基础采用C20混凝土浇捣, 基底进入下部坚硬岩体不少于1米, 碰到基岩埋藏较深处, 开挖后采用C20毛石混凝土浇捣。挡土墙墙身厚度400mm~1000mm, 采用M10水泥砂浆砌MU30块石。墙顶采用C20混凝土压顶, 厚200mm。挡墙定位以边坡线为准, 按墙面坡度放样施工, 挡墙高度为2.5m, 具体根据坡面实际情况作适当调整。
2.3. 边坡岩体的锚固设计
2.3.1 锚杆长度设计。
锚杆轴向拉力标准值:Nak=Rmax/cosα;锚杆轴向拉力设计值:Na=γQNak;锚杆钢筋的截面面积:As≥γ0Na/ξ2fy;锚杆锚固体的锚固长度:La≥Nak/ξ1πDfrb;其中:锚杆倾角α=150, rQ, ro为重要性系数, ξ1, ξ2为工作条件系数;fy, frb为相应强度值, 均可通过规范规定取值。本工程设计考虑到锚杆钢筋的防锈问题锚杆采用○28Ⅱ级钢筋, 按地基规范岩石锚杆孔直径宜取3倍锚杆直径, 故取锚杆孔直径为90mm。锚杆有效长度根据锚杆承载力公式计算:
在岩层
ha≥k Na/∏Dqi
ha—锚杆有效锚固端长度;
D—锚孔直径;
qi—锚固段砂浆与岩层间的抗剪强度设计值;
K—安全系数, 一般取2.5;
经计算ha=5.6m。
锚杆的固定长度受锚杆直径、锚杆设计锚固力、锚杆间距、水泥砂浆与锚杆粘结强度的设计值等因素影响, 确定锚固长度时应综合考虑上述因素。
2.3.2 锚杆布设。
考虑到结构面与临空面组合特征以及风化程度, 锚杆长度为6.0m~9.0m, 由上至下递减, 锚固段长度不小于5.6m, 入射角15o。地面标高4.5m以下锚杆为Ф28@1800L=6.0m;地面标高4.5m以上锚杆为Ф28@1800L=9.0m;具体布设见图3。
2.3.3 锚杆防锈设计。
防锈的有效时间要长于锚杆的有效使用期。防锈应有足够的韧性, 锚杆本身不应受到损害。对本设计锚杆锚固段以灌浆予以保护。锚杆头封闭在混凝土中。
2.4 临时支撑设计
临时支撑是为了保证在整个施工过程中避免边坡发生失稳破坏, 在安全的前提下与施工脚手架相结合, 尽量降低工程费用。采用竹、木、钢混合支撑体系。三角形支撑点设置于混凝土地面。反力点由打入地下的L50X5角钢 (深1.5m, 间距1m, ) 和平放的50钢管组成。支撑系统的主力架采用50钢管, 主力架之间采用毛竹捆绑联结。清理现有边坡危岩及临空面, 平整坡面, 对不能清理的危岩用锚杆进行支护, 对较破碎的岩体可采用浆砌挡墙支护。
2.5 网喷混凝土设计
整个边坡治理区域采用锚喷网加固措施。钢筋网片采用○8@200mm单层双向。配筋挂网应在锚杆可受力后进行, 网必须张拉紧。节点与锚杆焊接。搭接处用20号铁丝绑扎。护坡面层采用C20混凝土厚100mm, 分两次喷射。
2.6 排水设计
排水设计主要是地表水排水设计, 地表水渗入滑坡体内, 既增加了滑动力, 又降低了土层的内摩擦力, 对滑坡体的稳定不利, 因此做好坡面地表水排水设计是治理滑坡的重要内容。坡角沿墙身外侧设置排水沟, 汇入场内原有排水系统, 排水沟采用砖砌, 采用M5.0砂浆抹面;边坡覆盖层与岩体分体分界处设一排○30PVC泄水管, 水平间距2m, 排距3m, 现场可根据岩体裂隙分布情况做适当调整, 泄水管与水平面夹角10度以下, 外包二层U-30无纺土工布, 泄水管上部设置过滤层。
3. 施工技术措施
3.1 片石混凝土挡土墙的施工。
片石混凝土挡土墙混凝土设计强度为15Mpa, 片石含量不大于20%, 片石厚度不得小于15cm且强度必须大于30MPa。挡土墙表面采用15Mpa素混凝土预制块镶面, 混凝土预制块严格按坡比分层砌筑, 增加了挡土墙的整体美观。挡土墙混凝土分层浇筑, 浇筑前应先清洗底层的混凝土表面, 片石应均匀放置于刚浇筑的混凝土上, 其净距不得小于10cm。在挡土墙高0.5m和1.5m的地方设两排泄水孔, 间距为2.5m。
3.2 锚杆的施工
锚杆施工流程:确定孔位→钻孔就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚索→一次注浆→二次补浆→锚头锁定→对锚头进行保护。
(1) 确定孔位。钻孔位置直接影响锚杆的安装质量和力学效果, 为使锚孔位置在空间上分布合理, 对锚孔位置应用皮尺定点, 定点测量时应作好测量记录, 测点应满足误差小于1厘米精度要求, 并将锚孔孔口位置点上标记。 (2) 调整钻杆角度。钻孔就位后, 及时调整钻杆钻进角度, 并经现场技术人员用量角仪检查合格后, 才可正式开钻。另外, 要特别注意检查钻杆左右倾斜度。钻孔过大的左右倾斜度会导致相邻两根锚杆锚固体的间距变小, 出现应力集中, 影响锚固效果, 入射角允许偏差±2°。 (3) 钻孔。采用等同锚杆直径的套管跟进, 压水钻进的方法钻孔, 钻进时压力水从钻管流向孔底, 在一定水头压力下, 水流携带钻削下来的石屑排出孔外, 钻进时要不断供水冲洗, 包括接长钻管和暂时停机, 而且要始终保持孔口水位, 若发现不能压水进去, 说明已堵管, 应拔出钻管, 清理钻管以后, 再继续钻进。待钻进至规定深度 (钻孔深度大于锚杆长度0.5m) , 钻机继续旋转, 并压水冲洗残留在孔中的石屑, 直到流出的水不浑浊为止。此时立即注浆。开孔孔径￠80毫米深5厘米以下, 锚孔孔径为￠60毫米;对于穿过较宽张裂隙的锚孔, 须对裂隙进行封堵;锚孔水平方向孔距误差不应大于50毫米, 钻孔底部的偏斜尺寸不应大于80厘米;锚孔的封孔要求锚盘底部的水泥砂浆需平整, 在拧紧压紧螺栓前用小锤敲打, 以使锚盘与砂浆紧密接触, 不留气泡。对封孔水泥砂浆采用先封多半后封上部小半的二次封堵法。 (4) 注浆。本工程采用边注浆采用425R普通硅酸盐水泥配制水泥浆, 水灰比控制在0.4~0.45, 注浆压力控制在0.4~0.6Mpa, 直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出, 注浆管不拔。接着用水泥袋湿粘土加钢板封口, 并严密堵实, 以0.4~0.6Mpa稳压注浆5分钟, 才拔出注浆管。
结束语。边坡经上述技术处理后加固效果明显, 体现在:通过锚杆的作用及混凝土的包裹, 锁住了边坡不稳定岩体, 解决了围岩掉块, 坍塌的隐患, 喷射的混凝土层及截水沟解决了地表水沿裂隙下渗的问题。经过后期对边坡的变形观测, 未发现围岩有明显异常变形。需要指出的是在喷锚加固中对锚杆的时效、防水性及锚杆的应力应加以观察研究, 确保边坡的稳定。该山体边坡治理后保证了山脚下的新建餐馆的安全性。本工程通过了竣工验收, 及地质危害治理专项验收。
参考文献
[1]GB50010-2002.混凝土结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]GB50330-2002.建筑边坡工程技术规范.北京:中国建筑工业出版社, 2002.
边坡的电动加固与修复技术介绍 篇11
关键词：边坡,电动加固,修复技术
1 概述
EKG技术是利用电渗原理, 即在外加电压梯度下反应所产生的水流。在细颗粒土壤中, 电渗可实现数量级比液压流高四级的流速。此外, EKG可用于控制物理性、化学性和电性的边界条件, 实现孔隙压力降低、固结、地下水位降低、以及土壤中的物理化学变化。尽管有这些潜在优势, 电渗在历史上很少得到运用, 主要原因有以下三点: (1) 应用选择不当; (2) 边界条件控制不力; (3) 电极无效-电极无法适用于不同材料或不能控制焊剂。
EKG材料的开发是为了通过处理这些限制因素, 从而实现电渗的潜在优势。
2 电动土工合成材料
在边坡的维护和修复当中, 传统土工合成材料的排水过滤和加固功能都作为被动效应加以运用。EKG材料能同时发挥被动和主动作用:EKG排水渠主动吸水, 而EKG加固物或土钉不但能实现加固, 还能增强其周围土壤的抗剪强度, 并改善土壤/加固物的粘合力。
图1为富粘土土壤电动处理时, 其断面的主要主动过程。施加的一个电压梯度产生阳极至阴极的电渗流。通过阴极排水并阻止水进入阳极, 实现孔隙水压力的大幅下降, 压力下降最初从阳极开始, 然后蔓延至周围土壤。这样一来, 实际上增加了有效应力, 因此使土壤固结。由于电化学变化, 阳极周围的土壤变得具有胶结性, 可通过对阳极结构和构成加以选择, 并选择性使用处理液来促进或控制这些变化。由于土壤中存在OH-离子, 阴极周围出现碱性盐沉淀。胶结和沉淀效应将导致土壤塑性降低、凝结性增加。阳极和土壤之间的粘合强度显著增加, 这样是有好处的, 因为阳极可额外用作具有适当防腐性的土钉。
3 边坡的电动加固与修复
可在细颗粒土壤中使用细颗粒土壤对由于坡度陡、土壤强度低和排水不良的综合原因而崩塌的边坡进行EKG边坡修复。处理过程分四个部分: (1) 降低孔隙压力, 随后对松软材料进行固结; (2) 用具有电动粘合性的EKG土钉进行加固; (3) 水平排水 (主动EKG处理, 长期进行) ; (4) 土壤中的物理化学变化
3.1 降低孔隙水压力并固结
降低孔隙压力u是电渗处理的根本。可使用电渗和水力渗透率数据进行计算:
式中, Ke=电渗渗透系数 (m2/s V) , Kh=水力渗透系数 (m/s) , γw=单位水重, V=有效外加电压。
这些参数的典型值将产生最大为350～400 k Pa左右的孔隙压力减压量。孔隙压力降低有两个效果:
(1) 立即增加有效应力。主动处理开始几小时之后, 孔隙压力降低, 首先从阳极周围开始, 然后向外蔓延。这样一来, 有效应力得以增加。对许多边坡材料而言, 不排水抗剪强度和含水量之间有着直接联系, 含水量的小幅降低将导致不排水抗剪强度的大幅提高 (图2) 。在加固铁路粘土路堑和开挖区域以及用强度非常低的材料修筑比较陡的结构物时, 这一关系被用作基本设计标准。
(2) 中期固结。在增加的有效应力下土壤的压实加固依赖于一系列特性, 这些特性需要在实验室试验中视具体地点而定。对由于正常固结性质 (例如冲积土) 或由于改造或剪切破坏而变得松软的材料而言, 其孔隙率在处理过程 (6～10周) 中有所降低, 并朝向峰值强度条件发展, 可通过实验室试验确定其程度。超固结材料一般具有先期固结压力, 如 (式1) 预计, 这一压力大于电渗过程中可取得的就地有效应力的增加程度。这些材料往往呈刚硬到坚硬状态, 其孔隙压力吸力在主动电渗结束之后将慢慢消散。就这一点而论, 由于柔软材料与刚度、强度更高的材料相比, 前者在反应时能发生更大的变化, 因此EKG处理在本质上为有利的自我选择过程 (见表1) 。
3.2 用具有电动粘合性的EKG土钉进行加固
用于边坡修复的EKG电极阵列的安排呈嵌合的以阴极为中心的六边形 (图2) 。这一安排中, 阳极数目为阴极数目的两倍, 其中不排水阳极作为加固物。这些EKG土钉的设计符合BS 8006, BSI (1995) 。电动处理过程中, 土壤/土钉粘合力有所增加, 这一好处并不仅仅出现于粘土材料:在经电动处理的粉土中发现土壤/土钉粘合力增加了6倍, 说明该方法可用于非均质土地。关于加固土壤和土钉布设的操作规范以及技术文献对粘性土壤永久性工程中加固物的使用表示明确关注。
这就涉及到一些潜在问题, 如松软、低强度土壤、高含水量及孔隙压力、徐变、以及低粘合强度。EKG处理通过以下方法来直接解决了这些所关注的问题: (1) 长期排水 (EKG第3部分) , 由此避免孔隙压力聚集, 孔隙压力聚集将影响粘合力的有效应力分量; (2) 加固 (EKG第1部分) 并胶结 (EKG第4部分) 布设EKG土钉的土壤; (3) 粘合物非摩擦组分的胶结, 独立于孔隙压力。
阳极钉和土壤之间的粘合力会得到加强, 产生一种长期效应。软粘土中打入桩的电动处理显示承载能力增加了2.5～3倍, 抗剪强度也从260 k Pa增加到500 k Pa。31年中的重复载荷试验显示承载能力并没有降低 (图3) 。
3.3 水平排水
电动处理过程中, 水向阴极流动, 设计在主动处理结束后保持这种状况, 以在非均质土地沙质和泥质土壤层中实现长期排水, 并为粘土材料提供渗径。公路管理局对边坡内水平排水渠的一次审查 (2007) 发现在欧洲不存在关于水平排水渠的“标准”规范。但是, 可通过若干种方法确定水平排水渠的长度、间距、直径及预计效率。与传统的被动水平排水工程不同, EKG阵列中的排水渠位置和间距是由边坡材料的电参数及计划的处理时间来决定。因此, EKG排水渠遍布整个边坡 (而不是像传统水平排水渠设计那样, 仅仅设置在基础部位) , 且间距更为紧密。因此, 其作用是拦截高透过率地带 (更为频繁) , 如颗粒性透镜状地层以及裂缝, 这些地带可能与剪切面直接相关。若这些地带未受到拦截, EKG处理将保留其他三个部分的值。
可对被动期EKG阵列的排水性进行分析, 在就地渗透率大部分数值的基础上对水位下降进行长期估算, 估算值可用于更广泛的多部分稳定性分析。
3.4 土壤中的物理化学变化
土壤EKG处理对土壤化学性质的改变能产生有利效应, 这些化学性质包括胶结、沉淀、阳离子交换、絮凝作用以及粒度分布变化。这些效应经常同时作用, 且难以区分。这些效应还与固结效应 (此效应发生处) 同时作用, 以增加土壤抗剪强度参数 (c'和Φ') 以及土壤刚度, 并降低土壤塑性。这些效应对塑性土壤的体积控制尤其有利。EKG设计使用实验室调查结果来表示这些效应的特性并对效应进行定量, 这些效应随后作为附加效应 (而不是核心效应) 用于边坡稳定性总体分析。
4 长期效应
使用EKG来稳定边坡将带来以下长期利益 (表1) : (1) 软弱材料 (粘土和淤泥) 固结及抗剪强度改善; (2) 硬化土壤中土钉加固, 粘合力增强; (3) 土壤胶结及塑性降低; (4) 额外的被动排水。
5 分析
EKG边坡加固分析符合BS8006, 可通过HA 68/94中详细说明的程序使用可用的计算机程序对土钉布设进行分析。分析程序为: (1) 确认边坡的几何及地质特征, 包括地下水位详细情况; (2) 确定构成边坡的材料的性质, 包括电渗渗透率及电阻率; (3) 确定边坡当前的安全系数; (4) 开展参数研究, 以确定以下各项的效果:降低地下水位;增加边坡材料的抗剪强度;EKG处理所导致的土壤/土钉粘合力增加;阳极用作EKG土钉。
6 案例研究
EKG处理已成功用于稳定伦敦维多利亚铁路路堤。此路堤高9 m, 侧面坡度为22°, 通过伦敦粘土及砖头的车尾倾卸混填法进行修筑, 上层覆盖冲积土和阶地砾石 (图4) 。此路堤代表了铁路网中的许多边坡。对边坡的预评估显示每月移动超过6 mm, 因此对客运和货运列车实行限速, 分别为30 mph和20 mph。
现场旁边的测斜仪读数显示大约2.5 m深处有一个明显的滑面, 可能为浅直移滑坡, 也可为较深的圆弧形滑坡。稳定性计算显示边坡的安全系数 (Fo S) 为1.0。图5为显示了地形学特征的边坡简图。
7 EKG处理
EKG处理的设计是为了适应两种确定破坏机制中的任何一种。该处理是以EKG电极阵列为基础, 电极安装在距离中点2 m处, 呈嵌合六边形单元 (图7) , 该六边形是由阳极站及中点处的阴极构成。三行顶行电极安装在水平面上, 以在灰带/道砟带附近提供额外的永久性排水。
在直流电位 (60～80V) 的应用之下, 电渗作用强迫水从土壤流向阴极。主动处理期花费了六周时间。进行了一项监控程序来记录和定量地下水、电及岩土数据, 作为工作的一部分。这些数据包括:排水量及速度、地下水温度和质量、电力消耗、土地状况 (包括处理前后土壤强度说明和试验) 、测斜仪偏转、加固物拔出试验、以及该处理物流体系。
8 结果
8.1 地下水
主动处理的应用强迫水从地面排出, 因此增加了材料强度。主动阴极的排水量是持续用作被动排水渠的对照阴极的排水量的25倍以上。地下水质量显示, 作为该处理的一部分, 阳离子交换过程为主动过程, 与塑性降低和填土收缩特性相关。
8.2 电能
被处理土壤的电力消耗大约为11.5 k Whrs/m3。
8.3 岩土
测斜仪读数显示处理前有持续移动现象, 而处理后该现象消失。阴极安装过程中的钻孔调查显示处理前路堤中心为相对牢固坚实的材料, 其下面是软化的路基填土和冲积土。路基填土近表面材料处于软化状态。电动处理后的钻孔显示路堤下面的软化材料已经固结变得坚实。
注:此数据高得不太现实, 可能反映出此类型的历史土方结构固有的不均匀性。
对处理后回收的土壤进行测试, 显示抗剪强度参数 (c'和Φ') 有所改进, 塑性也有所降低 (表2) 。EKG土钉的拔出试验显示, 就2.5～7m长的土钉而言, 分界面抗剪力的平均增加系数为2.6 (图6) 。对于更短的EKG土钉来说, 这种改进增加到3.7的系数。对再短一点的土钉来说, 增加更加显著, 这就说明在深度较浅区域, 土壤和土钉的粘合力非常好, 正好适合浅圆弧形和直移滑坡模式的崩塌。
9 稳定性分析
使用OASYS计算机程序进行了边坡稳定性分析 (见表3) , 分析显示EKG处理之后安全系数增加了75%。使用以下数值保守选用输入数据 (见表3) : (1) 抗剪强度参数改善的下限值 (这些值显著低于表2中显示的平均值) ; (2) 土壤/EKG土钉粘合强度的下限值。
分析显示EKG处理第1部分的效应将安全系数增加到1.47, 因此超出了要求值1.3。加入加固物 (EKG第2部分) 的效应之后, 安全系数增加到1.71。
1 0 成本和碳足迹
同比对比通过EKG方法进行的边坡稳定与通过石笼和边坡放缓进行的边坡稳定, 由此进行成本分析, 分析显示: (1) 与可比的处理方法 (使用石笼、边坡放缓) 相比, 总成本节约了26%; (2) 人工成本大幅减少; (3) 无需材料的大规模移动或储存; (4) 准入要求低; (5) EKG处理的碳足迹与其他方法相比, 减少了47%。
1 1 结论