抗滑樁施工技術論文范文
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篇1
關鍵詞:高速公路;抗滑樁;施工技術;滑坡治理 文獻標識碼:A
中圖分類號:U213 文章編號:1009-2374(2015)21-0104-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.21.052
抗滑樁是解決高速公路施工滑坡問題的主要方式,通過多年來的實際使用發現,抗滑樁施工不僅擾動性比較好,實際治理效果也較好,可靠性強,所以被廣泛的應用到各種高速公路施工中。但是因為我國幅員遼闊,道路情況、路基情況以及工程所在地區都有一定的差異性,所以抗滑樁施工經驗雖然可以通用,但是在細節處理上依然會存在各種問題,影響工程質量。抗滑樁作為一種治理滑坡的主要措施,現如今受到越來越多的重視。其內涵是穿過滑坡體深入于滑床的樁柱,是利用抗滑樁插入滑動面以下的穩定地層對樁的抗力(錨固力)平衡滑動體的推力,以增加邊坡的穩定性。
1 高速公路抗滑樁的施工準備
1.1 施工放樣
在施工之前,工作人員必須要了解圖紙,對公路產生滑坡位置的周圍情況進行了解,對滑動層面進行實地的研究。按照圖紙當中落孔樁所在位置測定橫斷面,保證斷面位置惡化孔樁的位置相互吻合。可以將抗滑樁的頂底高程投射在斷面的顯示圖上,之后對頂樁上部分土體的穩定性進行測試,驗算穩定性結果,從結果來判斷是否需要進行清表,保證減載深度以及減載的數量,并且需要保證樁孔在開挖過程中,臺上部失穩對孔的安全性。如果在檢查的過程中發現附近邊坡以及表層容易出現塌陷,則可以根據工程情況,適當對其進行清除。
1.2 設置位移觀測點
在施工前必須要對位移觀測點布設問題進行分析,方便測定滑坡位移方向以及滑坡可能產生的位移速度。整個施工過程中都需要對滑坡可能產生的位置進行監測,對資料進行全方位分析,繪制出相應的觀測點和高程升降方面的矢量圖,保證工程施工全過程都在監測范圍內,保證施工人員的人身安全,提升工程質量。從我省某高速公路的施工情況來看,該高速公路和鐵路處于并行狀態,滑坡段的公路甚至和鐵路的間隔僅有60m,公路從滑體前緣通過,而鐵路則下穿滑坡臺階。這段高速公路產生滑坡不僅影響了公路的實際使用,同時也對鐵路的安全運營產生了巨大的影響,所以相關人員在事故出現第一時間趕赴現場,通過十字交叉網法、放射網法和其他方法對該路段進行處理,效果良好。
2 高速公路中的抗滑樁施工技術
2.1 排水孔施工
如果要對有孔滑坡地帶實施施工,第一項需要處理的就是排水孔,在施工中關于排水孔位置、標高以及仰角間距等的分析可以依照出水情況分析,綜合多方面因素對這三方面的設計情況進行休整。抗滑樁驗收之前,不可以實施規模性開挖滑坡體前緣,否則容易導致出現滑坡體失穩問題。如果需要對滑坡的前緣位置進行設計,則必須
先將路堤提升到滿足工程基本要求的高度再進行開挖。
2.2 設計與施工差異性
在所有樁開挖之前,首先需要將地質樁孔柱狀圖及時填錄完畢,并對地層巖性以及滑動面位置仔細進行記錄,另外還要詳細地對擦痕、巖性變化界面以及軟弱層等情況進行描述,如果情況比較特殊,可以通過圖片資料的方式對其進行記錄。整個開挖過程都必須時刻核對滑面的進展情況。如果施工情況與設計人員的設計意圖相差甚遠,必須技術報告,保證嵌巖深度和抗滑樁自身長度可以滿足工程的最低要求標準。
2.3 施工關鍵點
施工過程中,必須要保證護壁自身厚度、硅的強度以及鋼筋的實際使用量滿足設計最低標準。在涌水量比較大的時候,可以將排水與堵截相結合,如果需要對導管排水增加的話,在實施空間填塞淘挖中可以應用錨桿或者鋼筋網等物品,最后再采用混凝土實施振搗密實,在能夠滿足其強度要求之后,才能夠把導管內部的水全部都集中堵死,以免護臂背面土地因為出現地下水流出而發生井壁塌跨等情況,甚至還會導致出現滑坡問題。在施工過程中一定要確保護臂和護身混凝土強度,可以對其設計要求滿足,澆筑樁身之前可以使用水泥砂漿來鋪墊,鋪墊的厚度需要從工程的實際情況來判斷。護壁的各節縱向鋼筋必須要通過焊接的方式來施工,保證搭接長度滿足工程的發展需求,禁止在施工過程中出現綁扎或者掛接問題,并且施工中不可以在土石分界處以及滑動位置設置搭接位置。在樁身鋼筋處理過程中,最大化的將鋼筋預制成籠形狀,在鋼筋籠制造過程中通過埋設超聲檢測管的方式提升工程質量,避免因為施工不規范而產生滑坡。確保鋼筋的連接質量能夠和我國相關規定要求相符,盡量選擇光對焊方式實施樁身的鋼筋焊接,提升焊接質量。
3 結語
對特定滑坡災害來說,能否合理的選用治理技術是提升滑坡治理效果的主要條件,結合工程實際情況,擬定科學化的施工措施,解決滑坡問題。上文從目前高速公路抗滑樁施工技術的視角出發,旨在提升高速公路工程施工質量,控制因為滑坡問題給工程帶來的負面影響,促進我國經濟發展,減少工程事故。
參考文獻
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篇2
關鍵詞:路基工程;膨脹土;施工技術
常見的市政道路施工中不良地質災害主要包括自然因素或者人為活動引發的危害人民生命和財產安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質作用有關的災害。市政道路施工中地面沉降尤為突出,路基普遍產生下沉外擠,基床翻漿冒泥,邊坡沖蝕溜塌、塌滑與滑坡等嚴重病害,有的滑坡不僅造成路基成片破壞,甚至連同路基防護加固工程也一起毀壞,嚴重影響行車安全。在筆者的多年的工程經驗中,膨脹土對道路的施工產生了不良影響。論文重點以膨脹土道路施工為例,探討了膨脹土道路施工中病害,并提出了相應對策。
1膨脹土道路施工中病害
膨脹土對建設中的公路為消除膨脹土對公路質量的影響,對穿越膨脹土區域的公路地基常采用換填、石灰(水泥、粉煤灰、組合材料)改性等方法,路堤采用換填、改良、包邊封閉等方法,邊坡工程處治技術采用抗滑樁、護坡擋墻、拱型(棱型)骨架以及植草等方法。但由于每個實際工程受氣候條件、工程特點、地質條件、施工工藝及當地材料供應等因素的影響,工程建設的設計和施工均需綜合考慮這些因素后,提出適合于具體工程的設計與施工技術,使工程建設和維護都達到安全、實用且經濟合理。每年因整治膨脹土地區路基病害,花費的投資均在5億元以上,而且各種膨脹土路基的新生病害還在不斷發生,尤其是南方的公路與鐵路路基,膨脹土引起的工程病害更為嚴重。我國過去修建的公路一般等級較低,膨脹土災害問題不太突出,所以尚未引起廣泛關注。然而,近二十年來由于高等級公路的迅猛發展,不少地區都遇到了膨脹土帶來的麻煩。許多工程在施工過程中就開始出現各種變形病害,有的地段土基一邊開挖一邊溜塌、坍滑,有的地段土基剛施工建成,就出現整段路基吸水膨脹軟化,路基表面層象發面似地膨脹,導致無法鋪筑路面等等。
2膨脹土路基施工關鍵技術
2.1路堤施工
1)高速公路及一、二級公路路基填土高度小于路面與路床的總厚度時,基底為膨脹土時,宜挖除地表0.30m~0.60m的膨脹土,并將路床換填非膨脹土或摻灰處理。若為強膨脹土,挖除深度應達到大氣影響深度,大氣影響深度根據調查結果確定;若無相關數據時,可按強膨脹土2m,中、弱膨脹土為1~1.5m取值。
2)強膨脹土不得用于路基填筑;高速公路、一級公路、二級公路等采用中等膨脹土用作路床填料時,應作石灰改性處理,改性處理后要求脹縮總率不超過0.7為宜;弱膨脹土作為路堤填料時,若脹縮總率不超過0.7%,可直接填筑。
3)如當年不能鋪筑路面,作為封層的填筑厚度,不宜小于30cm,并做成不小于2%的橫坡。
4)膨脹土地區路床土強度及壓實標準,分別采用表1和表2的控制標準。
表1路基填方材料最小強度和最大粒徑表
注:①二級及二級以下公路作高級路面時,應按高級公路及一級公路的規定;
②強度按《公路土工試驗規程》,對試樣浸水96h的CBR試驗方法測定
表2 土質路堤壓實度標準
挖填類型 壓實度(%)
路面底面計起深度范圍 高速公路及一級公路 二級及二級以下公路
路堤 上路床 0~30cm ≥95 ≥93
下路床 30~80cm ≥95 ≥93
上路堤 80~150cm ≥93 ≥90
下路堤 150cm以上 ≥90 ≥90
零填及路塹路床(0~30cm) 0~30cm ≥95 ≥93
注:①壓實度以部頒《公路土工試驗規程》重型擊實試驗為準;
②其它等級公路,修建高級路面時,其壓實標準,應采用高速公路、一級公路的規定值;
③特殊干旱地區的壓實度標準可降低2%~3%;
④多雨潮濕地區的粘性土,其壓實度標準按相關規范執行;
⑤用灌砂法、灌水(水袋)法檢查壓實度時,取土樣的底面位置為每一壓實層底部;用環刀法試驗時,環刀中部處于壓實層厚的1/2深度。
5)壓實含水量宜比標準擊實的最佳含水量大1~3%,壓實度應不低于標準擊實標準的95%。
6)在路堤與路塹交界地段,應采用臺階方式搭接,其長度不應小于2m,并碾壓密實,壓實度的檢驗頻率為一般路基施工檢驗頻率的2倍。
7)根據路堤高度、膨脹土類別、壓實條件、基底情況、施工季節、施工延續時間等因素來確定適當的預留沉降量,沉降加寬按兩側平行加寬。
2.2路塹施工
1)挖方邊坡不要一次挖到設計線,沿邊坡預留厚度30~50cm一層,待路塹挖完時,再削去邊坡預留部分,并立即漿砌護坡封閉。
2)挖方地段當挖到路床頂面以上3Ocm時,應停止向下開挖,并挖好臨時排水溝。待作路面時,再挖至路床頂面以下60cm,用非膨脹土或中粗砂回填,并按要求壓實。
3)在路床頂面以下60cm滿鋪一層復合土工膜。作業順序是:先用挖掘機配合汽車后退開挖上方到設計高程位置,經檢查合格后換填合格填料,其長度不大于50m,繼后分段作路塹側溝。
4)高度小于3m路塹。先開挖路肩以上的土方,基床換填合格填料后再作路塹側溝,最后清刷坡面上方保護層和施工邊坡防護工程。
5)高度3~6m路塹。先開挖路肩以上土方,后清刷坡面上方保護層和作邊坡防護工程,在基床換填合格填料后,最后作路塹側溝。
6)高6~10m路塹。邊坡采用拱型帶排水溝的骨架護坡和噴播植草防護措施。施工順序分為:先開挖高度大于6m的土方,后清除邊坡保護層上方和作邊坡防護工程;開挖6m以下至路肩上方,然后清除邊坡保護層上方和作邊坡防護工程;在基床換填合格填料后,再施工路塹側溝。
7)高度大于10m的路塹。邊坡設有低于4m的坡腳擋墻,擋墻上部邊坡防護采用拱型帶排水溝的骨架護坡和噴播植草措施,施工順序分為:先開挖擋土墻頂(平臺)以上土方,后清刷保護層土方和作邊坡防護,其開挖高度大于6m,則在6m處設平臺,先施工平臺以上的土方和邊坡防護工程;開挖擋墻頂至路肩的上方,然后施工擋土墻;施工路塹側溝后,在基床換填合格填料。
3路基施工常見問題及處理方法
膨脹土路基施工常出現的工程問題有:
(1)不均勻沉降;(2)邊坡坍滑;(3)漿砌護坡開裂;(4)路堤縱向開裂;(5)路基中心復合土工膜下陷積水。以上這些工程問題的類型不同,采取的預防措施和處理方法也不相同,如表
常見質量問題處理措施
質量問題 原因 預防措施 處理方法
不均勻沉降 路基填筑較高,基底土
質不均勻,基底處于浸水或水塘 嚴格按規范施工,加強檢
測;預留足夠的沉降量和加
寬值;加強水塘及浸水基底
的處理 加強軟弱部位的壓實,采取
有效措施控制不均勻沉降,
問題較大時返工重填
邊坡坍滑 路堤邊坡壓實不夠或
壓實不均勻,邊坡土受
水浸泡,局部失穩 加強路堤壓實,作好排水設
施,及時施工支擋防護 清除失穩邊坡土,恢
復邊坡,增設擋護結構
漿砌護坡開裂 邊坡不均勻沉降,遇水軟化失穩 加強路基壓實,作好防排水
設施 較小的裂縫部位用高標號漿
砌片石恢復,嚴重的增加抗
滑樁,重做漿砌護坡
路堤縱向開裂 路基不均勻沉降,基底
未處理好,路基填筑質量差 作好基底處理,加強路基壓
實,作好防排水設施 采取翻填、壓漿措施
路堤縱向開裂 基床密實度低,路基不均勻 作好基床處理,加強路基壓
實,每層填筑作好橫向排水 根據具體情況采取壓漿、回
填石灰土或其他有效方法
4結語
論文結合己有的研究成果,從膨脹土路基的處治技術、膨脹土路基設計關鍵技術、膨脹土路基施工關鍵技術等方面形成了膨脹土路基病害防治技術。希望能對不良地質的道路施工提供了經驗。
參考文獻:
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篇3
關鍵詞:巖石力學;高邊坡;地震;線性理論
中圖分類號:O434文獻標識碼: A
近年來,巖石力學這門學科有了長足的進步和巨大的發展。人類生活的環境是地球上層的巖石圈,很多活動都離不開以巖石工程為對象的經濟建設。水電站的大壩、廠房引水隧洞、礦山巷道等的高速發展都給巖石力學提出了新的要求和課題。因此,巖石力學這門學科在我們水利建設中有著十分廣泛的應用。本文介紹巖土本構模型,并將這些模型應用到地震、高邊坡等水利工程建設的常見問題中去,來具體闡述巖石力學在水利水電工程中的應用。
一、巖土本構模型及其研究現狀
主要的巖土本構模型有線彈性模型、塑性模型、微觀結構性模型、內時模型等。主要介紹傳統的有線彈性模型和塑性模型。
1、塑性模型
塑性模型是指在應力作用下,不只有彈性應變,還有塑性應變。屈服條件為當材料的某一截面上的剪應力達到一個數值。可以寫作
(1)其中,指的材料的內摩擦角,C指的是材料的凝聚力,指的是材料的正應力,方程中的數值都要通過實驗來確定。限制條件為
(2)屈服面在為六邊形。
2、線性模型
線性模型有各向同性、各向異性彈性模型。舉各向同性線性彈性模型為例,由廣義胡克定律可得:
(3)其中設彈性模量為E,泊松比v,這兩個參數都是變量,隨條件的變化而變化。
關于巖土本構模型的研究一直十分活躍,從傳統的一廣義胡克定律、塑性勢理論為基礎的線彈性模型、塑性模型,又形成了不符合塑性勢理論的模型,如雙屈服面模型。隨著技術的進步,近期發展的新的巖土本構模型主要分為三類:
非線性理論引申至巖土本構模型的研究中。主要由分形幾何;突變論、人工神經網絡理論[1]。
傳統的巖土本構模型是基于宏觀的肉眼可查的現象,而如果從土體的損傷這些微觀的角度出發,可以把損傷力學理論與結構研究成果相聯系,這就是微觀結構性模型[2]。
由于近年來大型工程多建造在環境復雜的地質環境中,工程地質中的巖土明顯具有各向異性,施工難度加大。所以各向異性本構模型的研究更加深入,特別是迫切需要完善構造在滲流作用影響下的各向異性的本構模型[3]。
二、用巖石力學觀點分析地震原因
現在我們所談論的地震主要是構造地震。構造地震又稱斷層地震,是地震的一種,由地殼在構造運動中發生形變,當變形超出巖石的承受能力時,巖石就發生了斷裂,在構造地震中長期積累的能量得到釋放。波及范圍大,破壞性很大。世界上百分之90以上的地震、幾乎所有破壞性地震于構造地震[3]。
構造地震和巖石力學具有不可分割的聯系。構造地震的成因是地殼運動造成的巖石破壞。研究地震歸根結底是研究巖石的構造。從地震學研究角度,巖石強度理論主要是采用庫倫理論及摩爾庫倫理論。
庫倫理論:在組合應力狀態下,庫倫理論表達式為:
(1)為剪應力,為正應力,c為粘聚力,為摩擦系數 。對于不同的巖石,由于不同,不同,所以也不盡相同,因此不同的巖石的性質是地震關鍵。
地震研究中最感興趣的是巖石的脆性和延性。地震中具有延性的巖石,因其具有較好的延展性,所以變形緩慢,不易發生地震。而脆性巖石則不同,脆性巖石延展度不好,抗剪度低,極易發生破壞。由(1)得,當小時,巖石屬脆性且強度低,隨著的增加,巖石脆性降低,延展性增強,抗剪強度增強。
由此可見,巖石的發育是發生地震的重要因素。當巖石的發育均勻,且延展性良好時,巖體較穩定,不易發生強震。當巖石的發育不均勻,且多為脆性巖石時,地殼運動很容易破壞巖體,從而引發地震。當然,在實際的地質分布中,巖石的發育錯綜復雜,所以這也為預測地震增添了極大的難度[4] ,鑒于地殼上的巖性分布遠非均勻,可從周圍的地質構造和是否存在斷層來判斷是否發生地震。
總結國內外現場調查和實驗研究結果表明,中、細和粉砂是最易發生地震液化的土,因為此類土脆性強,缺乏粘聚力且排水不暢,應盡量避免在這種地質構造中建設大型工程。
巖石力學這門學科與研究地震的誘因及準確預測地震息息相關。隨著巖石力學的進步,在未來我們有望更準確的預測地震,從而減少地震帶來的危害。
三、水電地下工程的研究方法及進展
水電地下工程包括水電站地下廠房、城市排水工程、海底隧道工程等。因為我國的水能資源主要集中于西南地區,地形地質條件比較復雜,所以一定要在設計施工之前對工程地質環境、巖土發育進行充足的考察。
水電地下工程的研究方法
水電站地下工程由于洞深長,斷面大,邊墻高,洞室多,導致施工復雜。要研究設計水電站地下工程的開挖,應從以下三個方面進行:
1.巖土環境對施工方案的制約
由于水電站的地下工程多建在山高谷深,勢差很大的山區,這決定其必然穿越不同的巖土環境,巖土環境軟弱破碎、高地應力突出、大流量滲水都會使施工的安全問題突出。如錦屏二級水電站引水隧洞埋深大、高壓大流量涌突水,上流調壓井群含H2S氣體[5] 。所以應該盡量詳細的掌握地質巖土環境資料,謹慎選擇施工的方法,避免出現安全隱患,達到最優的施工效果和最安全的施工目標。
2.水電地下工程的施工對環境的影響
水電站地下工程施工量浩大,在施工時應該盡量將對自然、人文環境的影響降到最小。主要要避免開挖對地表建筑的擾動,如使地表地基凹陷、坍塌。同時還要避免對水環境的改變造成的生態失衡,影響當地環境的穩態。為了避免地下工程對環境的不良影響,應該進行全面的現場調查,對構造帶的位置、基巖面的高層、基巖和覆蓋層的水力學性質進行評價[6]。
3.施工過程中控制土體穩定性
在施工過程中,有很多控制擾動土體穩定性的方法,如改良加固土體,圍護與支護,合理選擇施工順序等。
水電地下工程的進展
我國水電地下建筑物的發展趨勢為工程規模巨大、地質條件比較復雜、施工進度快。我國水電地下工程的施工技術也取得了長足的進步。我們有先進的管理理念和組織模式;大型高效施工機械為地下工程施工提供了條件保障;打破行業局限,優勢互補的格局初步形成;取得了較為豐富的不良地質條件下施工經驗。今年來在規模方面取得了一系列的新突破如相繼完建的二灘、三峽右岸、龍灘等開挖斷面大于500m2的水電站尾水洞工程。
四、水電高邊坡的研究方法及進展
高邊坡的定義是對于土質邊坡高度大于20m、小于100m或巖質邊坡高度大于30、小于100m的邊坡,其邊坡高度將對邊坡穩定性產生重要影響,其邊坡穩定性作用分析和防護加固設計應進行個別或特別設計計算,這些邊坡稱為高邊坡[7]。由于我國水利資源豐富的地區多位于一二級階梯,這樣的地區水流落差大,但同時高山峽谷的高差也很大,所形成的地質構造十分復雜,在水電工程施工過程中高邊坡問題廣泛存在。高邊坡具有很大的安全隱患,如果不謹慎處理,極有可能帶來極大的危害。如意大利的瓦伊昂大壩,就是由于拱壩左壩肩緊靠滑坡極不穩定,又緩慢蠕動變成瞬間高速移動[8]。
1.研究水電高邊坡應分一下幾點進行
判斷基本地質條件
高邊坡的地質構造往往比較復雜,影響邊坡的因素也很多。只是由于這種地質的復雜性,我們才要在選址筑壩時詳細研究地質的成因、物質組成、工程特性的覆蓋層邊坡或滑坡體,還各種復雜結構和構造,甚至涉及高地應力、高地下水位等復雜作用。
根據地質條件評價穩定狀態
根據第一步對于基本地質條件信息的搜集,對邊坡的穩定性進行評價。要綜合考慮邊坡施工期、運行期各種作用和邊坡巖體、滑坡體物理力學特性的可能變化、邊坡失穩的可能影響,提出合理的施工措施。
一旦發生高邊坡及時治理
按照“治坡先治水”的治理原則,如控制開挖、預加固、錨噴支護、抗滑樁、混凝土回填等措施靈活且針對性強。
2、我國高邊坡的進展
巖石高邊坡在我國的分布極為廣泛,以西南和西北地區為主[9]。邊坡穩定性已成為大型水電站建設中的重點問題,而邊坡巖體變形的研究分析是評價高邊坡穩定性的關鍵性問題。我國廣大水電建設者在與滑坡災害作斗爭的過程中不斷吸取教訓,開展科技攻關,是的邊坡加固技術不斷提高。
參考文獻:
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[4]羅國煜 論城市環境巖土工程研究 工程地質學報
[5]倪宏革 地下工程的環境巖土工程研究 南京大學博士論文