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关键词:高速公路;抗滑桩;施工技术;滑坡治理 文献标识码:A
中图分类号:U213 文章编号:1009-2374(2015)21-0104-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.052
抗滑桩是解决高速公路施工滑坡问题的主要方式,通过多年来的实际使用发现,抗滑桩施工不仅扰动性比较好,实际治理效果也较好,可靠性强,所以被广泛的应用到各种高速公路施工中。但是因为我国幅员辽阔,道路情况、路基情况以及工程所在地区都有一定的差异性,所以抗滑桩施工经验虽然可以通用,但是在细节处理上依然会存在各种问题,影响工程质量。抗滑桩作为一种治理滑坡的主要措施,现如今受到越来越多的重视。其内涵是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱,是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层对桩的抗力(锚固力)平衡滑动体的推力,以增加边坡的稳定性。
1 高速公路抗滑桩的施工准备
1.1 施工放样
在施工之前,工作人员必须要了解图纸,对公路产生滑坡位置的周围情况进行了解,对滑动层面进行实地的研究。按照图纸当中落孔桩所在位置测定横断面,保证断面位置恶化孔桩的位置相互吻合。可以将抗滑桩的顶底高程投射在断面的显示图上,之后对顶桩上部分土体的稳定性进行测试,验算稳定性结果,从结果来判断是否需要进行清表,保证减载深度以及减载的数量,并且需要保证桩孔在开挖过程中,台上部失稳对孔的安全性。如果在检查的过程中发现附近边坡以及表层容易出现塌陷,则可以根据工程情况,适当对其进行清除。
1.2 设置位移观测点
在施工前必须要对位移观测点布设问题进行分析,方便测定滑坡位移方向以及滑坡可能产生的位移速度。整个施工过程中都需要对滑坡可能产生的位置进行监测,对资料进行全方位分析,绘制出相应的观测点和高程升降方面的矢量图,保证工程施工全过程都在监测范围内,保证施工人员的人身安全,提升工程质量。从我省某高速公路的施工情况来看,该高速公路和铁路处于并行状态,滑坡段的公路甚至和铁路的间隔仅有60m,公路从滑体前缘通过,而铁路则下穿滑坡台阶。这段高速公路产生滑坡不仅影响了公路的实际使用,同时也对铁路的安全运营产生了巨大的影响,所以相关人员在事故出现第一时间赶赴现场,通过十字交叉网法、放射网法和其他方法对该路段进行处理,效果良好。
2 高速公路中的抗滑桩施工技术
2.1 排水孔施工
如果要对有孔滑坡地带实施施工,第一项需要处理的就是排水孔,在施工中关于排水孔位置、标高以及仰角间距等的分析可以依照出水情况分析,综合多方面因素对这三方面的设计情况进行休整。抗滑桩验收之前,不可以实施规模性开挖滑坡体前缘,否则容易导致出现滑坡体失稳问题。如果需要对滑坡的前缘位置进行设计,则必须
先将路堤提升到满足工程基本要求的高度再进行开挖。
2.2 设计与施工差异性
在所有桩开挖之前,首先需要将地质桩孔柱状图及时填录完毕,并对地层岩性以及滑动面位置仔细进行记录,另外还要详细地对擦痕、岩性变化界面以及软弱层等情况进行描述,如果情况比较特殊,可以通过图片资料的方式对其进行记录。整个开挖过程都必须时刻核对滑面的进展情况。如果施工情况与设计人员的设计意图相差甚远,必须技术报告,保证嵌岩深度和抗滑桩自身长度可以满足工程的最低要求标准。
2.3 施工关键点
施工过程中,必须要保证护壁自身厚度、硅的强度以及钢筋的实际使用量满足设计最低标准。在涌水量比较大的时候,可以将排水与堵截相结合,如果需要对导管排水增加的话,在实施空间填塞淘挖中可以应用锚杆或者钢筋网等物品,最后再采用混凝土实施振捣密实,在能够满足其强度要求之后,才能够把导管内部的水全部都集中堵死,以免护臂背面土地因为出现地下水流出而发生井壁塌跨等情况,甚至还会导致出现滑坡问题。在施工过程中一定要确保护臂和护身混凝土强度,可以对其设计要求满足,浇筑桩身之前可以使用水泥砂浆来铺垫,铺垫的厚度需要从工程的实际情况来判断。护壁的各节纵向钢筋必须要通过焊接的方式来施工,保证搭接长度满足工程的发展需求,禁止在施工过程中出现绑扎或者挂接问题,并且施工中不可以在土石分界处以及滑动位置设置搭接位置。在桩身钢筋处理过程中,最大化的将钢筋预制成笼形状,在钢筋笼制造过程中通过埋设超声检测管的方式提升工程质量,避免因为施工不规范而产生滑坡。确保钢筋的连接质量能够和我国相关规定要求相符,尽量选择光对焊方式实施桩身的钢筋焊接,提升焊接质量。
3 结语
对特定滑坡灾害来说,能否合理的选用治理技术是提升滑坡治理效果的主要条件,结合工程实际情况,拟定科学化的施工措施,解决滑坡问题。上文从目前高速公路抗滑桩施工技术的视角出发,旨在提升高速公路工程施工质量,控制因为滑坡问题给工程带来的负面影响,促进我国经济发展,减少工程事故。
参考文献
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【关键词】滑坡灾害,抗滑桩,边坡工程,推广应用
Abstract: Landslide is one of the most common natural disaster in China, with its distribution of a wide range of devastating strong and caused tremendous damage to the human environment, not only a serious threat to life and property safety of the people of disaster areas, but also undermines the entire regionecological balance, resulting in a persistent ecological damage. Multiple natural disasters in China to strengthen disaster research, the objective requirements of economic development in China, but also to ensure the inevitable requirement of the people live and work. In recent years, China has a big stride in Landslide, anti-slide pile is one of the common means of governance, has been rapidly promoted in the slope engineering governance. However, due to the late start of China Landslide, anti-slide pile design and construction, there are still many shortcomings. This article, I will be from the angle of the landslide of natural disasters in China were analyzed and described the status of Chinese and foreign anti-slide pile slope engineering, and put forward recommendations in slope engineering applications of China's anti-slide pile.
Keywords: landslide hazard, piles, slope engineering, promote the use
中图分类号:U216.41+9.1文献标识码: A 文章编号:
一.前言
众所周知,我国地形地貌多变,地质构造复杂,我国的山地丘陵总面积约占我国国土总面积的三分之二,加上气候条件多变,各地区降水不均,少雨干旱地区,岩体受物理风化影响大,而在湿润多雨地区,岩体受生物及化学风化影响大,同时受地质构造和地形地貌的影响增加了山体滑坡灾害发生的频率。目前,随着工程建设的大力发展,人类工程开始逐渐深入西部偏远山区,铁路修筑、水坝建造,、开矿打井等一系列工程势必会面临滑坡灾害,因此采用经济合理的治理手段,既可以减轻滑坡对施工的危害,又可以避免滑坡发生的频率。所以,加强对滑坡的治理,加强对抗滑桩的设计施工的研究探讨,是非常具有现实效益的。
二.抗滑桩在国内外边坡工程中的应用现状
1.早在20世纪三十年代,西方国家便开始利用抗滑桩解决一些边坡工程问题。而抗滑桩的应用高峰期是在二战以后,当时一些西方国家正处于经济恢复发展时期,大量的工程建设开始起步,同时伴随着工程建设的滑坡问题也应运而生,于是,抗滑桩以其独特的优势被广泛运用到滑坡治理中来。之后,随着抗滑桩设计施工技术的深入研究,抗滑桩的设计理论逐步建立并取得了发展,伴随着经济的发展,时至今日,国外很多国家的抗滑桩设计理论已经很是完善,并逐渐形成了科学系统,不断研究出以锚索抗滑桩为代表的各种结构的抗滑桩型式,有力的推动了抗滑桩在边坡工程中的广泛运用。
2.我国的抗滑桩应用起步比较晚,第一次运用是在二十世纪五十年代,当时应用于宝成铁路滑坡治理中。直到二十世纪七十年代我国的抗滑桩理论开始初步建立,此后,随着抗滑桩在工程应用中的不断发展,抗滑桩的设计理论也开始不断的完善。但目前为止,我国抗滑桩的设计施工依然存在着很多缺陷,比如,设计计算模型忽视桩侧摩阻力,设计数据采集不合理等等,这些缺陷在很大程度上导致了我国抗滑桩设计施工的不清晰,不确定。但从整体而言,我国绝大部分设计成果是成功,但也存在由于设计数据或者设计参数出现问题而导致治理不当的例子。
三.抗滑桩基于对滑坡和岩土体的综合考虑。
1.抗滑桩设置在边坡支护设计时,对于弹性抗滑桩来讲,桩在承受上部滑体的推力同时,必然对上部土体或岩体产生反力,而该反力对桩后土体或岩体稳定性的影响往往被人为忽略了,以至产生不安全因素。这种情况已然在无施工过程中被多次得到验证。右图为滑坡的剖面分析图,有助于加强对滑坡成因的直观理解,为抗滑桩的设计施工奠定良好基础。
2.不同的岩土体具有不同的特点,其物理力学参数也不同,在进行抗滑桩的设计施工时候,必须综合考虑土体的物理力学参数,保证设计数据的可靠性,保证设计过程的严密性。上表是抗滑桩和岩土体的物理力学参数。
四.各种抗滑桩型式运用简析
1.变截面桩
一般抗滑桩为矩型桩,这种桩型对岩体滑坡、土体整体滑坡的支挡效果是很好的,也比较经济合理。但在滑坡体比较松散、强度较低的土体滑坡中,矩形抗滑桩治理成本费较高。如果土体较为松散,在综合分析滑坡形成特点和抗滑桩的承载力的基础上,多可以采用异型抗滑桩的设计方案。如梯形截面抗滑桩。此种抗滑桩不但经济,而且桩间土在推力作用下被挤密,能与桩一起形成一道桩土墙,从而提高桩同作用效果,对滑坡构成有效支挡。
2.预应力锚索抗滑桩
随着治理滑坡的规模不断扩大,各种抗滑结构不断出现,其中最为新型的抗滑结构就是预应力锚索抗滑桩结构。该结构通常利用钻孔灌注或支模浇筑成桩。在桩上设置一排或多排锚索,并对锚索施加预应力,通过锚索将桩锚固在稳定的基岩中,达到阻止边坡滑动的目的。目前该类桩已广泛应用于大、中型滑坡治理工程中。
五.关于抗滑桩在边坡工程中应用的建议
1.通过考虑桩同作用的原理提高抗滑桩的抗滑能力。
这种共同作用的效果很大程度上取决于桩前土体的抗滑力。这对于整体性较好的土体或岩体来说主要是由桩前岩土体的强度决定的。即利用抗滑桩和岩土层锚杆相结合的支护方式代替单排桩或推桩,以使滑坡治理更经济、合理。
2.在某些工程中,可以根据实际状况采取相对应的措施。由于抗滑桩的悬臂较长,然而又不易设置锚索,使其受力很不合理。这时可以通过考虑将部分抗拉钢筋用预应力钢绞线代替,桩底埋设锚梁,布设好钢绞线,浇灌后通过后张法施加张应力,增强桩体的力学强度,以达到经济合理的目的。
3.在研究了关于推力桩和深埋桩的工作机理的基础上,考虑在大型的滑坡治理中综合运用深埋桩和推力桩2种支护方式,发挥其各自的特点,以达到安全、经济、合理的滑坡治理效果。由于边坡问题的复杂性以及工程规模的大型化,我们对滑坡真实的受力性能和工作机理,需要进行更深入的研究和探讨。
六.结束语
由于我国多山地多丘陵的地势地貌,加上降水日晒等多种气象因素和不科学施工等人为因素的影响,使得自然和人为的滑坡灾害日益频繁,对工程和人类环境的影响也日益明显。目前,抗滑桩是边坡工程中最为有效的支档方式之一,加强对抗滑桩设计施工的研究突破,并加以大力推广运用,必将很大程度上改变我国抗滑技术弱势的局面。加强对抗滑桩技术应用,可以为我国的生态文明建设增砖添瓦,促进社会的和谐进程。
参考文献:
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关键词:铁路陡坡路基抗滑桩,施工技术
1.工程概况及特点
本段路堑处在山区,自然坡度为30~450。表层(Q4el+dl)粉质粘土夹碎石;下伏泥质灰岩,解理裂隙发育,岩心破碎;地下水不发育。为保持堑坡稳定,左侧设桩板墙加固。抗滑桩间距5m,桩径2*2.25m,桩长13~23m,桩顶2m以下设上下两排锚索,锚索长17~22m,单根锚索吨位750KN,锚固段长9.5m,孔径130mm。
2.施工方案
1)施工中需要解决以下技术难题:人工挖孔的控制爆破技术、T形桩护壁施工、成孔后护壁处理、钢筋笼加工安装、混凝土的浇筑、锚索安放与张拉技术等。
2)总体施工方案分为6道工序:施工准备、桩孔开挖、护壁施做与处理、钢筋笼加工与吊装、桩身混凝土浇筑、锚索施工与张拉。
3.各工序施工技术
3.1施工准备
①尽量安排在旱季施工,先施工桩,然后开挖土石方,严禁先开挖土石方后做桩,路堑施工前应平整孔口地面。
②测量放样要准确无误,引出护桩。
③要设置对滑坡变形、移动的观测桩。
3.2桩孔开挖
①桩孔采取人工跳桩开挖,分节施工。
②孔内有害气体浓度超标或孔深超过10m时,均应设置通风设备。
③孔内爆破既要保证桩孔自身安全,还要保证周围人员、房屋树木等物品的安全。为此采取以下措施:采用浅眼爆破,炮眼深度,硬岩层不得超过0.4m,软岩层不得超过0.6m;装药量不得超过炮眼深度的1/3,达到使岩层松动即可,尽量不让岩渣飞出,孔口用竹排覆盖,竹排距孔口面要留高度不小于20cm的空隙,为使爆破瞬间的产生大量气体能及时排出。炮眼采取正方形布置,距孔壁不小于35cm,孔与孔间距应为孔深的1.5倍,且不小于60cm。所用炸药应为防水管状炸药,每个炮眼用药量严格限制在1/3管长以内。爆破采用导爆管、导火索、火雷管起爆。每个炮眼放一枚导爆管,然后将孔内所有导爆管汇集成束,引到孔口外面,再用一只(或两只)火雷管配上导火索与成束的导爆管捆在一起,这样在孔口点燃导火索就可以了。经过多次试验,该爆破方案安全可行。炮眼装完炸药后一定要用粘土捣实封牢。
④爆破前,对炮眼附近的支撑应采取防护措施。护壁混凝土强度未达到2.5MPa前,不得进行爆破作业。一个孔内进行爆破作业时,其他孔内不得留有施工作业人员,必须全部撤至安全地带。
⑤挖孔时,能不爆破尽量不爆破,爆破后如有边角部分确有人工无法开挖到位的,可采用微量炸药爆破即可。
3.3护壁施做与处理
①护壁要高出地面20~30cm,采取每节1.0 m的C15混凝土护壁,厚度不小于15cm。
②护壁应安设牢固,滑动面处的护壁应予以加强,承受较大推力的护壁和锁口的混凝土中应增加钢筋。挖孔和护壁必须交替连续作业,以防坍孔。
③护壁模板制作 桩身截面尺寸为:2.0*2.25m,靠路基侧两端另设0.3*0.4m的挡块,因为挡块部分和靠近路基侧的一面要必须是平面的,而另外三面才可以采用适合采用方桩通用模板(上口小下大的结构形式)。在挡块部分要加工成一块倒梯形模板(尺寸为上底宽0.4m、下底宽0.3m、高1.0m)和一块矩形模板(尺寸为0.4*1.0m),在每块模板上部分别预留一个大约0.20*0.20m的开口,在靠路基侧的模板尺寸为1.0*2.6m,在模板上部预留二~三个宽*高=0.25*0.20m的开口。
④安装模板时在底脚要预留一排孔眼,便于固定模板,在模板与孔壁之间要设置临时内支撑(短木棍),在模板之间要设横向支撑。
⑤由于每一节护壁混凝土用量少,采用人工现场拌制混凝土,现拌现浇。分层捣实,收尾时将预留开口处混凝土补平。
⑥护壁浇筑一般安排在下午进行,浇完混凝土后可以有一个晚上的凝固时间。
⑦因为护壁的施工是分节进行的,接缝很多,必须另行处理。分两步进行处理,第一步,对不平的地方进行粗略整平,重点处理接缝;第二步,在需要拆除护壁的部分铺设一层宝丽板,用钢钉固定,接缝处用胶带纸封牢,以防漏浆,达到表面整齐美观的效果。
3.4钢筋笼加工与吊装
①由于钢筋笼太重(最重的达14.3吨),配筋又密,而且护壁有的部分还铺设了宝丽板,这给加工和吊装作业带来了很大的困难。
②钢筋笼加工吊装方案:桩身下部钢筋笼采取在钢筋加工场做,竖向主筋采取三根或两根焊接成束在桩孔内安装,上部钢筋笼采取先在钢筋加工场加工成半成品,在桩孔内进行焊接安装。
③方案优点:可以保证不会破坏铺设的宝丽板保护层厚度,更重要的是钢筋笼不会变形。缺点:桩孔内安装时间较长,吊机使用台班较多,孔内作业环境较小、时间长,焊接时会产生许多有害气体。
④针对该方案的不足处采取以下措施:把必须使用吊机作业的项目尽量集中,尽可能缩短使用吊机时间;采取空压机通风换气,保持孔内空气良好,另外在孔内搭设临时工作平台,定时换人作业,一般连续工作时间不超过2小时。
3.5桩身混凝土浇筑
①浇筑方案:采取集中场拌混凝土,搅拌运输车运输到现场,吊机吊送到桩孔口,串筒辅助下滑到孔内,分层浇筑。
②桩身浇筑前要铺一层厚20~30mm的水泥砂浆,在水泥砂浆凝结前浇筑第一层混凝土。采取容量大约1立方的料斗从运输车接混合料,用吊车吊送到桩孔口,沿着预先设置好的串筒下落到浇筑面。要求串筒出料口距混凝土浇筑面的高度不宜超过1m。采取分层浇筑,层厚不得大于40cm。
③桩身混凝土达到设计强度后应依据有关规范和规程进行无损检测。
3.6锚索施工与张拉
①由于锚固桩上部设有两排锚索,要等上一排锚索施工完成后,方可开挖下一层的桩前土体。开挖土体后,在桩身进行锚索孔放样定位。
②锚索孔采用风动钻进,严禁采用水冲钻进,严格按照设计倾角(15°)、深度、孔径钻进成孔,钻至设计孔深后必须采用高压风吹孔,以清除孔内岩粉余碴。
③成孔后立即安放锚索入孔。在锚固段,每隔1.0m设置一个对中支架,张拉段每隔1.0m用细钢丝绑扎,并将张拉段钢绞线放于内径46mm的波纹塑料软管内,管内注满黄油,以便进行张拉及防止钢绞线锈蚀。
④放入锚索束后应及时注浆,采用孔底返浆法压力注浆,一次注满锚固段和自由段,注浆压力为0.6~0.8MPa,要确保砂浆饱满、密实。
⑤外锚头采用C30钢筋混凝土现浇,锚头顶面必须与锚索轴线垂直。
⑥锚索张拉施工时应先进行抗拔试验,以便取得岩层与砂浆体锚固体间的极限抗拔力,调整锚固段的长度。锚索张拉必须在孔内砂浆、外锚头等混凝土达到设计强度后才能进行,张拉应分级进行,每级按设计值的25%递增。每级稳定5分钟后,下一级才能进行,最后一级张拉120%,并稳定15分钟,间隔6~10天后再进行补偿张拉,然后锁定。
⑦封孔注浆时,注浆管必须插到底,注浆必须饱满。
4.结语
1)桩身开挖是施工技术的难点,控制爆破技术最难。为了解决该技术难题,查阅了许多有关文献资料,反复检算,又经过多次试爆,才定下方案。经过实践验证,所采取的爆破方案安全、高效、可行,达到了预期效果。
2)护壁处理、钢筋笼安装、混凝土浇筑、锚索张拉和封孔等工序也是桩身质量控制的重要工序。宜万铁路这段抗滑桩施工方案严谨可行,施工控制严格,不仅保证了安全、质量和美观的要求,而且提高了效率,该项工程原定十个月的工期,结果只用了八个月就完成了,整整提前了两个月,节约机械台班、人工及管理费等成本大约50万元。现在该工程已经完工好几年了,抗滑桩非常稳定。由于质量优良,外表整齐美观 ,赢得了业主和参观者的多次好评。
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