時間:2023-04-21 18:43:50
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇邊坡支護技術論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
在水利水電工程施工中經常使用的邊坡開挖支護技術主要有以下幾種:一是掛網噴混凝土。這種方法主要是為了能強化邊坡的封閉性,以避免其過多地受到風化作用的影響而使其缺乏穩固性;二是錨桿支護方法。這種邊坡開挖支護方法主要是充分利用邊坡錨桿來進行邊坡的施工工作,是一種最為常用的邊坡施工技術;三是鉆爆方法。這種方法是通過鉆爆來開挖邊坡,遵循自上而下的原則,逐層進行鉆爆;四是分層式支護方法。這種方法常常用于邊坡淺層支護施工中,所起到的作用和效果十分好。在對地質環境比較差的邊坡進行開挖工作的時候,其深層支護中必須向里面灌漿,以穩固其坡壁,提高邊坡的安全性。在灌漿之后,還要采用鋼絞線來進行固定。
2水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術分析
在水利水電工程施工中實施邊坡開挖支護工作時,先要對其進行監測。首先,要對邊坡的安全性進行考察,主要是對邊坡的內部進行斷面布置的測試;其次,要開展爆破振動檢測工作,充分利用衰減規律,測量爆破的振動頻率,并據此來指導邊坡開挖施工工作。另外,除了實施監測之外,還要開展物探工作。物探工作主要是對開挖過程中的邊坡狀態進行了解和分析,以調整邊坡施工中的開挖技術,確保邊坡施工的質量。在水利水電工程施工中,邊坡支護施工控制技術具有重要的作用,通常而言,常用的幾種邊坡開挖支護控制技術有以下幾種:第一種是淺層支護。淺層支護技術包含了排水孔、錨桿和噴混凝土等。在實施過程中,主要是利用全液壓鉆機來開挖邊坡。進行鉆孔。在安裝錨桿的時候,則要先進行灌漿,然后再插桿實施開挖工作,但是需要注意的是,如果所開挖的巖層不夠穩固,那么在施工的時候一定要先插桿再灌漿;第二種是深層支護方法。在邊坡開挖工作中,深層支護工作必不可少,因而必須不斷地創新和改進深層支護方法。在水利水電工程邊坡開挖工程中,采用深層支護技術,一般是利用液壓錨固鉆機來進行錨索鉆孔,通過導向儀器來調整鉆孔,避免出現錨索鉆孔出現偏斜的現象。在水利水電工程的邊坡開挖支護施工中,還要做好鋼筋網的鋪設工作。當邊坡受到地質災害的破壞而坍塌時,就必須開展有效的鋼筋網鋪設工作,以加固邊坡,使其更為安全。在輸送鋼筋網時,必須保證鋼筋網與巖石層之間無縫隙,并且要將其與錨桿頭進行焊接,以形成穩固的整體。除此之外,排水孔施工工作也是水利水電工程邊坡開挖支護施工中的重要環節。邊坡長時間的排水會削弱其穩固性,為此,可以利用永久排水孔來解決排水工作,開展支護施工。在噴混凝土的區域中,常常會使用永久性排水孔方法,能有效降低水壓對邊坡的影響。為保障排水效果,可在其內部添加排水盲材,以防止排水孔出現塌孔現象。
3結語
論文關鍵詞:路塹:邊坡防護,類型
1公路防護技術的類型
公路路塹邊坡防護技術大體上可分為2種類型,即植物防護和工程防護。
1.1植物防護
植物防護就是在邊坡上種植草叢或樹木或兩者兼有,以減緩邊坡上的ooo水流速度,利用植物根系固結邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的目的。這對于一切適合種植的土質邊坡都是應當首選的防治措施。植物防護還可以綠化環境,和周圍環境相協調,也是一種符合環境要求的防護辦法。草種應就地選用覆蓋率高,根系發達、莖葉低矮、耐寒耐旱且具有匍匐莖的多年生植物品種,也可以引進適應當地土壤氣候的優良草種,如蘭莖冰草、扁穗冰草。
1.1.1 條播法
在整理邊坡時,將草籽與土肥混合料按一定比例間距水平條狀鋪在夯層上,寬約10CM,然后蓋土再夯,并灑水拍實。單播只用一種草籽,混播用幾種草籽混合,使根系植被和出芽率為最優。另外由于草皮在5攝攝氏度以下停止生長,10攝氏度以下基本不發芽,另外高溫季節蒸發太快,草皮生長易于干枯,故在此期間不已播種。
1.1.2密鋪法
老邊坡先要整理坡面,填平細溝坑洼路塹:邊坡防護,新邊坡要經初驗合格灑水浸濕后再平鋪草皮。草皮之間要稍有搭界,塊塊靠攏,不得留有空隙,根部要密貼坡面、每塊拍緊使接茬嚴密才能成活。邊坡陡于1;1.5的就需加釘固定。草皮的切塊尺寸約25CM*40CM,厚5CM左右。1.1.3 植樹
植樹不僅可以加強邊坡的穩固性,防風固沙,減輕冰雪對路面的危害,還可以美化路容,調節小氣候,大量栽樹可以獲得部分木材增加收益。但是高大喬木不能植于公路彎道內側,以免影響視線論文范文。
1.1.4框架內植草護坡
在坡度較陡且易受沖刷的土質和強風化的巖質塹坡上,采用框架內植草護坡。框架制作有多種做法,例如;①漿砌片石框架成45o方格網,凈距2 ~4m,條寬0.3~0.5m,嵌入坡面0.3米
左右;②錨桿框架護坡,預制混凝土框架梁斷面為12cmⅹ16cm,長1.5m,用4根6~ 8mm 鋼筋,兩頭露出5cm,另在桿件的接頭處伸入一根直徑14長3m錨桿,灌注混凝土將接頭固定。錨桿的作用是將框架固定在坡面上,框架尺寸和形狀有具體工程而定,其形狀可設計為正方形、六邊形、拱形等,框架內再種植草類植物。
1.2工程防護
對不適宜植物生長的土質或風化嚴重、節理發育的巖石路塹邊坡,以及碎石土的挖方邊坡等,只能采取工程防護措施即設置人工構造物防護。工程防護的類型很多,有護面墻防護、干砌片石防護、錨桿防護、抗滑樁防護和擋土墻防護。各種防護技術都各有其優、缺點和適用條件,一般說除錨桿、抗滑樁和擋土墻外,其他各種防護結不承受荷載,所以不進行內力分析,直接根據適用條件選擇使用。先簡單介紹如下;
1.2.1 坡面防護
坡面防護包括抹面、捶面、噴漿等形式
⑴抹面防護
對于易風化的軟質巖石,如頁巖、泥灰、千枚巖等材料的路塹邊坡,暴露在大氣中很容易風化剝落而逐漸破壞,因而常在坡面上加設一層耐風化表層,以隔離大氣的影響,防止風化。常用的抹面材料有各種石灰混合料灰漿、水泥砂漿等。抹面厚度一般為3―7cm,可使用6-8年。為防止表面產生微小裂縫影響抹面使用壽命,可在表面涂一層瀝青保護層。
⑵捶面防護
捶面防護與抹面防護相近,其使用材料也大體相同。為便于捶打成型,常用的材料除石灰、水泥混合土外,還有石灰、爐渣、粘土拌合的三合土與再加適量沙粒的四合土。一般厚度10-15cm,捶面厚度較抹面厚度要大,相應強度較高,可抵御較強的雨水沖刷,使用期約8-10年。抹面、捶面是我國公路建設中常用的防護方法路塹:邊坡防護,材料均可就地采用,造價低廉,但強度不高,耐久性差,手工作業,費時費工。
1.2.2砌石防護
砌石防護包括護面墻、干砌片石防護、漿砌片石護坡。
⑴護面墻
護面墻是采用漿砌片石結構,覆蓋在各種軟質巖層和較破碎的挖方邊坡,使之免受大氣影響而修建的墻體,以防止坡面繼續風化。在缺乏石料的地方,也可以采用現澆水泥混凝土或用預制混凝土塊砌筑。護面墻除之自重外,也能增加路塹美觀。所以在巖石甚至在一些土質路塹邊坡也可砌筑一定高度的護面墻,以美化路容。若巖層破碎或在開挖時坡面有嚴重凹陷,應局部采用支補護面墻的方式進行。
⑵干砌片
干砌片石防護適用于土質、軟巖及易風化、破壞較嚴重的填挖方邊坡,以防止雨雪水流沖刷。在砌面防護中,宜首選干砌片石結構,這不僅為了節省投資,而且可以適應邊坡有較大的變形。干砌片石受水流沖擊時,細小土顆粒易被水流沖刷帶走而引起較大的沉陷,為防止坡面土層被水流沖擊和減輕漂浮物的撞擊力,應在干砌防護下面設置碎石或砂礫結構的墊層。干砌片石坡腳應視土質情況設置不同埋深的基礎
⑶ 漿砌片石防護
漿砌片石防護也是公路路塹邊坡防護中常用的工程防護方法。漿砌片石是用水泥砂漿將片石間隙填滿,使砌石成為一個整體,以保護坡面不受外界因素的侵蝕,所以比干砌片石有更高的強度和穩定性。干砌或漿砌片石防護在不適于植物防護或者有大量開山石料可以利用的地段最為適合。砌石防護的優越性是顯而易見的,它堅固耐用,材料易得,施工工藝簡單,防護效果較好,因而在公路的邊坡防護中得到了廣泛的應用。
1.2.3 擋土墻防護
在公路路塹邊坡防護工程中,大量的擋土結構得到了廣泛應用論文范文。擋土墻按斷面的幾何形狀及特點,常見的形式有:重力式、錨桿式、土釘墻、懸臂式、扶臂式、柱板式等。各種擋土墻都有其特點及適用范圍,在處理實際擋土工程時,應對可能提供的一系列擋土體系的可行性作出評價,選取合適的擋土結構形式,做到安全、經濟、可行。現結合工程常用介紹如下形式。
⑴重力式 擋土墻
重力式擋土墻是以擋土墻自生重力來維持其在水土壓力等作用下的穩定。它是我國目前常用的一種結構型式,重力式擋土墻可用磚、石、素混凝土、磚塊等建成,其優點是就地取材、結構簡單、施工方便、經濟效益好;缺點是工程量大,地基沉降大,它適合擋土墻高度在5-6M的小型工程。
⑵錨桿擋土墻
錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土面板及錨桿組成的只當結構物。面板起支護邊坡土體并把土體的側壓力傳遞給錨桿的作用,錨桿通過其錨固在穩固土層中的錨固段所提供的拉力;來保證擋土墻的穩定,而一般擋土墻是靠自重來保持其穩定。錨桿擋土墻按其鋼筋混凝土面板的不同,可分為柱板式和板壁式。柱板式擋墻是錨桿連接在肋柱上,肋柱間加當土板;板壁式擋墻是由鋼筋混凝土面板和錨桿組成。
⑶錨釘墻
錨釘墻支護技術有著比單純錨桿支護或土釘支護更廣泛的適用范圍,它可以結合錨桿深部加固和土釘淺部加固的優點路塹:邊坡防護,來對邊坡進行加固處理。工程實際中,錨釘聯合加固支護的形式各異,大體可歸納為兩種: ①強錨弱釘支護體系:該體系以錨桿為邊坡的主要加固手段,抑制基坑邊坡的整體剪切失穩破壞,然后輔以土釘支護,抑制邊坡局部破壞;②強釘弱錨支護體系:即以土釘為邊坡的主要加固手段,形成土釘墻,然后輔以錨桿支護,限制土釘墻及墻后土體的位移。
2結語
公路及其附屬建筑物的邊坡穩定是保證其正常使用的前提條件。邊坡的防護技術類型很多,本文只介紹了一些較常用的類型。從力學角度分析,維護邊坡穩定的方法,一是借助擋墻的自重來平衡墻后巖土體傳來的推力;二是在巖土體中“釘釘子”,如錨桿,利用周圍土體對錨固段的錨固力來維持土體的平衡,從而達到保證邊坡穩定的目的;第三種辦法就是改變土體的性質,通過外加材料而形成強度高、穩定性好的復合土體,這種方法的分析和驗算比較復雜,有的機理還在研究中。在實際工作中,還要強調自然界和人為因素這一外部環境,強調巖土參數的準確性,因地制宜選用上述方法,進行符合實際的施工,達到邊坡防護的目的。
參考文獻:
⑴達.公路擋土墻設計、北京:人民交通出版社,2000.
⑵湯康民。巖土工程。武漢:武漢工業大學出版社,2000.
論文摘要:介紹了高速公路邊坡的動態設計原理與實例
1動態設計原理與方法
對于邊坡工程來說,設計往往具有超前性,而施工則直接體現了現實性。這樣,二者之間不可避免地要產生矛盾,為解決矛盾就需要把施工中不斷獲得的新信息經處理后傳遞給設計,以此不斷修改完善設計,直至最終解決矛盾。
對于重大的深挖方路塹邊坡工程,在勘察和設計階段對其認識是有限的。而隨著施工開挖的逐步進行,真實的工程地質條件逐步擺在面前。在施工完成后,對勘察、設計、施工及監測獲得的經驗數據進行總結歸納,則可為相似工程提供可借鑒的經驗,提高施工前的認識水平。因此,在深挖方路塹邊坡工程設計施工過程中,應將勘察、設計、施工及施工監測、施工后分析作為一個整體,進行動態設計施工。針對近年來公路建設中出現的問題,結合公路工程特點,對于公路深挖路塹邊坡工程,提出如下系統的動態設計方法(圖1):
(1)進行詳細的施工前地質調查和勘察,力求正確把握邊坡工程地質條件。重視巖體結構特性的研究,在勘察中要查明邊坡巖體結構特征,分析控制邊坡穩定的主要結構面;
(2)運用工程地質類比分析、地質力學綜合分析等方法對邊坡的穩定性做出定性的判斷,尤其是要判明邊坡的整體穩定性問題;
(3)運用數值計算分析、極限平衡分析等對邊坡的穩定性做出定量的判斷;
(4)根據穩定性分析評判的結果,進行開挖和防護工程設計;
(5)針對邊坡地質結構、薄弱環節和防護措施特點,進行施工期間施工監測設計,確定重點監測部位、監測方法、手段等;
(6)開展邊坡工程開挖和防護工程施工,進行施工監測,獲取開挖揭示的工程地質信息、變形信息、施工技術信息、防護結構應力信息等,并對獲取的信息進行及時整理分析,據此以修改設計;
(7)施工完畢后,對監測資料進行綜合整理分析,對施工后的穩定性作進一步的判定,對邊坡的變形破壞特征進行深入研究,分析不足,總結經驗,為其他工程提供可借鑒的經驗。
2贛大高速公路某段高邊坡地質概況
地面植被較茂密,表層有厚度約3m的坡殘積粘性土,基巖主要為古生代變質巖—石英云母片巖。巖體受構造影響強烈,構造節理發育,有的節理面可見擦痕和硅化面,巖塊上可見強烈的小褶皺和節理切割錯斷跡象,巖體風化帶和風化節理很發育,全風化帶厚5一lOm左右,下部為中等風化帶。邊坡巖體被結構面切割成碎石狀和塊狀。巖體主要節理有5組,節理產狀:120“乙45“一600;330“乙650;195“乙35“一580; 2400乙650;1700乙630。片理產狀:800一95“乙29 0 } 45 0。線路走向1120,邊坡傾向2020。由邊坡與巖體結構面的關系可知,不利于邊坡穩定的結構面主要有三組,即:2400乙650; 1700L630; 1950L350 }580。路塹挖方深度內無地下水,但降雨時,由于巖體節理發育,開挖裸露后,成為雨水人滲的路徑,降雨期會出現臨時性裂隙含水現象,因而影響邊坡巖體的穩定。
3施工過程中的動態設計
(1)該路塹高邊坡地段的最初施工設計方案為15m高擋墻,上接1一3級(15一20m)的高護墻,護墻坡率為1:0. 5,1:0. 75和1:1。
(2)經現場設計復查,為減少大量的高邊坡護墻施工的難度和護墻漿砌片石污工量,將擋墻頂以上的護墻改為掛網噴漿輕型防護。
(3)該路塹高邊坡地段按以上修改的設計開挖。至2006年9月,路塹上部開挖基本達到設計形態,巖體的構造節理和風化帶基本裸露,同時也出現了局部邊坡巖體開裂或坍滑。根據實際開挖和巖體變形情況,經過進一步的地質工作,全面查明了巖體風化情況和結構面組合特征,發現巖體很破碎,風化強烈,且存在三組不利結構面,導致由其組合產生的楔體狀坍滑。
依據開挖后的實際地質條件,巖體邊坡的設計參數相應修改后,對設計和施工方案同時作調整。考慮到邊坡高、工期緊、施工難度大,進行了四個設計方案的詳細比較。四個設計方案分別為:1)拉桿錨樁方案,適于在邊坡下部支擋,可替代原設計的底部擋墻,但對高度達60m的邊坡,仍需放緩邊坡刷坡或采用預應力錨索等加固,施工困難;2)放緩邊坡方案,則邊坡高度將超過100m,土石方數量增加較大,坡面防護面積也大大增加;3)預應力錨索支護方案,錨索工程量大,但便于施工;;4)部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的方案,基本不增加邊坡高度,通過錨固和擋護工程加固邊坡,并維持原設計的擋墻和邊坡坡率,對有條件刷坡且增加高度不大的地段,采取邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的措施。經綜合比較,該方案最優,較為經濟,便于實施。因此,采用了部分邊坡放緩與錨索、錨桿支護相結合的方案。
(4)采用的設計方案如圖2所示。底部片石混凝土擋墻高15m;中部兩級邊坡,預應力錨索加固和掛網噴漿防護,坡率1:0.75;上部邊坡1:1,框架錨桿加固和掛網噴漿防護;頂部邊坡1:1.25,植草護坡。設計對下一步施工方案做出了相應的規定,要求支護工程自上而下、邊開挖邊支護;邊坡支護完成后,方能進行下部開挖;底部擋墻嚴格按跳槽開挖澆筑,墻背坡根據巖體情況,在開挖時采用隨機錨桿和噴漿作為臨時支護。
(5)后按照設計方案施工,中、上部開挖基本到位,中部邊坡支護仍在施工,因幾次降雨,出現一處巖體楔體開裂,范圍約30m,另有一處在擋墻開挖部位產生楔體坍塌。裸露的巖體表面,可見節理很發育。故再次設計調整中部錨索布置,并按巖體破碎程度和風化程度,具體設計規定底部擋墻開挖支護方式和墻身尺寸調整范圍。部分坡面加密錨索;部分地段加大墻身截面,規定跳槽開挖的槽口寬不大于6m;另有部分地段增加墻背錨桿掛網和鋼軌臨時支護,規定跳槽開挖的槽口寬不大于3m。按調整后的設計進行施工,直至竣工,未出現新的邊坡變形。
【摘要】公路路基邊坡的是否穩定,對在建公路的施工有著直接的影響,關系到施工的安全性及施工能否順利開展,同時也關系到現有道路的運營安全。通過對公路路基邊坡的設計特點及存在的不穩定性因素進行分析,提出了相應的解決辦法和防護措施,以提高公路路基的穩定性。
【關鍵詞】公路路基;邊坡穩定;影響因素;防治工程
1.前言
伴隨著經濟的迅速發展,道路建設也在不斷發展,在公路建設中,邊坡建設也是重要一環,但是其在建設過程中存在著許多問題,特別表現在地理環境比較復雜的道路修建上論文交流,請加,謝謝。由于在道路建設中出現高邊坡是無法避免地,從而邊坡穩定技術也變得越來越重要,它不僅關系到工程建設的整體進度,也關系到場地周圍的環境保護,更重要的是關系到建設工人的生命安全。因此,對造成公路邊坡失穩的成因進行分析,并適當的采取行之有效措施,是使問題得到化解的關鍵。
2.路基邊坡設計的特點
2.1非標準設計
不同地段的邊坡有著不同成長因素,會因為其成因機制、穩定狀態及形成條件等存在差異,所以對工程建設產生的影響也會不同,在邊坡防治進行設計時,對所有邊坡的范圍、治理部位都要進行計算,并制定出分別與之相適應的措施及方案。所以,邊坡治理工程的設計沒有固定的設計標準,必須有針對性地對邊坡加以設計。
2.2風險性設計
缺乏穩定性的邊坡一般都位于比較復雜地形內,邊坡體承受著外界巨大的荷載,在所有的治理工程必須對其進行承受,其本身必須具備充分的抗變形能力及抗破壞論文交流,請加,謝謝能力。但迄今為止,邊坡防治技術還處在發展階段,其存在不成熟、不完善、不嚴謹性,因此,邊坡治理工程的設計還具備著一定的風險性。
2.3應急設計
邊坡災害的發生時常存在著突發的性質,為了減少其危害程度,必須對此進行有效的預防,但很多形式下都存在著應急的特點,其邊施工、邊監測、邊勘察、邊設計。
2.4綜合防治設計
公路路基邊坡的設計和施工,必須根據邊坡的具體特點,同時采取不同的技術辦法,達到綜合治理的效果。因此需要對原有治理方案進行合理的分解,選擇分步、分期實施,從而實現綜合防治。
3.對影響邊坡穩定的因素進行分析
剝落、崩塌、滑坡是公路邊坡失穩的三種主要表現形式。一般由風化、雨水、爆破、地震等因素造成的,其中長期的風化、雨淋等因素致使邊坡的抗滑力減弱,出現滑坡等現象,而爆破地震等可直接導致邊坡失穩。
3.1邊坡的成分和強度參數
目前我國的公路邊坡以土質邊坡為主,其強度由土的的內摩擦力及粘聚力決定,土的類型不一樣,其顆粒大小也會不一樣,含水量不一樣,對邊坡的承受強度也會造成直接影響,從而影響邊坡的強度系數。同時不同的季節、不同的地區依照土的凍結狀況其強度也會出現差異。
3.2邊坡的坡度及施工因素
邊坡的高度與其底部寬度的比即表示邊坡的坡度,坡度的大小對穩定性造成直接的影響,坡度越小穩定性越高。在施工過程中,有時為了給施工帶來方便,通常會筑起比較高的邊坡,而且對邊坡土質缺乏實際考慮,開挖方法、開挖深度及施工規范也缺乏認知,甚至還出現了隨意在邊坡頂部擺放廢石殘渣的現象,造成邊坡過載。同時在工程施工中缺乏具體的勘察設計,也沒能及時的采用加固及支護措施,這都會給公路邊坡的穩定造成隱患。
3.3人類活動及工程建設
人類頻繁的工程活動,存在著許多的違章挖填土行為,對坡腳待填土進行任意的開挖,在坡頂建造房屋,公路附近進行大工程量的建設,這些都會給公路邊坡增加壓力,坡體的下滑力得到增加,穩定性也就受到了影響。同時在工程建設中無定向、無防護的爆破,也會給邊坡水文地質和力學性質造成影響,致使抗滑力下降,下滑力上升。
3.4自然環境和地質條件
不同地域的邊坡其自然條件也存在著差異,不同的自然條件對其影響程度也不一樣,其中影響最為明顯的是含水量,地表的降水會滲入邊坡,使軟弱夾層的摩擦力被降低,同時會對坡體進行侵蝕,提高坡體的重量,使下滑力上升;再加上風化作用,土體的抗剪強度也會受到影響,使裂縫擴大造成土體剝落脫離;要是發生地震,就會直接使坡體的力學性質得到改變,使土體變得松弛,其整體強度會受到影響。
4.公路路基邊坡穩定性預防和防治措施分析
4.1因地制宜
公路施工過程中經常會出現邊坡,必須結合實際情況進行處理,從現場的地質條件、氣候條件出發,合理設計坡度,適當的選擇材料,對邊坡實施防護。可以利用錨桿支護及水泥抹護等,必要時進行削坡減載、設置擋土墻等。此外還需要制定并實施施工規范,實現邊坡防護的規范化。對降雨多發的地形,可以設置粘土墊層及止水帷幕,減少地下水及地表水的侵蝕,并在坡頂建設排水溝,第一時間將雨水排除,降低邊坡的危險因素。
4.2噴錨加固及土石攔截
噴錨支護是當前邊坡支護的主要的措施,土質邊坡具有間隙大、強度低的特點,比較實用的措施有錨桿、支撐、灌漿等。對可能會出現較大規模滑坡的自然坡體,則可以修筑錨固樁、抗滑擋墻等較大型的防護工程,也可以選擇對土性進行改良,采用動力固結、電滲及噴射注漿等措施。同時需要在坡面實施攔截措施,預防石塊的下落及巖體的崩塌,減少對行車安全造成的不利影響,在設計勘察時就必須依照巖體滑落、翻滾、彈跳及落點的位置提前作出預測,通常的攔截辦法有修建攔石墻、金屬網及落石槽等。
4.3邊坡生物防護及綠化
對邊坡的穩定加以防護其生物防護的作用也日益突出,在邊坡的修筑過程中,植被遭到損壞,加重水土流失,影響邊坡的穩定性。通過對栽種植物的挑選,栽種時機的把握,對邊坡沿線實施生態防護,這樣不僅保持了水土還美化了環境,同時它還具有造價低、經久性強實用性高的優點,具有很高的實用價值。
4.4實施監測,及時預防
隨著公路邊坡事故的頻繁出現,其危害也越來越明顯,工程建設時必須加大對邊坡穩定的防護,其監測技術也有待提升,如數字攝影、地震勘探、放射測量及探地雷達等的運用;目前主要是對邊坡的位移及變形信息進行采集,然后分析出邊坡的破壞特征及變形機制,從而對邊坡的穩定性提前做出預測,及時采取適當的辦法對邊坡實施防護,使災害在初始狀態就得到控制,這樣不僅可以減少經濟損失,同時對人們的生活也不會造成困擾,具有極大的現實意義和運用價值。
【參考文獻】
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【論文關鍵字】建筑工程 支護 施工技術要點
【論文摘 要】本文在簡單介紹了建筑工程支護的基礎上,針對實際施工過程中存在的各種問題,論述了建筑基坑土方開挖、支護施工、安全防范措施,并著重介紹了建筑工程支護施工技術的要點。
1、建筑工程基坑支護簡介
隨著地下建筑工程的不斷發展,基坑工程得到越來越多的發展和利用。所謂基坑工程,就是為了保護基坑的開挖、地下主體結構的施工安全和周邊環境不被或少被破壞而采取的支檔措施,此外,它還包含了基坑的土方開挖、施工機械的利用以及降水防水等方面的,所有的這些,共同組成了建筑工程地下基坑支護的全部內容。
隨著地下建筑工程開挖深度的不斷增加,開挖土方的面積越來越大,建筑工程支護施工的難度也相應的不斷加大。建筑工程基坑工程是一個很復雜的問題,它包含的許多不確定的因素和內同,涉及到土力學中的變形、穩定、強度以及防水等方面的內容,需要我們不斷地加以研究和在施工中總結經驗,是基坑工程的施工技術得到不斷的完善。
目前放坡開挖和在支護結構保護下的開挖最常用的兩種施工工藝。放坡開挖即無支護開挖,適用于基坑開挖深度較小、土質條件較好的邊坡,與之相對應的是支護開挖,即有支護體系保護下的開挖。針對不同的工程實際,我們要選擇合理的開挖和支護方式,并在所選支護條件下進行合理施工工藝的設計和選擇。由于基坑工程的環境復雜性和保障結構施工,同時由于基坑施工過程中存在著許多不可預知的可變因素,使得建筑基坑工程支護施工工藝存在著許多的問題。
2、建筑工程中基坑支護存在的問題
目前在建筑工程支護過程中,基坑支護還存在一系列的問題,簡述如下:
(1)深基坑環境復雜性
在設計過程中,根據提供的資料進行基坑工程支護的設計,由于環境的多樣性和復雜性,不可能考慮到實際施工中遇到的各種問題,由于地質調查覆蓋的程度不同,現實中存在的軟弱地層或涌水地層等可能沒有勘查到,在實際中需要多加預防與指定響應的預防措施,以保障支護施工的順利進行。
(2)設計與施工不達標
由于設計人員的疏忽或認識不足,在進行邊坡的設計時存在著一定的問題,但這種情況往往較少發生。最主要的是施工單位在進行施工時,沒有嚴格按照設計要求及相關規范的要求,如在噴射混凝土養護過程中混凝土未按照規范要求進行合理的養護,未達到設計強度要求就進行接下來的支護施工,或者是在土釘支護過程中,錨桿并未達到設計的強度等等,都是經常遇到的;同時邊坡面的處理不當,達不到標準要求,以及相關負責人員急功近利,沒有做好基坑公正施工工序的協調工作,只是盲目的追求施工進度,都會給建筑工程支護帶來安全隱患。
(3)基坑工程中地下水的影響
在基坑工程的開挖和支護過程中,地下水的影響尤其需要得到足夠的重視,是一個不能忽略的問題。隨著基坑開挖深度的不斷增加,許多基坑在地下水位一下或者受到地下水的影響,尤其在地下水位較高的地區,以及粉砂地基中,往往容易發生地下水的災患,容易給基坑工程支護工程帶來極大的危險。對于基坑支護等過程中出現的涌水、滲水等現象,需要事先制定響應的防范措施。
此外,建筑工程施工過程中還存在著許許多多的問題,比如地基的不均勻沉降,施工工藝的優化等,在此不再一一贅述。
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3、建筑工程中基坑支護施工技術要點
針對以上所述的建筑工程施工過程中存在的許多問題,作出如下建筑工程基坑支護施工的技術要求論述:
(1)合理選擇支護施工方法
在此,針對深基坑工程的支護形式進行簡單的說明和論述。重力式擋土墻支護結構、混合式支護結構和懸臂式支護結構是深基坑支護的三種主要方式,懸臂式支護結構潛入基坑底部的巖體或土體,借助于巖土體的支撐作用保證結構的穩定,適用于基坑開挖深度較小、土質條件較好的情況下,而重力式擋土墻則依靠自身的重量來保證支護結構在各種壓力下的平衡,混合式支護結構可以簡單的理解為錨桿支護結構,借助于錨桿以及噴射混凝土面層,使基坑與支護結構形成一個整天,相互作用,保證基坑支護的安全。如何根據實際情況合理選擇施工工藝,在經濟的條件下盡可能的保證安全和穩定,是一個重要的研究課題。
(2)建筑基坑工程開挖
由于建筑基坑工程多在土質地基或軟弱巖層地基下施工,挖土量一般都較大,在基坑的開挖過程匯總,應該針對具體的情況選擇合理的開挖方式,一般可采用分開挖的方式進行,則樣就可以一邊進行開挖一邊進行開挖土的運輸,避免了在工作面處土方的堆積,提供了好的施工環境。同時,在土方開挖過程中,應對維護結構進行適當的監測,合理的控制土方開挖的速度和進程。
(3)建筑基坑支護施工
不同的建筑基坑,采取的支護方式不一樣,如鉆孔灌注樁、錨桿、土釘墻、地下連續墻以及支護樁等等,針對不同的支護方式,需要注意不同的支護施工的要求。如在錨桿施工中,進行必要的現場試驗等,需要保證錨桿的強度達到設計要求。總之,應嚴格按照設計以及規范要求進行基坑支護施工。
(4)支護施工中的安全防護措施
在建筑姐基坑的施工過程中,安全防范措施是必不可少的。比如:進入施工現場的工作人員或者是監理人員等都必須有相應的防護措施,必須佩戴安全帽,以及持證上崗等;工作人員不可酒后上崗工作;需要有專門的技術人員按照規定檢查機器設備的維修和保養工作,保證正常施工等。
(5)建筑基坑支護防水技術要求
地下水是建筑基坑支護施工中一個必須得到足夠重視的問題。當地下水位變化較大或地基長期處于地下水位以下時,需要對基坑進行降水工作,保證正常施工,對可能出現流沙、管涌的基坑,需要制定應急預案措施。
4、結語
我們應嚴格按照設計以及規范要求,合理的進行建筑工程基坑支護的施工,保證支護結構的穩定性和施工安全,盡可能的避免出現安全隱患。
參考文獻
[1]陸佰鑫.淺析建筑工程中的深基坑支護施工技術[J].科技資訊,2011,15:72
【關鍵詞】新奧法;施工原理;工程;應用
1.新奧法簡介
1.1新奧法的概念
所謂新奧法,就是奧地利隧道施工新方法的簡稱,英文為New Austrian Tunneling Method,簡寫NATM,是上世紀六十年代由L.V. 拉布西維茲、米勒-菲切爾等隧道專家提出的一套隧道施工理論和方法,它迅速為各國工程界所接受并獲得廣泛的應用。新奧法是應用巖體力學的的理論,充分利用巖體的自支撐能力,結合現代量測監控技術,采取柔性支護的手段來達到隧道或巷道的穩定。
1.2新奧法的發展
新奧法與傳統礦山法都屬于鉆爆法,它最早是應用于隧道工程。拉布西維茨1934年嘗試在地下工程中使用噴漿支護。在1942~1945年建造的洛伊布爾隧道中首次采用了雙層薄襯砌。1948年,他提出了量測工作的重要性。在1953~1955年修建普魯茨-伊姆斯特電站的有壓輸水隧洞時,按拉布西維茨的建議采用錨桿支護而獲得成功。1963年拉布西維茨將這種施工方法正式命名為新奧法。1964~1969年他又提出了在巖石壓力下隧道穩定性的理論分析,強調采用薄層支護,并及時修筑仰拱以閉合襯砌的重要性。經過20多年的實踐和推廣,新奧法日趨成熟,在山嶺隧道中被普遍使用,并已廣泛用于其它巖土類工程。中國從上世紀60年代初開始推廣噴錨支護,到80年代新奧法已被廣泛采用于礦山井巷、隧道等工程。
2.新奧法施工原理和技術
2.1新奧法的巖體力學原理
傳統礦山法依據的是“松弛載荷理論”,該理論是泰沙基和普羅托奇雅可諾夫于上世紀二十年代提出的。它認為,穩定的巖體有自穩能力,不產生載荷;不穩定的巖體則可能因松弛產生坍塌,需要用支護結構予以支承,作用于支護結構的載荷就是圍巖松弛范圍內可能坍塌的巖體的重力。而新奧法依據的是“巖承理論”,該理論認為,圍巖穩定是巖體自身有承載自穩能力;不穩定圍巖喪失穩定是有一個過程的,如果在這個過程中提供必要的幫助和限制,則圍巖仍然能夠進入穩定狀態[1]。可見,這種理論非常重視過程和對過程的有效控制,充分利用圍巖的自承載能力是其基點。
2.2新奧法的支護技術
與新奧法的力學原理相適應,新奧法擯棄了剛性支架的大量使用,如木支架、鋼筋混凝土預制構件支架、鋼支架、整體混凝土支護和砌石支護這些靠支架強行支撐松弛圍巖的傳統支護方法,而是采用柔性支護來加固圍巖,如噴射混凝土支護、錨桿支護、錨網支護、錨噴聯合支護、錨桿注漿支護、錨噴網聯合支護等,并且要恰當掌握支護時機,支護結構盡量形成閉合的薄壁圓桶結構,可以和圍巖一同產生有限的變形以釋放應力而獲得更高的自承能力。新奧法把巖體既看作產生載荷的原因也看作主要承載結構,支護結構和巖體要形成統一體并共同發揮承載作用。
2.3新奧法的量測技術
新奧法是掘進施工由經驗和定性走向定量分析的方法。根據工程的地質、規模和施工要求,要制定合理的量測計劃和確定量測項目。量測項目主要有位移、應力應變、接觸應力等三大類。可以采用水平儀量測圍巖表面垂直位移和地面沉陷,用伸長計量測圍巖在不同半徑處的變形,用收斂計量測收斂變形,用壓力盒測定接觸應力,等等。通過記錄、整理、分析這些數據,可以進行圍巖的穩定性分析,用于調整施工方案或指導施工,故而新奧法是設計和施工一體化方法。
3.新奧法施工
3.1新奧法施工原則
新奧法的施工原則可以概括為“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”。
“少擾動”就是在進行掘進時盡量減少對圍巖的擾動破壞。因此,要優先選用機械開挖,如單臂掘進機、全斷面掘進機、掘錨支綜掘機。采用鉆爆法時要用光面爆破或預裂爆破,控制循環進尺和及時支護。
“早噴錨”是指開挖后及時施作初期支護,使圍巖的變形進入受控狀態,既可防止圍巖松弛坍塌又允許適度變形以產生自承能力。若圍巖穩定性較差時可以采取超前支護。
“勤量測”指采用量測儀表來量測圍巖位移、應力應變和接觸應力等,通過數據來分析圍巖的穩定性或變化趨勢,以便調整開挖方法、支護方法等。
“緊封閉”是指盡量采用噴錨支護,避免圍巖暴露而致強度和穩定性降低,要適時對圍巖施作封閉性支護,使圍巖和支護結構處于良好的共同工作的狀態。
3.2新奧法施工程序
新奧法施工程序如下圖:
4.新奧法在各種工程中的應用
4.1新奧法在井巷工程中的應用
新奧法由傳統礦山法演化而來,是傳統礦山法的推陳出新。井巷掘進在礦山工程中占40~60%,對礦山的生產、安全和開采成本影響很大。在礦山井巷工程中,有些使用期很短,如礦塊天井、鑿巖巷道、拉底巷道、裝礦巷道等采切工程;有些使用期較長,如主副井、斜坡道、通風井、主溜井、主要硐室、石門和階段運輸平巷等開拓工程。對于采切工程,一般采用傳統礦山法施工就可。對于開拓工程,盡量采用新奧法施工,但要求明顯比隧道低。
礦山巷道除特殊情況下一般采用直墻拱頂,多數不設仰拱不閉合。除了主副井外,由于巷道斷面較小,很少采用再砌或再噴混凝土的復式支護。多采用鉆爆法開挖,有條件時可采用掘進機開挖,巖層極為松軟時可以人工開挖。鉆爆法施工時一般分掏槽眼、輔助眼和周邊眼,采用光面爆破技術,按照掏槽眼——輔助眼——邊幫眼——底板眼的順序進行微差爆破。根據圍巖的穩定性和地壓力的大小,用工程類比法確定初選支護方式和支護參數,一般用噴射混凝土支護、錨桿支護、錨網支護、錨噴聯合支護、錨噴網聯合支護等。在施工中,根據量測監控的數據來分析判斷初選支護方案是否恰當,用逼近法或抽稀法來調整以找到最佳支護方案。迄今為止,依據巖體力學理論計算而得出的錨噴支護方案僅供參考。大姚銅礦采用光面爆破技術、錨噴網聯合支護掘進階段運輸平巷,取得了良好的技術經濟效果。
4.2新奧法在采場中的應用
新奧法提出的巖承理論和柔性支護理論,在采場地壓管理中發揮著重要作用。無論是非金屬礦山還是金屬礦山,只要采取地下開采,都需要處理采場地壓問題。在地采礦山中,特別是采用空場法和采后充填法來開采水平和微傾斜礦床、緩傾斜礦床或傾斜礦床,都會面臨采場頂板控制問題。在頂板堅固性和穩定性差的時候,常常采用系統錨桿、錨網聯合、錨桿桁架、錨帶網等支護方法來處理頂板或局部不穩的地方,以保證回采期間頂板的穩定和采場安全。在露采時,常常采用噴射混凝土、錨桿、錨網、錨索等支護方法來加固邊坡或平臺。其實際效果往往遠勝木樁、擋土墻和砌石加固,且造價更低。
4.3新奧法在隧道工程中的應用
新奧法起源于傳統礦山法,成就于隧道工程。由于隧道工程斷面較大、長度較長、穿過的巖層較復雜、要求更高,是新奧法應用最徹底的領域。從開挖方式上,隧道掘進可以采用鉆爆法、全斷面掘進機、盾構法等多種手段。鉆爆法時可以采用全斷面法和臺階法施工,盡量減少開挖對圍巖的破壞。如圍巖穩定性較差,開挖前可以采用錨桿、小導管或管棚超前支護[2]。從支護手段上,隧道初期支護可以采用錨桿支護、噴射混凝土支護、錨噴聯合支護或錨噴網聯合支護,并且往往做成封閉的薄壁圓桶結構(設仰拱),并進行注漿封水或導管排水,還常常進行二次襯砌或復噴混凝土支護(起安全儲備和美觀作用)。如地壓過大時,可以采用鋼纖維、鋼拱架或鋼筋格柵混凝土支護。大箐隧道采用鉆爆法正臺階施工、錨噴初期支護、模筑鋼筋格柵混凝土二次支護的方案,取得了很大的成功。
4.4新奧法在公路工程中的應用
新奧法在公路工程中也有廣泛應用,在開挖深路塹、處理高陡邊坡、穩定路基方面都發揮作用。對穩定的石質邊坡,可以進行噴漿覆蓋以防止風化;對不穩定的石質邊坡,可以采用沙漿錨桿加固,可以用錨噴加固,可以用錨網加固并防止落石。還可以用位移量測和變形量測手段來分析高陡邊坡的穩定性,可以用長錨索來加固邊坡或填方路基。在昭待公路的修建過程中,用長錨索來加固邊坡或填方路基得到大量使用。
4.5新奧法在其它工程中的應用
此外,新奧法在國防工程、水利工程、水電工程、地下鐵道、地下建筑都有一定的應用。重要的地下彈藥庫和地下軍事基地都使用新奧法施工。蔓灣水電站左岸的高陡邊坡坍滑治理就大量采用錨噴支護和預應力錨索支護而取得成功。新奧法的二次支護方法在地下建筑和地下鐵道建設中也被大量采用。
5.新奧法施工的注意事項
當然,新奧法也非萬能和唯一的方法。相比于傳統礦山法,它的施工技術更復雜,設備要求更高,成本也更高,施工速度更低,而且,在一些地質條件較復雜或軟弱地層中,不適于新奧法施工。在下列情況下,不適于或需要采取適當的輔助措施才能進行新奧法施工:①涌水量過大的地層;②因涌水產生流沙現象的地層;③圍巖破碎使錨桿鉆孔和插入都極為困難的巖層;④工作面不能暫時穩定的巖層;⑤沙石、碎石、沙礫層[3]。
6.結論
新奧法將巖體力學理論和工程施工緊密結合,從開挖、支護和量測監控的系統的思維出發,確保設計和施工的一體化,從而保證工程質量和安全,有很廣很強的適用性。隨著錨桿材料、噴漿工藝技術、光爆技術、量測技術等的發展,新奧法將應用越來越廣泛。其施工成本會不斷降低,施工速度會不斷提高,而施工質量和安全卻越來越高。
【參考文獻】
[1]于書翰,杜謨遠主編.隧道施工[M].人民交通出版社,2001.
關鍵詞:高邊坡;椅式抗滑樁;變形控制;有限元法
1.前言
椅式抗滑樁是一種新型的支護結構,它是由兩排平行的鋼筋混凝土樁以及樁上部的冠梁形成的空間結構體系,這種結構具有較大的側向剛度,可有效地限制圍護結構的側向變形,并且可以隨下端支承情況的變化自動調整其上下端的彎矩,同時自動調整結構各部分內力,以適應復雜多變的載荷作用位置 (見圖1)。
目前椅式雙排樁支護結構已經在一些地區采用并取得成功,但由于目前計算理論的不完善,不確定的潛在滑面位置,使其土壓力大小和分布不同于純樁錨結構,也異于滑坡的滑坡推力,尤其是頂部錨索下部椅式組合排樁模型的土壓力、結構內力與位移分布更為復雜,這些問題都有待進一步研究。
本文通過對椅式抗滑樁+預應力錨索組合結構在深圳布吉某邊坡治理中的計算分析,探討組合支護結構在邊坡工程中的受力機理及位移場特點,在此基礎上總結出椅式抗滑樁的設計要點關鍵技術。
2.工程概況
深圳市布吉街道辦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。
3.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。
3.椅型抗滑樁+錨索結構內力分析
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2所示。
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:
――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:
――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:
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。
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。
3)內力計算結果
采用“m”法計算只能得到后排樁的內力分布,。而采用有限元法不但可計算出后排樁還有前排樁、樁頂連梁的內力。將兩種計算結果匯總為表格,見表2所示。
4)計算結果分析
從上述土壓力及支護結構軸力表中可以看到,采用“m”法簡化計算,得到的樁后主動土壓力和被動土壓力,明顯大于有限元法計算的土壓力,土壓力作用點基本相似,但是有限元法計算得到的土壓力合力點比“m”法計算的合力點位置偏下1m左右。有限元法計算得到的錨索軸力和連梁的軸力也比“m”法小一些。且有限元法能夠清楚地反映出樁頂附近土體出現拉應力,后排樁樁底附近由于嵌固段較深,樁后土壓力從主動土壓力轉化為被動土壓力。前排樁由于嵌固段較短,且樁后土體寬度較窄,因此主動土壓力較小,前排樁后側樁底附近土壓力也從主動轉化為被動狀態。
從計算內力結果可以明顯看到,這兩種方法計算得到的后排樁彎矩和剪力基本相同,相差不大,而有限元可以計算樁頂連梁的彎矩和剪力,樁頂連梁兩端和前后排樁為剛性連接,因此兩端彎矩和剪力均較大,尤其是靠近后排樁一側。另外由于有限元計算的樁頂連梁對后排樁的反力作用并不像“m”法計算的結果高,這點從兩者計算的連梁軸力可以看出來。
總的來看,作用于前后兩排樁上的土壓力是比較復雜的,由于后排樁承擔了大部分的土壓力,再加上兩排樁間的土柱寬度并不大,因此前排樁所受到的主動土壓力明顯小很多。
4.椅型抗滑樁+錨索結構變形分析
采用有限元法可以計算出前后排樁及樁頂連梁及土體的變形,而“m”法只能計算出后排樁的變形。采用有限元計算的計算剖面位移場如圖10所示,而各個支護結構的變形中,前后排樁和連梁的變形見圖11~圖14。
從上圖可以看出,“m”法計算得出的后排樁頂變形樁頂變形小,而樁身中部變形大,與現實不符,而有限元法計算出的前后排樁頂水平變形分布較為合理,樁頂連梁受到后排樁推力和前排樁阻力,呈現出兩側相反的變形。根據計算的結果,“m”法計算的樁身中部做大變形為17.73mm,樁頂僅變形4.07mm,顯然不符合實際情況,而有限元計算的前后排樁頂變形分別為17mm和26mm,樁頂連梁上下位移量基本相同為6.2mm左右,顯然,有限元法計算得到的變形較為符合實際情況。
5.結論
通過上述椅式雙排樁+預應力錨索組合結構在垂直高邊坡中的計算分析,可總結如下:
(1)椅式雙排樁的位移明顯小于單純樁錨支護結構,因為前排樁對后排樁提供的反力遠遠大于錨索提供的反力,且前排樁和連梁近似為剛性,變形較小,而錨索為柔性結構,變形較大。
(2)該種組合支護結構,由于連梁的存在,使整個剛架結構的抗彎剛度明顯提高,樁身彎矩減小,樁頂彎矩加大,最大彎矩點的位置和位移零點的位置下移,土的塑性區向深層發展,有充分發揮土層的抗力,從而提高了水平承載力,減小水平位移。
(3)椅式雙排樁由于連梁的存在從而很好地調整了結構內力,使得各個桿件受力均勻,共同承擔外力,充分發揮各個構件的最大效能。
(4)雖然采用“m”法可以簡化計算該支護模型,但是前排樁、連梁的內力及后續配筋必須靠有限元來解決,且前者計算的變形明顯不符合實際情況。
(5)由于前后排樁頂連梁位置剛度較大,因此箍筋必須加密,抵抗更大剪力。由于連梁對后排樁的變形控制貢獻較大,因此應加大連梁截面面積,且連梁與前后排樁最好采用剛性連接的方式。
(6)由于后排樁的變形靠前排樁和連梁來控制,因此前后排樁樁徑相差不宜太大,連梁的剛度和前排樁剛度相差也不能太大,要相互匹配。