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邊坡支護工程8篇

時間:2022-03-03 23:19:05

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邊坡支護工程

篇1

關鍵詞:深基坑;邊坡支護;支護工程

中圖分類號: U213.1+3文獻標識碼:A 文章編號:

工程概況

本工程的主樓,地面以上有24層,建筑物總高為130.6m。地下室有三層,基礎埋置在地面以下一11.47m。地下室的底板為1.5m厚的鋼筋混凝土結構,坐落在斷面0.5m×0.5m、長度為33m、送入地下10 m的38 6根預制鋼筋混凝土樁及28根鋼管樁上。地質以亞黏土夾粉細砂為主。主樓全部荷載通過箱形基礎傳遞到樁基上。

地下室長60 m、寬40 m,深度在設計室內地坪以下12.67m。外墻采用地下連續墻結構,墻厚為60 cm,墻深17.5m,周長為200 m,劃分34個槽段施工。地下連續墻槽段施工時采用鉆抓法成槽工藝。地下連續墻頂面下設置兩道剛度較大的圖梁,與地下室內的支撐板墻連接在一起;施工時形成具有足夠剛度的水平框架支撐,通過橫向八道(七道斷面寬度55cm,一道斷面寬度1m)、縱向兩道(斷面寬度85cm)、深7m(從頂板一4.17m以下至底板)的支撐板墻把整個結構分成27個區格。地下室框架支撐—圈梁與內隔墻均采用敞開式逆作法施工。從頂板底面開始由上向下分階段開挖,并澆筑縱橫支撐隔墻(包括圈梁)及底板,然后在底板上完成底層支撐結構及在區格內向上施工。

總工方案選擇

本工程主樓建筑不同于一般民用高層建筑,它的層高高、跨度大、樓面使用荷載也大,特別是要在軟弱土層中開挖這樣深的基坑,施工難度較大。工程南側緊臨市內交通干道延安東路、不能因開挖基坑而影響車輛的正常行駛,也不能損壞路面下的各類管道而造成危害;西側,黃陂路下面有大量給排水管、煤氣管、電纜等,也不能幽基坑的開挖引起地面沉降而變形破裂。為此,對主樓地下室的基坑施工方法曾進行過幾種方案的比較。

經設計、施工、建設等單位多次討論,認為采用地下連續墻作為施工時的圍護結構,并采用逆作法利用地下家內隔墻作水平支撐的基坑開挖施工方案,是比較恰當的。采用地下連續墻的目的首先是滿足主樓基礎開挖的需要,隨著基坑的挖深,其承受的側向土壓力將逐步增加。為了減少變形,保證墻體強度和剛度要求及施工的安全,采用逆作法施工內部結構。地下連續墻是主樓地下結構的外墻,起著鐵水和防滲的作用。人防結構建成后,還將承受由沖擊波引起的特殊荷載。

以地下連續墻作為圍護結構及利用地下室內隔墻,作水平支撐的敞開式逆作法施工方案選定后,著重設計兩條棧橋的承載能力;計算土方開挖;規劃鋼筋、模板吊裝及混凝土運送機械、車輛運輸等問題。為了縮小棧橋的支承間距及不使橫向水平支撐承受垂直荷載,馬道架設除了利用結構本身的4600鋼管樁外,還在⑤,⑦,⑩,⑩軸墻的跨中設了12根∮400的鋼管樁。使棧橋滿足丁施工荷載的要求。棧橋以導梁(1.5m×1.5m)作受彎桁架,以鋼制路基箱作橋面。其荷載經傳遞由樁基承受。

施工實施

根據設計要求,地下連續墻的水平支撐框架(即地下室的內墻)按逆作法進行施工,分四個層次進行。

(1)土方開挖。第一層開挖采用1m3斗容量的反鏟挖土機。為防止樁基橫向位移,必須對稱挖土,內西向東出土,包括地下墻外側斜坡土方。開挖深度為4.38m(即標高-1.92~-6.30 m),土方量V1=11851m2。第二層土方開挖深度為3.62m(標高-6.30~-9.92m),Vz=8122m3。第二層土方開挖深度為3.23m(挖到底層標高~13.15m),V3=7500m3。第二層、第三層土方采用W—1001吊車在兩條棧橋上,分格抓土并裝入卡車外運。

(2)井點降水。在連續墻外側采用輕型井點降水4m。共打設160根井點管,井點間距為1.2m,并管全長7m,設置一臺真空泵與四臺射流泵抽水,效果良好。在基坑內部布置兩套(共76根)線狀分布的井點。通過墻內外的井點降水沿周圍200 m地下墻起封閉作用,第一層和第二層結構制作時,地基始終保持干燥狀態。

(3)道木及砂墊層鋪設。為了減少鋼筋混凝土板墻澆筑時,自重壓力對地基產生的沉降,在每道板墻結構下各做3.o m寬的砂墊層。第一層板墻高1.54m,砂墊層厚30cm,第二層板墻高3.44m,砂墊層厚50 cm。見圖6—4l。砂墊層鋪設時用乎扳振動器分層灑水振實,其干重度均滿足y>15.6kN/m3的要求。作用,第一層和第二層結構制作時,地基始終保持干燥狀態。

(4)施工棧橋架設。在第一層結構制作完畢并達到設計強度后,在⑤一⑦、⑩一⑩墻間架設了兩條棧橋。每條棧橋長56m、寬6m,沿棧橋縱向鋪設兩條厚鋼板帶,寬2m,厚15mm,并隔一定距離焊防滑鋼條,確保運輸作業安全。

(5)混凝土施工技術措施。本工程采用商品混凝土,框架板培及底板混凝土強度等級均為C30。底板分東、西兩大塊澆筑,中間留一條寬0.85m、厚1.5m的后澆帶。其混凝土強度等級為C35并需摻加膨脹劑,使兩條施工縫處,不產生收縮縫并防止滲水。混凝土入倉采取泵車布料;澆灌底板采取分層滾漿的施工方法。由于結構復雜、面積大、預埋件及門洞多,故整個結構設置了水平方向和豎直方向的施工縫。

施工控制技術

逆作法施工在結構制作中采取若干保證工程質量的技術措施:①上、下層交接面處在其兩側的外模制作成喇叭口的斜模板,待混凝土澆筑達到設計強度后,再將斜口牛腿混凝土鑿去,以保持墻面平整,接續混凝土垂直可靠。②第二層結構(h=3.44m)邊柱混凝土澆搗與第一層交界處混凝土振搗密實,先在第一層邊柱位置上預埋∮250鐵管41根,在QL2圈梁上邊柱位置旁也預埋∮250鐵管24根。③為了提高墻的整體性和抗剪強度,水平施工縫沿縫全長做成齒槽狀,并將結合面鑿毛,清洗于凈。④上層培身底部立筋應伸出底面,插入砂墊層中,長度為10d以及25d,縱向也需相互錯開,以利下層鋼筋句亡層鋼筋焊接。在澆搗下層混凝土時,在側模上每隔一定長度臨時留孔,澆振完畢即可封閉。⑤為了改善新舊混凝土的結合,在施工縫處采用了兩臺振搗混凝土的方法。既能振搗密實,灶強度賂有提高(6%左右)。⑥底板后澆帶施工。根據二次振搗混凝土的經驗,先進行接縫鑿毛、清理及刷漿,然后分三層采取二次振搗混凝土方法澆搗井加強了養護.結果,沒有出現混凝土收縮縫隙。經上述混凝土施工技術措施的實踐,不但解決了由于分階段逆作而可能產生的各種問題,而且,由于接縫振搗密實,節省了大量的壓漿費用。

結語

由于地下連續墻的支護作用,深基坑的挖土不影響鄰近建筑物、地下設施、管道的安全,對解決城市密集建筑群中的施工特別有效。通過采用地下連續墻作圍護結構并利用縱橫隔墻,在土方開挖時期成為支撐框架,起到了永久性結構與臨時性結構相結合的作用,既節約了投資,又減少了施工工序,加快了施工速度,縮短了總工期。

參考支獻:

趙紅鷹,李晉鋒,蔡英康. 深基坑的支護設計與施工[J]. 科技情報開發與經濟. 1999(01):30-31.

篇2

關鍵詞:裂縫;錨索格構;抗滑樁

1.工程概況

四川資中某水泥有限公司廠區邊坡支護工程位于資中縣興隆街鎮三皇廟村,該公司在建廠期間,采用重力式擋土墻對邊坡進行了治理,隨邊坡高度不同,重力式擋土墻高度2m~14m不等,2012年雨季,原擋土墻出現了不同程度的變形、裂縫、垮塌等情況,原煤堆棚北側圍墻出現拉張裂縫,東側圍墻外地表出現窄、淺拉張裂縫,邊坡擋土墻北段出現鼓脹裂縫,說明邊坡處于不穩定狀態,危及原煤堆棚及廠區道路的安全。石膏及混合材料堆棚外側高擋墻(高度2.5~13.4m,長度約140m)墻頂往下1.0m位置出現一條橫向貫通裂縫,局部位置還發現有擋墻墻頂至墻底的縱向貫通裂縫,該裂縫呈45°角。據廠內工作人員長期觀測發現,上述裂縫處在變形階段,且有增大之勢。因此為確保廠區的正常生產活動,該高陡擋墻必須進行加固處理。廠區石灰石堆場外側邊坡原擋土墻垮塌,已形成滑坡,其滑坡體長度約70.5m,寬度約50m,滑坡體前緣距老廠公路外邊緣約40m,滑坡體后緣位于廠區石灰石堆場外側的運輸道路內邊緣,受滑坡影響,廠區該段運輸道路已遭到破壞,破壞長度約60m。目前該滑坡體前緣的一座民房已經被滑坡推倒,滑坡體前緣50~100m范圍內的村民房屋安全受到嚴重威脅,從滑坡體上穿過的道路也被切斷,造成該段交通中斷,因此該滑坡必須盡快進行治理。滑坡后緣為廠內道路,受滑坡影響,該路段約60m長的一段半幅受損,混凝土路面下的路基約5m寬的范圍已塌空,在滑坡治理后須對路面進行恢復。

2.設計原則及標準

該工程主要對不穩定建筑邊坡及滑坡進行治理,對尚未形成滑坡的不穩定邊坡及原擋土墻局部有不同程度的裂縫,但尚未完全破壞,可充分利用原有的重力式擋土墻,進行加固補強,增加斜坡坡面的護坡措施;另一方面,對已形成的滑坡采用支擋及錨固措施,增加斜坡坡面的護坡措施。該工程安全等級為二級。該邊坡無穩定地下水位,不考慮地下水作用;地震設防烈度為6度,不考慮地震作用;地面荷載:堆場按60KPa均布荷載設計,道路按20KPa均布荷載設計。格構錨索及抗滑樁設計參照《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T0219—2006)對工況的設置和安全標準要求執行。該工程邊坡無穩定的地下水位,防治工程基礎持力層沒有液化土層,因此,不設地下水工況。地震設防烈度為6度,不考慮地震作用。工程設計校核按下列工況及安全系數:校核工況Ⅲ:自重+暴雨滑動安全系數:≥1.05,抗傾倒安全系數:≥1.2,抗剪斷安全系數:≥1.3。

3.邊坡穩定性分析

3.1邊坡整體穩定性評價

建筑場地位于緩坡地段,邊坡整體分為兩段,一段是原煤堆棚下方的滑坡體及局部發生溜滑的邊坡,長度約300m左右,高度小于16m,另一段是石膏及混合材料堆棚外側的擋土墻高邊坡,長約140m,高度3.5m~13.5m。人工邊坡形成前,原自然地形坡向142°,坡角10~20°,巖層傾角6~10°,根據巖土參數計算并與相鄰地形地貌類比分析可以確定原斜坡屬穩定斜坡。

3.2邊坡分區穩定性定性評價

據地勘報告,A區邊坡坡頂堆棚圍墻外側附近地表出現窄淺裂縫,堆棚北側圍墻發生拉裂,坡腳老廠公路擋墻北段發現裂縫,南側無變形跡象。從A區邊坡變形跡象推測:A區邊坡目前處于變形初始階段,邊坡從北到南整體處于欠穩定~基本穩定狀態。B1區邊坡已經形成滑坡,B2區邊坡已滑塌,如回填恢復公路后,則邊坡處于不穩定狀態;B3區邊坡高差小,平緩且無明顯變形,處于基本穩定狀態。C區高填方邊坡地表僅發現明細小裂縫,堆棚外側擋墻出現水平及垂直裂縫,從C區邊坡變形跡象可判斷:C區邊坡處于欠穩定~基本穩定狀態。若不對邊坡采取防治措施,一旦碰上長時間降雨或強降雨,造成邊坡土體飽水、邊坡裂縫充水,A區邊坡可能失穩,B1區邊坡可能再次滑動,B2區滑塌范圍可能進一步擴大;隨著堆棚荷載的增加,或其它不利因素影響下,C區邊坡擋墻存在失穩的可能。

4.邊坡治理工程設計

針對不同邊坡形態、地層情況、滑塌程度、荷載情況等特點將本工程的邊坡共分為A1、A2、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4共10個區域。具置及治理措施如下:A1、A2區位于原煤堆棚外側老廠公路上方之間的邊坡,在原條石擋墻墻面施作錨索格構進行加固支護,原條石擋墻上方自然坡面采用錨桿格構護坡。B1、B2、B3區位于石灰石堆場外側老廠公路上方之間邊坡,老廠公路內側先修建錨拉樁板式擋墻,至設計標高后,再將邊坡回填至設計坡面,回填后的坡面采用錨桿格構護坡。待B1區支護結構完成后再進行石灰石堆場外側道路路面的恢復。B4區位于B1區老廠公路外側滑塌坡面,在老廠公路外側老土上修建條石擋土墻后再恢復該段滑塌的老廠公路路面。C1、C2、C3、C4區位于石膏及混合材料堆棚外側高擋墻邊坡,設計在原擋土墻墻面施作錨索格構進行加固支護,確保堆棚安全使用。設計主要治理措施包含:錨拉樁板式抗滑樁、預應力錨索、錨桿、格構、漿砌護面墻、漿砌石擋土墻及排水溝等。

5.設計驗算

針對各區不同治理措施,采用理正巖土計算軟件(6.5版)進行設計校核。該地區抗震設防烈度為6度,因而不進行地震工況的校核,只按工況Ⅲ進行設計校核,其計算結果如下:A1、A2區以地勘報告1-1’剖面的地質情況對錨索格構及錨桿格構護坡的穩定性進行校核,在暴雨工況下,抗滑安全系數為1.1。B1區以地勘報告2-2’剖面的地質情況對Ⅰ型錨索抗滑樁進行校核,抗滑安全系數1.1,抗傾覆安全系數1.3。樁身設計配筋量大于計算配筋量,擋土板設計配筋量大于計算配筋量。B2區以地勘報告5-5’剖面的地質情況對Ⅱ型錨索抗滑樁進行校核,抗滑安全系數1.1,抗傾覆安全系數1.3。樁身設計配筋量大于計算配筋量,擋土板設計配筋量大于計算配筋量。。C區以地勘報告7-7’剖面的地質情況對錨索格構進行校核,整體穩定安全系數為1.43。錨索格構結構驗算按彈性地基梁校核,設計配筋量大于計算配筋量。

6.邊坡監測

由業主委托具備相關資質的監測單位編制詳細的監測方案,應包括監測項目、監測目的、測試方法、測點布置、監測項目報警值、信息反饋制度等,分別對施工前、施工中、施工后三個階段實施監測。根據監測結果即時掌握邊坡變形情況,針對可能發生的險情即時采取相應的應對措施。

7.總結

邊坡治理應建立在詳實的地質資料基礎之上,由于場地地質情況復雜,勘察資料有限,邊坡治理設計應該是一個動態的過程,隨實際地質情況及施工情況的變化進行及時調整、修改、補充。

作者:張旭 肖勇軍 單位:建材成都地質工程勘察院

參考文獻

篇3

關鍵詞:土質邊坡支護工程;復雜地質;安全事故;道路工程;建筑工程;城建工程 文獻標識碼:A

中圖分類號:TU418 文章編號:1009-2374(2016)28-0095-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.048

土質邊坡支護工程是當前道路、建筑、城建施工工程中重要的一項工程,其主要目的是對各項工程涉及的邊坡進行硬化處理,達到固定作用。目前針對砂卵石層、松散人工填土、淤泥層、流砂層等土質以及存在水害的邊坡,主要方法是利用土釘、錨桿等材料和二次注漿、千斤頂壓入鋼管土釘等工藝措施,對邊坡進行穩定性施工。治理存在水害的邊坡首先應查找水源所在,然后根據實際情況進行處理,主要方法有濾、擋、排、堵、抽等。下面本文對幾種特殊情況進行逐一分析探討。

1 邊坡支護技術簡介

實際上,邊坡支護技術既是一門實踐性的學科,又是一門經驗性的學科,同時多數支護工程屬于臨時性的,因此需要在成本上采取有效措施達到節約的最好效果。邊坡支護技術也有其基本的要求和起碼的標準,也就是必須具有安全性、可靠性、經濟合理性、施工便利性等。在日常的土木工程建設中,邊坡支護技術十分常用,在不同的施工情況下,支護技術也不盡相同,比如要想邊坡的側面更加穩定,我們可以利用水泥土墻作為輔助支護,使用錨桿支護,它較適用于高度在6m以下的基坑;又如在某些特殊環境中,比如在部分特性土質內,我們可以采取土釘支護的方式,值得注意的是,土質內的水位應保持適中位置,不能過高,較適用于高度在12m以下的基坑。

2 土木工程中邊坡支護技術的應用

2.1 邊坡支護方案探討

2.1.1 我們要結合土木工程的實際情況制定一個具有可操作性的邊坡支護方案,這樣才能確保邊坡支護技術順利施工。筆者以A土木工程為例,在此分析邊坡支護技術的方案。按照相關技術要求,該工程在支護方面主要采用了土釘支護的方式,并且要求對支護的保護強度必須達到一定的標準,土釘的深度也不能忽視,要求施工人員必須嚴格按照相關規定進行。

2.1.2 逐一針對成孔的位置進行標記編號,從而有利于快速識別,促進施工效率的提升。

2.1.3 設計拉拔試驗。實際上,要想檢驗土釘打入土內的實際效果如何,我們應當交給第三方來處理,這樣才能確保土釘具有較為充足的強度。

2.1.4 對注漿的比例進行科學分析和合理規劃,尤其是對外加劑的用量要注意分量,該工程方案中主要采用了重力灌注的方式,有時也可采取補漿的方式。

2.2 基坑開挖

我們知道,基坑開挖是邊坡支護的一項基礎和前提。這是由于基坑在開挖時容易造成土層的破壞,繼而增加了開挖難度,特別是在開挖后期變形、位移等問題就會出現。因此基坑開挖要堅持分區原則,以此來確保分區基坑平衡開挖后能夠順利地進行下一分區的基坑作業。某土木工程就注意到這一點,在基坑開挖開槽后就立即進行了支撐,支撐馬上開挖,同時堅持了分區原則,避免超過基坑原本的設計量。

2.3 地質監測

地質監測的主要作用是排除土木工程施工中的不利地質影響,確保土木工程處于穩定的狀態,不至于變形。在對基坑進行施工的過程中,更需要強化地質監測,通過地質監測所獲得的數據來合理安排邊坡支護施工。值得注意的是,這能夠使地質監測起到極好的監控作用,使我們的施工人員在最短時間內查看地質變化情況,進而有針對性地提出施工方案改進意見,這樣才能真正提高邊坡支護技術的水平,使其更快地適應土木工程的環境。

3 土質邊坡支護工程中幾種特殊情況的處理

筆者在此所講的特殊情況,主要是指在施工時經常遇到的復雜地質條件以及各種自然災害問題等情況,下面進行分類介紹:

3.1 復雜地質條件

在我們的土質邊坡支護工程中,特殊情況中的復雜地質條件主要包括人工或砂卵石層、機械填土層、流砂層以及淤泥層等問題。對于回填土,它具有土質松散、雜物多、成孔困難、邊坡自穩能力差、容易塌孔等問題,在此情況下多數都選擇使用錨桿,最后再對局部進行土釘施工。我們都知道,錨桿成孔需通過調整錨桿的長度以及其角度進行解決,并且暫時的邊坡支護也須用土釘進行施工。另外,由于土質存在易出現飽含水、松散等情況,以致無法有效進行人工鉆機成孔。因此,一方面,我們可以用鋼架管或者鋼管成孔,此時須注意要在鋼管的周邊按合理的布置方式鉆出排漿用的小孔,接著在小孔上部焊接一些羽翼保護帽,如此一來就可以使鋼管在成孔時不被泥土所堵塞;另一方面,我們可在鋼管的頭部焊接一些有用的錐型頭,遇到硬錘無法進入時,我們就可以使用人工方法,用管鉗來轉動鋼管,以達到我們所要求的孔深,此時也許很多人都會產生質疑――這根鋼管是否需要拔出?筆者認為,此處的鋼管并不需要拔出,我們可以把它直接作為土釘或錨桿體。在開展注漿工作之前,我們可用BW-150/50往復泵對鋼管進行沖洗,把所有的注漿孔沖開,然后再用該泵進行高壓注漿,此時的漿液會沿著四周的小孔排出,繼而擠壓進入土體,使得桿體與土體凝結成一個整體。若遇到土體邊坡自穩性能較差的現象,我們就需要高度注意,不能采取先修坡面再打入鋼管的施工順序,相反,我們可以在修整坡面之前排管入土,至注漿結束之后把坡面修整到要求的坡角,最后做掛網噴砼工作。這樣才能較好地滿足支護參數要求,達到快速穩定邊坡以及保護邊坡穩定安全的目的。

3.1.1 砂卵石層支護處理措施。顧名思義,砂卵石層即土體里面含有諸多卵石,在支護工程中,不容易鉆孔,很容易發生坍塌和崩落。砂卵石層的處理方法與人工填土的程序和重點基本一致,倘若遇到鋼管無法正常排入的問題,我們應當靈活地借用千斤頂進行壓入。

3.1.2 流砂及淤泥質土支護處理措施。該類型土質的主要特點是含有的水量較大,土質相對較軟,呈現出流塑或軟塑的狀態,一般的錨桿或成孔置土釘的方式方法難以有效實施,并且邊坡的穩定性非常的差。因此對該類型土質處理的方法也相對復雜,主要包括兩種:第一是在鋼管中排入成孔注漿,這與上述論述方法基本相同;第二是利用機械鉆入用套管保護成孔,當成孔達到足夠深度后再對錨桿桿體進行埋置處理,在注漿的過程中我們要堅持七字方針:“邊拔套管、邊注漿。”這樣的注漿方式能使其順利地從桿體底部排出,有利于套管內的泥水被擠出,確保砂漿保持足夠的強度。在實際施工中,因為該類型土質非常容易發生坍塌,一旦拔管則很有可能發生垮孔造成部分區域無砂漿的現象,因而建議實施第二次注漿。需要說明的是,在實施第一次注漿的時候,PVC管的底部應當盡量保持封閉,注漿結束并且套管完全拔出之后,暫停5個小時左右,再實施第二次注漿。倘若短時間內進行第二次注漿,其漿液無法形成足夠的壓力擠開坍落的土體;相反,如果時間過長也不可行,這是因為漿液發生凝固會產生強度,導致無法進行二次注漿。總地來說,無論水泥漿液內有沒有添加劑,都應當按照其終凝結束時再實施第二次注漿時機相對更為合適。

在支護工程中,還應當盡量保持邊坡的穩定,主要方法是:在對邊坡實施挖掘過程中,應減少每次挖掘的深入,每挖掘1m左右即對已挖的部分進行支護,然后再繼續下次挖掘。同時在設計時,也應盡量考慮將挖掘的范圍擴大,盡量增大放坡量。另外,遇到處理難度較大的復雜土質時,還可以采取超前支護的措施。

3.2 水害

為什么要強調水害的處理,這是因為水害在引起土體滑坡中占有較大的比重,且也是支護工程中容易忽略的部分。具體而言,就是實施支護工程的錨桿或土釘主要是利用土體受拉反作用力,實現加固功能,但當土體受到水害侵害時,錨桿或土釘與土體的黏結強度就會被削減,造成抗拔力無法抵擋住土體的下滑,造成坍塌,這也是為什么在雨水季節容易發生土體滑坡的原因。

治理水害關鍵在于治理水源,這是在支護工程領域達成的共同認識。對于水源的查找,一般采取順藤摸瓜的方式進行,當查找到水源后,應當結合具體情況,對其進行治理。當需要永久固定邊坡時,則應當找到水源,堵住去處或引流到其他土體,比如挖掘排水溝,避免流水滲入土體。針對工程施工要求和具體環境實際,采取合理、科學、節儉等措施,對水害進行治理,一般都能夠達到止水的目的。

4 注意事項

4.1 方案

在設計施工前應全面對工程涉及區域的土體進行勘察和了解,盡量選擇到每一處現場進行調查,掌握第一手資料,并結合實際情況制定施工方案,避免由于前期工作不到位造成的后續施工增加或土體坍塌安全事故。

4.2 監測

土質邊坡支護開始施工后,應在附近高點選擇幾個觀測點,對施工過程中的土體進行隨時監測,有條件的可采取在土體中放置應變觀測器的方式進行監測,一旦發現有任何危險信號,果斷采取措施,避免發生安全事故。

4.3 速度

速度要素在土釘或錨桿施工時尤為重要,須快,且要盡量減少邊坡土體發生水平位移等不良現象,這樣的支護工程穩定性才越好,因此建議首先施工土釘,因為土釘施工速度相對更快。

4.4 質量

嚴格控制施工程序,該事前試驗的必須試驗后再施工,盡最大可能減少隱患。

5 結語

綜上所述,在支護工程施工中應嚴格管理設計、施工、監測等各個環節,遇到土質復雜、水害等特殊問題時,根據實際情況及時做出有效處理,避免事故發生。

參考文獻

[1] 蔣續平.土質邊坡支護工程中幾種特殊情況的處理

[J].湖南地質,2002,(1).

篇4

[關鍵詞]巖質邊坡支護;板肋式錨桿擋墻;逆作法

中圖分類號: C93 文獻標識碼: A

Lessons learned from recent three construction accidents on rocky slopes

WangChen

CCDI international design and consulting (Shenzhen) Co., Ltd. Chongqing branch

Abstract:The lessons of three accidents that took place in the construction of supported rocky slopes are reported. The project overview, original design, cause of the each failure and the post-failure remediation measures are descried in details.

Keywords: Supported rocky slope; ribbed-plate-assembled-rods anchored retaining wall; inverse construction

0引言

在山地地區,較為平坦的建設用地尤為匱乏,大量建設項目用地均或多或少含有邊坡或與之相接,使得邊坡開挖與支護成為山地地區結構設計與施工的常有內容。而因地產開發建設周期緊張,邊坡現場施工往往不能嚴格按照設計文件要求進行,不少建設、監理單位對此也疏于監管,導致近年來邊坡工程事故頻發,輕則財產損失、工期延誤,重則人員傷亡、追究法責。本文對筆者所經歷過的幾次典型邊坡項目工程事故與處理進行詳盡介紹,分析事故原因,提出處理方案,給出總結建議,以期對類似工程的設計與施工提供參考和幫助。

1重慶某濱江住宅區項目巖質高邊坡塌方事故處理

1.1工程概況:

該邊坡最高高度15.7m,為高邊坡。根據地勘報告分析:邊坡巖性主要為泥巖,局部有砂巖,中風化巖體類別為Ⅲ類,采用赤平投影分析,該邊坡為順向坡,其穩定性主要受巖層結構面控制,經計算,邊坡穩定系數0.815,邊坡不穩定,直立開挖邊坡可能沿巖層層面產生滑塌。地勘報告提出:巖體破裂角取38°,邊坡巖體等效內摩擦角取50°,建議采用放坡處理方案,坡率取1:1.3,若無放坡條件,建議采用板肋式錨桿擋墻進行支擋,錨桿擋墻施工采用逆作法,分級分段施工。

1.2設計方案:

該處邊坡無放坡條件,故采用板肋式錨桿擋墻,巖石側壓力以巖體等效內摩擦角按側向土壓力方法計算,各計算參數均取地勘報告建議值,并強調應采用“逆作法”分級分段并跳槽施工。

1.3事故回放:

在挖方過程中,坡頂上部出現裂縫,并于不久后發生一次小型垮塌;后停工觀察一段時間后,繼續挖方,導致裂縫逐漸增大并最終發生一次中型塌方,無人員傷亡,現場施工支架被破壞。

1.4原因分析:

事發后,業主單位迅速組織市內巖土、地勘方的專家與設計、施工、監理各方的項目負責人組成事故處理小組開展工作。根據現場人員對項目施工情況的回顧描述與書面記錄,相關各方一致認為產生該垮塌事故的主要原因為:①該邊坡穩定性受巖層結構面控制,而現場開挖臨時坡率較大,施工過程中未嚴格按照分段跳槽、逆作法施工;②施工期間正值春夏季節雨水較多,層面間的軟弱夾層被雨水浸泡后迅速軟化,從而造成邊坡滑體沿巖層結構面順層滑塌。

1.5處理方案:

經對現場情況進行仔細分析后,設計方提出改用樁錨支擋結構體系[1],如圖1所示。并按如下措

圖1樁帽結構體系切坡施工順序

施進行處理:

(1)在坡底危險區域設置顯著標志并安排專人值守,以保證坡下人員活動安全;

(2)清除尚未塌落但已與母體分離的孤石危巖,并在坡頂做好監測和排水工作,防止可能發生的后續塌方;

(3)在保留坡腳巖體、維持邊坡穩定的同時,優先施工豎樁,待豎樁澆筑成型后再從上至下分層施工錨桿;

作者簡介:王晨,本科,工程師,國家一級注冊結構工程師,Email:.cn。

(4)在將上部巖體支擋穩定后,再對坡腳巖體按逆作法施工,分段開挖的同時分級制作錨桿直至邊坡底部;

(5)從邊坡臨空面向巖體內開槽,綁扎擋板鋼筋并澆筑成型,完成施工。該方案經事故處理小組審議,由各方討論后一致通過。該擋墻早已完成施工,竣工后情況穩定。

1.6總結建議:

(1)邊坡工程實際情況復雜,必須具體情況具體對待,設計方應尤其重視設計交底,將設計思路與注意事項向建設、施工、監理等單位詳細闡明,勤跑工地,當發現不利征兆時應及時作出預判處理。

(2)施工技術方案應在認真領會設計意圖的基礎上制定,對于危險性較大的分部分項工程(如高邊坡、深基坑)尚應編制安全專項施工方案,并提交專家論證通過后嚴格實施。

(3)當地勘報告揭示或現場開挖發現巖層間存在軟弱夾層時,應重點關注并減輕降水對巖質邊坡穩定性造成的不利影響。

2重慶某山地溫泉項目巖質邊坡塌方事故處理

2.1工程概況:

該邊坡最高高度12.1m,由赤平投影圖分析可知,邊坡傾向與巖層傾向反向,為逆向坡,對邊坡穩定性影響小;裂隙J1、J2均與邊坡傾向呈大角度相交,大于30°,對邊坡穩定性影響小;但巖層層面與裂隙J2的交線與邊坡傾向呈小角度相交,小于30°,對邊坡穩定性不利,易形成楔形體崩塌掉塊破壞,但傾角較緩(僅39°),垮塌可能性較小。詳見圖2。

圖2 含擬建邊坡位置的赤平投影圖

注:當夾角≥30°時,邊坡穩定性由巖體強度控制。

根據邊坡不同高度,建議采用重力式擋墻、錨桿擋墻進行支護。

2.2設計方案:

高度較低部分邊坡采用重力式擋墻,高度較高部分邊坡采用板肋式錨桿擋墻,巖石側壓力以巖體等效內摩擦角按側向土壓力方法計算,各計算參數均取地勘報告建議值,并強調應采用逆作法分級分段施工。后經建設方要求,為保證擋墻完成立面效果一致,將原設計為重力式擋墻的部分亦改用板肋式錨桿擋墻。

2.3事故回放:

邊坡在錨孔鉆進過程中,發生局部垮塌,幸未傷人。現場施工支架被破壞,垮塌巖體尚未處理,其余部分仍存在下滑可能。

2.4原因分析:

經施工、監理、業主單位對現場施工情況的描述與記錄,與會各方均認為產生該垮塌事故的原因有三:①實際施工時因場地原因產生放線誤差,導致邊坡實際走向發生改變,與裂隙J2的夾角已接近(甚至部分區段已小于)30°,邊坡穩定性實際上已由裂隙J2產生的巖石壓力控制。詳見圖3。

圖3 含實際開挖邊坡位置的赤平投影圖

②施工過程中未按照分段跳槽逆作法施工,而是采用大型機械一次性開挖到坡底,甚至有局部巖體呈懸空狀態,從而造成上方巖體突然塌方;③為提高鉆進速度、減少鉆頭損耗,錨桿鉆孔中大量采用水鉆,水浸入巖層內部,使邊坡設計參數明顯降低,更加劇其不穩定。

2.5處理方案:

(1)清除有垮塌危險的巖體,做好邊坡坡頂監測和應急預案,一旦發生險情,現場人員應盡快撤離、避免傷亡;

(2)已垮塌邊坡高度較低,且已不宜進行鉆孔施工,故改用重力式擋墻;

(3)對較高部分邊坡,仍沿用板肋式錨桿擋墻進行支護。因現狀已不具備采用逆作法的施工條件,故采取按穩定坡率分臺堆積沙袋的措施反向加載,先保證邊坡穩定,再模擬逆作法的施工條件進行分級施工;

(4)支護設計中將側向巖石壓力按外傾軟弱結構面公式進行復核,取較大值,破裂角取裂隙J2的視傾角,并適當增加錨固段深度;

(5)將水鉆成孔改為干鉆成孔,以減少滲水對巖體內部結構的不利影響。該擋墻目前已完成施工,竣工后情況良好。

2.6總結建議:

(1)將赤平投影圖中裂隙或外傾結構面與邊坡走向的夾角控制范圍適當擴大,即:考慮到地勘野外作業誤差(雖誤差允許值有限,但不排除個別實際誤差較大的情況)、地形復雜與施工偏差等因素,將控制夾角擴大到35°:將與邊坡走向間夾角小于35°的裂隙或外傾結構面均認定為可能滑動面,按照幾種破壞模式分別計算巖土壓力后取包絡值進行設計[2]。

(2)嚴格按照逆作法進行錨桿擋墻的施工;

(3)對于強度較低巖層,盡量采用干鉆工藝,避免水鉆工藝對巖層的侵蝕與軟化。

3重慶某公園地產項目巖質邊坡超開挖處理

3.1工程概況:

該項目背靠一山頂公園,與公園接壤一側的用地紅線位于半山腰,為使建設用地較為平整,需將山腰以下部分山體作適當挖除,從而形成高約10m的巖質邊坡。

3.2設計方案:

因巖質邊坡完整性較好,無外傾結構面與順層裂隙,根據地質勘察報告建議,采用板肋式錨桿擋墻進行支護。

3.3現場情況:

由于場地巖層埋深較淺,開挖困難,故土石方平場時采用埋藥爆破和大機械開挖,造成擬施工擋墻背后巖體被超開挖,超出設計定位線(即用地紅線)近2米,為不超紅線,必須對該情況予以處理。

3.4問題分析:

(1)由于該部分巖體已被挖除,無法實施鉆孔和注漿工序,故該部分錨桿無法形成錨固體,并造成錨筋外露;

(2)如采用拋填,則填料的自由下落與自重下沉,除對錨桿施加一個彎曲荷載外,錨桿下部的土體將脫離錨桿而使其懸空,錨桿自身自重也將產生彎曲,這些不利因素均將影響錨桿的受力性能;

(3)此時擋墻受力情況近似于平行墻間填土,由穩定直立的巖石坡面與擋墻的肋柱-面板形成兩道近似平行的剛性墻,其相互距離在庫侖破裂面范圍內,其土壓力屬于靜止土壓力,與按照古典土壓力理論計算出來的土壓力在分布及總值上都完全不同,不能保證原設計計算合理與結構安全。

3.5處理方案:

(1)要求現場向設計方提供超開挖的準確距離測定值;

(2)按照平行墻間填土理論對錨桿、肋柱、擋板進行驗算或修改;

(3)對該部分外露錨筋采取防腐處理和保護措施:a.防腐處理:對外露錨筋采用除銹、刷瀝青船底漆、瀝青玻纖布纏裹防腐,其層數≥ 2層;b.保護措施:在錨筋所在位置澆筑素混凝土肋板,即:沿每列錨筋伸出方向,開挖一道深度≥300mm、寬度 300mm的基槽,再沿每列錨筋豎向分布方向澆筑一道厚度為 200mm的 C20素混凝土肋板。肋板至少應嵌固于完整巖層標高下 300mm,肋板頂標高為每列錨筋最上面一排之標高再往上 200mm標高處。填土時在肋板兩側同時回填,以保證肋板結構安全和避免出現裂縫;

(4)若現場實施(3)條措施存在一定困難,也可增加錨桿抗彎剛度(如采用直徑≥300mm的錨桿,主筋沿周邊配置),以承受因填土出現的彎曲應力,并設置一定的斜向支撐,防止撓曲破壞,且在填土施工時仔細夯實錨桿下部填土,最好在上下錨桿間采用片石碼砌,防止沉降。該擋墻目前已完成施工,竣工后情況良好。如圖4所示。

圖4巖質邊坡超開挖部分處理方案示意圖

3.6總結建議:

(1)平場施工應盡量按照平場圖范圍線進行,當臨近外邊界時,應注意控制爆破藥量、采用小機械開挖,力爭避免超開挖。

(2)當現場無法避免超開挖時,應及時告知設計方,由其根據實際情況重新確定計算模型,采取整改措施以滿足受力需要。

4結語

通過以上實例我們可以得出以下幾點體會:

(1)任何一個人為的疏忽和麻痹都有可能成為引發工程事故的原因,而邊坡失穩垮塌所呈現出的突發性要求我們必須以嚴謹的作風和端正的態度來對待每一項工程。

(2)對設計意圖領會不準確、未嚴格按照設計圖紙施工是造成巖質邊坡工程事故的主因。表面上“簡潔、高效、節約”的施工方案,卻因違背設計原理而極易導致額外的工期延誤與成本花費。

(3)事故發生后的迅速處理與妥善整改對于防止后續事故發生非常重要,而這有賴于對事故發生原因進行及時、全面、準確的分析與判斷。

本文囿于筆者從事工程類型與工作經驗所限,僅對巖質邊坡支護工程事故分析與處理作以上例舉,其中若有觀點不成熟之處,還望各位專家讀者指出為感。

參考文獻

篇5

水利工程中高邊坡開挖和支護工程施工技術的實際應用工作進行詳細探討。

【關鍵詞】水利工程;高邊坡;開挖;支護;施工

水利工程與人們的生產生活息息相關,是利國利民的重點工程之一,對于我國經濟增長和社會發展都起到極其重要的作用。人們在日常生活中的很多用水都是通過水利工程進行提供的,農業生產需要大量的灌溉用水,各類工廠進行生產用水,都需要水利工程的參與。水利工程在實際應用過程中還能夠用于發電,為城市提供大量的電力資源。因而水利工程在我們的生活中發揮著重要作用。眾所周知,我國人口數量眾多,對于水資源的需求量極大,而現實狀況卻是,水資源是有限的,如何將有限的水資源發揮其真正的效用和價值,是水利工作者一直在努力思考的問題。進行水利工程的建設將會對改善水資源的合理配置情況產生重要影響,因而需要不斷加強對于水利工程建設施工的重視程度。保證水利工程建設施工中的工程質量,將會對周圍居住群眾的生產生活提供重大的便利條件,而水利工程中高邊坡的開挖和支護工程的施工技術對于水利工程的整體工程質量具有重要意義。

1. 做好水利工程中高邊坡開挖和支護工程施工技術的準備工作

社會經濟的發展促進了水利工程建設施工的發展,同時,現代社會的發展進程的加快對于水利工程的建設施工提出的要求也在逐漸增加。保障水利工程建設施工的質量,需要做好水利工程中高邊坡開挖和支護工程施工技術的準備工作。做好水利工程建設施工中的高邊坡開挖和支護的相關準備工作,能夠保證水利工程整體施工工作的順利開展。認真做好水利工程周圍環境的勘察工作,包括其中的氣候環境、地形地勢、水文條件、地質環境等等,分析水利工程周圍環境可能造成的眾多影響。在進行水利工程建設的具體施工之前,要認真研究施工設計的圖紙,把握水利工程的各項施工環節,對實際施工中的需要使用的各項技術進行熟練掌握,為施工過程中掌控全局做好前提準備工作,對于施工中可能遇到的一些情況進行分析,尋找解決方案。在進行水利工程施工的道路周圍做好布設工作,為施工過程中的施工材料、施工廢渣運輸做好準備,為各種物質進行運送提供道路交通上的便利條件。加強施工人員的管理工作,增強施工人員的施工技能和安全意識,同時還要加強各種施工設備的監管工作,保證各項施工設備都能夠在水利工程的建設施工中正常運轉[1]。

2.做好水利工程中高邊坡開挖和支護工程施工技術的實際應用工作

2.1水利工程中高邊坡開挖技術的應用

高邊坡對于水利工程的整體建設施工具有重要意義,做好高邊坡的開挖工作,將開挖技術良好應用到水利工程當中,會對水利工程的整體施工質量以及實際情況下的正常運行起到重要作用。在進行對于水利工程的高邊坡開挖技術的應用工作時,需要進行一定的清理工作。清理工作主要針對高邊坡上表面生長的一些植被以及垃圾進行清理,同時還要注意到對植被

盡可能地保護。水利工程中高邊坡的開挖工作中一道重要工序是進行土方的開挖。在進行開挖土方工作之前,設置一定的截水溝,避免下雨時沖刷開挖過的邊坡。土方開挖要遵循從上到下的順序進行,既能夠將水利工程區域內部存在的地表水進行排放,又能夠將施工過程中因為雨水沖刷而導致施工質量不合格的概率降低。眾多水利工程進行高邊坡開挖時采取先進行植被清理,再是土方開挖,最后是石方開挖的順序流程[2]。石方開挖在水利工程高邊坡的開挖工作中占據很大一部分比重,它主要針對水利工程中左岸壩肩、右岸壩肩和河床進行主要的石方開挖工作。對于左岸壩肩進行石方開挖工作時,需要采用特定的機械設備分層進行開挖,避免在實際施工中出現巖體結構破裂進而導致工程安全問題的現象。對右岸壩肩進行石方開挖時,大致是和左岸壩肩一樣的,需要引起關注的是,通過自卸車將廢棄的材料和殘渣運送到水利工程上游的棄渣場地,是一項必須要進行的工作[3]。對水利工程大壩河床基坑石做好石方開挖工作需要采用自上而下全徑向的順序進行施工。從大壩中部的下游一側開始進行,在這個部分進行先鋒槽的開挖,然后再對該部位的上下游分別進行擴挖,在徑向擴挖工作完成之后,最后通過事先完成的先鋒槽作為一個臨空面,再進行梯段爆破的開挖施工。在對水利工程進行高邊坡的開挖工作時,要能夠根據一定的施工順序有步驟地進行,防止因為工序的錯誤而導致開挖工作沒有起到應有的作用和效果[4]。

2.2水利工程中高邊坡支護技術的應用

水利工程高邊坡的支護施工對于水利工程整體施工的效果具有重要意義,因而要對支護工程整體施工的全過程做好嚴格的質量控制和管理工作。針對支護工程施工前期準備工作、施工進行當中的工藝處理以及施工后的檢查和驗收工作,都要將質量控制作為施工人員的工作重點,為后續工程的整體施工做好前提準備條件[5]。做好支護工程的前期準備工作,為后期工作的順利開展提供必要準備,是施工過程中的一個重要環節,包括實地勘測施工場地的地質、地形等各種環境狀況,將施工環境與支護施工的要求相結合,最終形成一個較為完備合理的施工方案,為整體施工工作的進行起到總體指導作用。具體負責施工的工作人員需要對于施工中的各個環節都有所了解,認真研讀施工技術規范,對于施工過程中要求的各項細節和實際施工中需要的各項施工工藝都能夠掌握,在施工過程中還能夠根據具體施工中的情況進行處理解決。針對施工中可能遇到的各項突發狀況要在具體施工之前做好必要的了解工作,將那些潛在的問題及時解決掉,避免影響施工中的總體進度。錨噴支護是進行支護工程的一個重要方面,想要做好該項技術工作,需要將錨噴支護中使用的合理參數進行確定,做好施工中的檢查工作[6]。

總結

高邊坡的開挖和支護工程的施工是整個水利工程施工結構中的重要組成部分,對于水利工程的整體的施工質量具有起到至關重要的影響。因而做好水利工程中高邊坡的開挖和支護工程的施工工作就顯得尤為必要。將水利工程中高邊坡的開挖和支護工程的施工技術切實應用到實際施工中,將會大幅度提高施工質量,促進水利工程的良好運行。做好水利工程中高邊坡的開挖和支護工程的施工工程的質量控制和管理工作,才能夠保證該項工程的質量安全,為增強水利工程防水治水的功能起到積極的促進作用。

參考文獻:

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[3]王朋輝,韓曉燕,孫建新. 水利水電施工工程中邊坡開挖支護技術分析[J]. 科技資訊, 2012(4):133

[4]程光磊,孫營. 水利水電施工工程中邊坡開挖支護技術分析[J]. 黑龍江科技信息, 2013(27):172

篇6

關鍵詞:高邊坡支護;數值分析;安全系數;有限元計算

Abstract: The high slope support structure safety is a less studied problem, the unreasonable design will bring the geological disasters of landslide. This paper takes a mountain building support for high slope stability as the research object, analysis software for FEM numerical calculation, results of safety factor is greater than the specification and engineering safety requirements, to provide reference for similar engineering design.

Key words: high slope support; numerical analysis; safety factor; finite element method

中圖分類號:TU94+2文獻標識碼:A文章編號:

引言

在山地做建筑施工會出現高邊坡支護結構的基坑工程,這種支護結構由于既要承擔基坑開挖的土體壓力和邊坡支護的穩定性要求,有著較為復雜的作用機理。國內對此相關的工程實例設計還不是很充分,常用和傳統的巖土工程設計軟件由于不能考慮土和結構的接觸作用,土的應力和位移分布也做了很大的簡化,而有限元數值分析的軟件的出現為類似的設計提供了解決方案的基礎。本文擬采用有限元數值分析軟件進行高邊坡支護結構的計算與分析,從而為工程實際提供幫助和參考。

1.工程設計

擬建建筑為1棟25層高層住宅,該地段場地標高南高北低,南側高差約為30.85m,北側高差只有11.0m,故南側將形成一高度達到30.85m的高邊坡,并且在邊坡頂部9米左右有一棟6層高的民房(天然基礎)。根據經驗和工程要求,我們巖土工程師初步設計在基坑底部至12米高采用 1.4m@2m支護樁并配合預應力錨索做支護結構,基坑中間12米段采用預應力錨索與噴射混凝土做支護,在頂部6米段存在一現有擋墻,支護結構剖面如圖一所示。

圖一

由于基礎的軟件比如理正和啟明星以及GEO-SLOPE無法處理支護樁與錨索在一起作用的支護坡面穩定性計算,而本工程中的剖面的設計有必要進行抗滑穩定性計算,所以我們采用有限元數值軟件對于此種工況進行分析。

2.計算原理

整體穩定性驗算采用圓弧滑動法(瑞典條分法)分析邊坡的穩定性。根據土體極限平衡理論,假定破壞沿土體內某一確定的滑裂面滑動。依據滑裂土體的靜力平衡條件和摩爾-庫倫破壞準則可以計算該滑裂面滑動的可能性,即安全系數的大小,然后選取多個可能的滑動面,用同樣方法計算出穩定安全系數最小的滑動面,保證此種情況下土體滑動穩定性滿足要求。計算采用水土合算的總應力法計算該圓弧滑動穩定性。相應的土體抗剪強度指標為固結不排水(快)剪指標。同時在開挖之前采取降水和防滲措施,故計算上不考慮水的滲透壓力。

整體穩定性驗算采用有限元強度折減系數法分析邊坡的穩定性。MIDAS/GTS的邊坡穩定分析采用了強度折減法,即不斷折減剪切強度(c, φ)值直到不收斂。將不收斂時的折減系數作為安全系數。對邊坡穩定分析非常有效,并可以為現場監測提供較為準確的結果。

3.數值計算

3.1模型用軟件

計算采用的軟件為北京MIDAS公司的大型有限元計算程序MIDAS/GTS2.5.0版本。

3.2土力學參數

計算剖面主要為②2粘土和強風化灰巖,所以數值分析中的取值參考下表

3.3 網格劃分

巖土材料采用高階平面應變單元模擬,自由段錨索簡化為兩端的一對集中力,內錨固段錨索采用梁單元模擬。二維模型有限元網格劃分中,為正確模擬錨固體與巖體之間的界面,采用接觸彈簧系統來描述錨索、砂漿及巖體之間的相互作用關系。界面材料特性假定為理想彈塑性,采用莫爾-庫倫準則作為屈服準則。每個錨單元均允許沿軸向產生變形并發生屈服。錨單元節點與網格節點重合,錨單元與平面應變單元聯結成整體,不產生相對位移

3.4 分析條件設置(邊界與荷載)

整個模型固定底部的土體約束與左右兩邊基坑支護結構作用影響線以外的土體約束。其中底部約束整個平面的位移,水平與豎直位移同時約束,左邊土體與右邊基坑內土體約束水平位移。荷載在基坑九米范圍以內取20kp均布荷載,9m-31m有六層建筑物,取荷載90kpa均布荷載作用于土體表面。

4.計算結果

在本次計算過程中最重要的指標是安全系數,觀察計算結果圖二,我們可以看到安全系數為1.8625大于1.3的標準值。滿足規范與施工要求。

圖二 水平變形

5. 結語

該工程邊坡高度比普通基坑放坡高,因此該邊坡工程的設計應考慮特殊設計,在采用經驗類比、傳統計算方法分析的同時,采用二維數值模擬進行專題論證計算是必要的。

本次有限元計算分析了該工程某剖面二維條件下的穩定安全系數及變形、支擋結構的內力。通過計算得到如下結論,供設計參考。該剖面控制區段,計算表明,二維模型整體的穩定安全系數達到1.8625。本次計算還采用理正軟件對該巖質高邊坡的穩定性進行了分層驗算,與有限元二維計算結果基本一致。證明該設計方案合理可靠。

計算結果表明,本高邊坡及支擋結構的水平位移和豎向位移均較大,對于基坑施工控制有較嚴格要求,施工應注意支擋結構的水平和豎向位移以保證基坑工程的安全。

參考文獻

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2.陳曉平 楊光華 楊雪強等.土的本構關系. 中國水利水電出版社,2011

3.劉唱曉. 雙排樁支護在深圳某軟土基坑中的應用[J]. 廣東土木與建筑, 2011(2):22-23

篇7

關鍵詞:邊坡;支護;計算分析

Abstract: With the progress of modern society city continues to accelerate, the construction industry has made rapid development. With the typical engineering example, through to the general situation of the project introduction and support scheme analysis, elaborated on the engineering of deep foundation pit slope supporting scheme and its implementation effect, and demonstrate the feasibility of the method.

Key words: slope; support; calculation and analysis

中圖分類號:TV551.4文獻標識碼A 文章編號

一、工程概況

南方某邊坡原為坡地地貌,坡頂平坦,標高約為55.50~60.50m,有一12層建筑,筏板基礎,地下室底板底標高約為54.60m,埋深約為5m。根據規劃,在該小區圍墻外10m因建設需要垂直開挖至44.80m,在該地坪標高要再向下開挖6m作地下室。由于擬建場區地坪比現有坡頂低約10.7~15.7m,再加上開挖約6m深的基坑,導致擬建場區與現有坡頂建筑物小區之間形成上部高差為10.7~15.7m的垂直永久邊坡,下部深度為6m的基坑,總的最大垂直開挖深度約為22m。

擬形成的邊坡為永久性邊坡,坡頂10m外為12層筏板基礎建筑物,且坡頂還有一污水管,因此該邊坡無論采用何種支護方案,控制變形是首先要考慮的因素。

場地地貌屬剝蝕低丘陵、坡地地貌,山頂地形較為平緩。場地地層分別為第四系殘積粉質粘土,強風化侏羅系中統粉砂巖和中風化侏羅系中統粉砂巖,勘察期間測得地下水位埋深10.50~14.60m。

二、支護方案分析

坡體主要為坡殘積土和強風化粉砂巖,砂巖,在雨水侵蝕下,粉砂巖工程地質性質變差,軟化,崩解,呈散狀,極易發生滑坡、崩塌等失穩現象。為了保證該邊坡坡頂變形控制在允許的范圍之內,必須采用合理的設計方案支護該邊坡。如果采用抗滑樁+錨索支護,由于高度過大,作用于樁上的土壓力極大,樁斷面積較大,經濟上并不合理,且錨索為柔性結構,無法解決坡頂的變形過大的問題。通過多種支護方案的比較最終確定采用椅式雙排抗滑樁+4道預應力錨索支護結構型式,這樣有效減少圬工數量,可以將坡頂的變形控制在允許范圍之內,同時經濟上也合理。

三、結構內力分析

3.1 計算模型

本次采用的椅式抗滑樁,前排樁截面尺寸為1.5 m×1. 2 m,間距為4.5m,后排樁截面尺寸為1.6m×2.8m,間距為4.5m,前、后排樁混凝土強度為C30,兩排樁之間連梁截面尺寸為1.2m×1.2m。設計支護剖面如圖1所示。

圖1 設計支護剖面

對于該組合支護結構,抗滑樁截面剛度大,樁身的提供反力的支點中,上部4道錨索為柔性結構,而最下面一道支點的連梁靠前排樁提供反力為剛性支點,前后排樁和連梁之間為原狀土體,如此復雜的組合結構采用目前的剛體極限平衡理論難以弄清結構內力和變形情況,必須采用有限元來模擬該組合支護結構。

因此本次分別采用樁錨支護模型的“m法”和有限元法分別對比計算該復合支護結構的內力和變形情況。當采用“m法”計算分析時,后排樁身下部連梁可以模擬為剛性支撐點,如果得到該剛性支撐點的水平剛度,便可以計算出簡化為樁錨支護結構下后排樁的內力和變形,但無法計算出前排樁和連梁的內力和變形。采用有限元法,將前后排抗滑樁和樁頂連梁全部按照線彈性材料考慮,和結合土體內的錨索單元可計算出該組合結構前排樁、后排樁、樁頂連梁的內力和變形以及樁間及樁后土體內的應力和位移場。

3.2 參數取值

本工程涉及的計算參數分為“m”法樁錨計算模型所需要的參數和有限元計算所需要的參數,其中采用“m”法樁錨模型時,需要確定錨索的水平剛度系數和最下一道支撐的水平剛度系數,錨索的水平剛度系數按照下式計算:

(1)

——錨索水平剛度系數;——鋼絞線截面積;——鋼絞線彈性模量;——自由段長度;——錨索傾角。

最下一道支撐的水平剛度,考慮到樁頂連梁長度較短,變形受到前排樁頂水平變形的控制,因而該道混凝土支撐的水平剛度系數根據前排樁頂的水平承載力綜合確定,本次按照《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)所規定的單樁水平承載力公式首先計算出在樁頂變形10mm時的水平承載力,再根據該水平承載力和變形之比得出該支點的水平剛度。當樁頂變形10mm時,單樁樁頂水平承載力按照下式計算:

(2)

——樁側土水平抗力系數的比例系數;——樁身截面寬度;——樁身抗彎剛度;——樁頂水平位移系數,按規范查表確定;——樁頂水平位移,取10mm。

該支點水平剛度系數按照下式近似計算:

(3)

根據上述公式確定的“m”法計算時,錨索的水平剛度系數為11.1MN/m,混凝土連梁的水平剛度系數為798 MN/m。

3.3 計算結果對比

1)計算方法

本次對該組合支護結構按照“m”法簡化計算,按照排樁+錨索支護模型計算,最下一道連梁提供的反力簡化為混凝土支撐點,模擬分層開挖方式計算分析,建立計算模型。

由于該組合結構在外力作用下,與圍巖(土)相互作用,其受力狀態相當復雜,是一個三維空間受力問題。本次采用二維有限元法建模,并對樁、梁的軸向剛度EA 和抗彎剛度EI 進行等效,模擬雙排樁、連梁、錨索和樁間、樁后土體共同作用,分層開挖施工方式進行分析計算。

2)土壓力計算結果

采用“m”法簡化計算,無法計算出前排樁后土壓力,只能得到后排樁側土壓力。而采用有限元法,可以計算出前排樁、后排樁側的土壓力分布,計算結果見表1。

表1 “m”法和有限元法計算的土壓力及支護軸力對比

篇8

[關鍵詞]深基坑 邊坡支護 施工控制

[中圖分類號]TU71 [文獻碼]B [文章編號]1000-405X(2013)-6-222-1

0 引言

隨著城市化的進程,涌現出大批高層和超高層建筑,根據有關規范對基礎埋置深度和人防工程的要求,高層、超高層建筑地下室的設計必不可少,深基坑設計和施工成為城市建設中廣泛面臨的難題。深基坑工程是指包括基坑開挖、降水和支護結構設計、施工與監測在內的總稱。深基坑工程的功能主要有3方面要求,即擋土功能、止水功能和作為地下結構外墻的使用功能;并且深基坑應處理好環境保護的要求,做到控制圍護結構位移和坑底隆起對環境的影響、控制降低地下水位對環境的影響、控制土錨對相鄰場地的影響。

1 深基坑支護中常見問題分析

深基坑支護的失效模式主要有以下幾種,整體失穩、坑底隆起、圍護結構傾覆失穩、圍護結構滑移失穩、圍護結構底部地基承載力失穩、“踢腳”失穩、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞、圍護結構的結構性破壞和支、錨體系失穩破壞,其原因主要存在于以下3個方面。

1.1 前期勘察設計中存在的問題

地質勘察工作不仔細或者布點精度不夠。不能對整個場地的地層進行全面有效的了解,致使土層參數設計值和現場存在偏差。有些設計人員比較重視如何采用勘測部門提出的參數,而缺乏對地層的成因、結構、特性的全面認識。

1.2 施工處理中地層降水處理存在的問題

水對基坑支護的危害是顯而易見的,水的存在能夠明顯的降低土體的強度參數,進而在外荷載的作用下造成基坑邊坡的失穩;與其它支護設計相比,土釘支護設計的一個明顯區別是它充分利用了土體本身固有的力學強度和自穩能力,是土體成為支護結構的一部分,土體自身的物理力學參數變化會引起支護結構發生變化。另一方面,地層降水處理不當,將會增加支護結構上的靜水壓力,增加了基坑邊坡失穩的可能性。

1.3 管理工作中存在問題

基坑作業人員的業務素質和組織者的管理能力直接影響到邊坡的安全性,施工經驗嚴重不足的施工方,無法完成管理人員和技術人員的要求,施工管理無法實現,往往也是造成基坑邊坡事故的一個重要原因。例如南京友誼大廈基坑支護事故,施工單位沒進行止水樁施工,直接進行工程樁和基坑降水,導致臨近路面開裂、廠房損壞。

2 深基坑支護的施工組織

深基坑邊坡支護設計和施工時,必須要考慮鄰近建筑物和邊坡的安全。節約工程造價,還必須滿足相關規范、規程的要求,針對一些特殊條件部位,做出最優化的設計方案,根據該工程實際情況,按以下幾方面進行墓坑邊坡支護的整體考慮與安排。

(1)施工前,對場區進行詳細勘察,了解周圍建筑物基礎類型及布蓋,查明地下管線布設情況,在現場劃分確定各支護段的界線。

(2)分階段施工,第一階段進行鋼管樁施工:第二階段進行土方開挖及錨桿、噴混凝土施工,為后續工作做好準備。

(3)噴錨施工必須在開挖出工作面后馬上開展,做到隨挖隨支護,不得讓坑壁長時間裸盡攀曬或淋雨。

(4)普通錨桿及噴混凝土施工每層需5-7天,預應力錨桿為9天,在錨桿的水泥漿達到設計強度后方可開挖下一層。

(5)采用信息化施工管理,及時對施工情況進行分析研究和處理,按時對基坑進行位移、沉降觀測。在錨桿鉆孔及開挖時跟進了解土層情況并進行分析,變化較大時應及時采取有效措施。

3 施工中對深基坑支護的控制要素分析

3.1 深基坑支護的施工管理組織工作

深基坑施工是土方開挖、擋土結構物施工、加拉圍攔、防水處理為基礎,其施工過程是一項復雜且技術含量較高的系統工程,在施工中,要把握好技術實施的各個環節,嚴格的按照設計規范和施工規程進行施工,同時抓好各環節的施工質量,控制好施工的技術措施,強化施工過程的質量監督,把工程質量放到第一位。

3.2 深基坑降水的控制分析

在地下水位較高的地區,地下水會對深基坑的施工帶來巨大困難,施工中,應根據地質勘察部門提供的地質資料,預測地下水的涌水量,了解深基坑周圍環境,對周邊有建筑的基坑,宜采用以堵為主,抽水為埔,否則會導致基坑周圍土體與水體的流失。使建筑物不均勻沉陷,甚至發生坑底流沙、管涌等現象,增人了處理難度,拖延了工期。

3.3 深基坑支護的后期監測工作

深基坑開挖之前應系統的規劃基坑監測方案,對監測項目進行詳細的安排,監測點和檢測頻率的布置應符合相關規范要求,經常取從基坑邊緣開始1~2倍基坑開挖寬度的范圍作為監控的重點區域。

深基坑檢測包括支護結構應力監測和深基坑支護結構變形觀測,其中變形監測是深基坑檢測的重點。變形監測的內容包括,基坑邊坡的變形觀測、及周圍建筑物及地下管線變形觀測等。通過對監測數據可以及時分析及時了解土方開挖及支護設計在實際應用中的情況,分析其存在的偏差便可以及時的了解基坑土體變形狀況以及土方開挖影響的沉降情況還有地下管線的變形情況等。對設計中存在的偏差,在下部施工中及時校正設計參數,對已施工的部位采取恰當的補救和控制措施。

4 小結

通過分析深基坑支護中存在的問題及其施工實施程序,指出深基坑施工控制的重點是,加強施工中管理控制、注重深基坑的降水控制及根據基坑監測數據動態調整支護參數,保證深基坑施工的安全。

參考文獻

[1]林樹榮.深基坑支護施工注意事項的要點分析[J],建筑安全,2012(4):33―35.

[2]宋玉峰.淺談建筑工程中的深基坑支護施工技術[J].黑龍江科技信息,2013(3):275.

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