摘要:文章主要結(jié)合工程實例,介紹了錨索、錨桿框架梁和抗滑樁聯(lián)合支護體系在路基高邊坡治理中的應用情況,并針對錨桿(索)框架梁及抗滑樁兩方面的施工要點,以及錨桿、錨索應力監(jiān)側(cè)措施進行分析。
1工程概況
某高速公路第四合同段挖方路基(K24+120~K24+350)左側(cè),滑動次數(shù)多,滑坡平面形態(tài)略呈M狀,滑體長220m,前緣寬約230m,滑動方向介于295~315°,滑體內(nèi)發(fā)育有5個小型、多期、多級形成的淺表型牽引式滑坡。由于路基邊坡的開挖,加之連續(xù)降雨的強烈作用,導致古滑坡復活滑移,形成新的滑坡。
2工程地質(zhì)條件
該滑坡所處位置,坡體南高北低,坡形東側(cè)地形,總體上呈緩傾的斜坡狀,地面坡度約11.3°。坡體中部地形總體上呈上凹狀,呈臺階式降低。坡體西側(cè)地形屬陡坡、陡坎狀,向北西傾斜,地面坡度22°。該段地層巖性較為復雜,主要有坡積混碎石亞粘土、洪擊亞粘土和花崗巖,滑體內(nèi)的混碎石亞粘土和亞粘土層土質(zhì)疏松、空隙發(fā)育、易下滲大氣降水,而其下的發(fā)育淺褐色亞粘土,土質(zhì)致密堅硬,為良好的阻水層,含水量大且有剪切面存在。
3滑坡治理方案優(yōu)化
3.1滑坡原因分析
滑坡內(nèi)因:
(1)該滑坡前緣的淺褐色亞粘土團?;瘒乐兀尘哿χ档?,土體自立高度值小、在地形坡度陡峻的情況下易形成滑塌而不停的產(chǎn)生高陡坡面。
?。?)該滑坡后緣的全風化花崗巖易滯留、賦存大氣降水,使之相依的淺褐色亞粘土發(fā)生軟化現(xiàn)象。
外因是:古滑坡抗滑段挖方卸荷和連續(xù)降雨,其中公路路基的開挖是古滑坡復活的直接誘發(fā)因素,而大氣連續(xù)降水降低了滑坡的穩(wěn)定性,加劇了滑坡的滑動。
3.2滑坡推力計算
3.2.1滑動面值的確定
根據(jù)滑坡地質(zhì)勘察報告和滑坡反算相結(jié)合的方法,得C=23Kpa,¢=14.6°,按《公路工程抗震設計規(guī)范》不考慮地展作用影響;
3.2.2滑坡推力計算
采用不平衡推力傳遞系數(shù)法進行計算,假定每一分界上推力的方向平行于上一土條的底滑面,第i塊土條承受的各種作用力示于圖1中,根據(jù)不平衡下滑力=下滑力×Fs-抗滑力,得不平衡推力簡化計算公式:
Pi=Fs(Wisinai+Qicosai)-[c′ili+(Wicosai-Qisinai-uili)tg¢′i]+Py
上式中:y=cos(a1-a2)-tg¢′isina(a2-1-a2)
各土條分界面上的Pi求出后,可求出此分界面上的抗剪安全系數(shù):
Fvi=[c′ihi+(Picosai-Upi)tg¢′i]/Pisinai
式中:Upi——作用土條側(cè)面的孔隙水壓力;
hi一一作用土條側(cè)面的孔隙水壓力,
c′i\¢′i——土條側(cè)面各土層的平均抗剪強度指標;
計算參數(shù)及下滑力結(jié)果見表。
表1滑坡體C、¢值及推力計算
項目 重量EN/m3 粘服力Epe 安全系數(shù)(K) 設計推力EN/m3
參數(shù)與結(jié)果 21 23 1.25 685
3.3錨索框架梁設計
布設錨索框架梁旨在通過錨索對滑動體施加預應力,變被動土壓力為主動土壓力,抑制和調(diào)整邊坡變形,保證抗滑樁樁身的安全開挖,并在后期與抗滑樁共同作用,以增強坡體的穩(wěn)定性??蚣芰翰贾迷谄侣蕿?:1的二、三、級邊坡上,總長度6560m??蚣芰簷M向與坡面走向一致,縱向與橫向垂直??蚣芄?jié)點間距均為3m,每個節(jié)點均設置有錨索孔。錨索采用7根¢j15.42mm預應力鋼絞線組成一束,長度29~30m,錨索孔孔徑¢150mm,俯角30°,嵌人花剛巖層12m。錨具選用OVM15-7型,單束錨索張拉應力為10KN/m。錨索孔共計239個。
3.4錨桿框架梁設計
錨桿框架梁通過錨桿與坡體的錨固應力作用于框架梁,抑制和調(diào)整邊坡變形,保證邊坡的安全開挖,并在后期與錨索框架梁、抗滑樁共同作用,以增強坡體的穩(wěn)定性??蚣芰翰贾迷谄侣蕿?:1的二~五級邊坡上,共724根,長9310m??蚣芰簷M向與坡面走向一致,縱向與橫向垂直。框架節(jié)點間距均為2.5m,每個節(jié)點均設置有錨桿孔。錨桿采用28的螺紋鋼,長度為15~18m,設計角度為30°。
3.5抗滑樁設計
由于滑坡體上發(fā)育著多個小型、多期、多級形成的淺表型牽引式滑坡體。路塹開挖時,
為了確保安全,對滑坡體上部削方卸載,減小滑坡體的下滑推力,在滑坡段路基邊坡的一、二級平臺之間布置抗滑樁,分兩種型式,I型抗滑樁徑為1.8m×2.5m,樁長為18m,共計9根,II型抗滑樁樁徑為1.5m×2.0m,樁長為15m,共計9根。
4施工工藝要點分析
4.1錨索(桿)框架梁施工
4.1.1造孔
鉆孔采用QZJ-100B潛孔機鉆進。為保證邊坡的穩(wěn)定,施工嚴禁給水鉆進。鉆孔過程中遇到滑坡擠壓變形破碎帶時,往往會發(fā)生坍孔。這時可以采取固壁灌漿的方法予以處理,即用注漿泵壓人水泥砂漿,注漿壓力約0.4~0.6Mpa,待水泥砂漿初凝后繼續(xù)鉆進。如果吃漿量太大,可以采取間歇灌漿的方法進行施工。
4.1.2清孔
由于裂隙發(fā)育,泥巖遇水軟化,水滲人裂隙會降低巖石的內(nèi)摩擦阻力,不利于邊坡穩(wěn)定。故清孔可選用排氣量17m3/min、氣壓1.2Mpa的空壓機。對錨固段采用少量的水和高壓風聯(lián)合沖洗,確保錨固效果,對自由伸長段采用高壓風清孔。
4.1.3錨索(桿)制作
錨索下料長度要考慮預留張拉千斤頂和夾板的長度錨固段錨索,每0.5m分別設定位環(huán)和隔離架,這樣可以保證其受力均勻。在錨索的最前端加設導向帽,以利于錨索的安裝。棒式錨桿的制作十分簡單,首先按要求的長度切割鋼筋,并將外露端加工成直角,并加焊框架梁錨固鋼筋,然后在桿件上每隔2~3m安放支架以使桿件在孔中居中。
4.1.4錨索(桿)安裝
錨索安裝采用汽車吊提升,人工輔助配合,依靠重力和人力將錨索緩緩放下。錨索送人孔底后,應向外拉出0.3m左右,以確保錨索順直、注漿管暢通。錨桿安裝之前,應檢查孔道是否阻塞,查看孔道是否清理干凈,并檢查錨桿體的質(zhì)量,確保錨桿組裝質(zhì)量滿足設計要求。采用人工安放,安放時應防止錨桿彎曲,注漿管宜隨錨體一同放入孔中,注漿管端部距管底宜為50m~100m,錨桿放人角度與鉆孔角度保持一致,在人孔過程中,注意避免移動對中器。
4.1.5注漿施工
注漿作業(yè)應連續(xù)緊湊,中途不得中斷,使注漿工作在初始注人的漿液仍具塑性的時間內(nèi)完成,注漿采用從孔底向外壓漿法,邊灌邊提注漿管,保證注漿管管頭插入漿液液面下50m~80m,嚴禁將導管拔出漿液面,以免出現(xiàn)斷桿事故,實際注漿量不得少于設計的理論計算方量,即注漿充盈系數(shù)不得小于1.0。
4.1.6張拉及鎖定
張拉前,必須對千斤頂、壓力表、油泵進行配套標定。錨索采用整體式張拉,共分四級進行。每次按設計荷載的25%遞增,第一級穩(wěn)壓10min,中間每級5min,最終張拉力按設計荷載的110%控制,每級張拉完成后,均應測定錨索的伸長量,最終伸長量不得超過設計值。
4.2抗滑樁施工
框架梁主體施工結(jié)束后,方可進行抗滑樁的施工??够瑯妒┕獜膬蓚?cè)向中間開挖,同時開挖的樁位不得超過7個。開挖應采用間隔布置,即采用隔2個挖1個。樁身開挖過程中基巖可采用小炮松動,但應嚴格限制藥盆,禁止放大炮,以避免對滑坡體造成太大擾動,人工成孔后,現(xiàn)場灌注混凝土施工,灌注樁是一項質(zhì)量要求高,施工工序要求多,是一個須在短的時間內(nèi)連續(xù)完成的地下隱蔽工程。
5錨桿、錨索應力監(jiān)側(cè)
5.3.1錨桿軸力量測
本工程采用電阻應變片式量測錨桿對錨桿軸力進行量測,電阻應變片式量測錨桿是在實際施工使用的錨桿上軸對稱貼四塊應變片,以四個應變的平均值作為量測應變值,測得的應變再乘以鋼材的彈性模量,得各點應力值。目的在于了解錨桿實際工作狀態(tài),結(jié)合位移、修正錨桿的設計參數(shù)。
5.3.2錨索預應力監(jiān)測
對預應力錨索應力監(jiān)測,其目的是為了分析錨索的受力狀態(tài)、錨固效果及預應力損失情況,因預應力的變化將受到邊坡的變形和內(nèi)在荷載的變化的影響,通過監(jiān)控錨固體系的預應力變化,了解邊坡的變形與穩(wěn)定情況。在安裝錨索時,將錨索側(cè)力計安裝在錨墊之后,安裝示意圖見圖2,其安裝全過程包括:測力計室內(nèi)檢定、現(xiàn)場安裝、錨索張拉、孔口保護和建立觀側(cè)站。
監(jiān)測結(jié)果為預應力隨時間的變化關系,通過這個關系可以預測邊坡的穩(wěn)定。圖2為二級平臺K24+230錨索框架512、528、腸2側(cè)點的監(jiān)測結(jié)果,從圖中可以看出,經(jīng)過3個月時間,各錨索預應力趨于穩(wěn)定,說明邊坡的錨固效果良好,經(jīng)過雨季后,預應力值無異常出現(xiàn),邊坡經(jīng)過加固處理后已趨于穩(wěn)定。
6結(jié)束語
綜上所述,根據(jù)連續(xù)近一年的變形觀測和應力觀測,滑坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài),說明這種治理方案是成功可行的。錨索、錨桿框架梁施工工藝簡單、高效和安全,便于機械化施工,能有效降低對坡體的擾動;抗滑樁具有抗滑力強、適用條件廣泛、對滑坡的根治性能好等優(yōu)點。三種支護體系的聯(lián)合應用,可以彌補傳統(tǒng)支護方式的不足,并能取得顯著的工程經(jīng)濟效益。
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