時間:2023-03-29 09:26:19
序論:速發表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇高邊坡設計論文范文。如果您需要更多原創資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯系,希望您能從中汲取靈感和知識!
中圖分類號: U412.36+6文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
近年來預應力錨索施工在高速公路高邊坡工程中的應用使其可以在地質條件十分復雜的情況下發揮作用。本技術特別是適用于巖石、砂性土、砂性粘土類的高邊坡加固工程。對大斷層、古滑坡、破碎帶等地質有著比較好的整治效果,有著明顯的經濟效果。也能應用在地下工程的地層加固、預支護等工程當中。本文就預應力錨索施工在高速公路高邊坡防護中的具體應用作簡要的分析。
二.工藝原理
當施工開挖高速公路后對自然應力產生了重大的改變,這是導致邊坡失穩的最直接原因。預應力錨索的一端和工程結構物質連接,而另一端則錨固在地基的巖層或土層當中,用以承受結構物的拉拔力、上拉力以及土壓力,它利用地層的錨固力作用于地梁從而使得邊坡穩定。
當錨索完成注漿之后,和地基膠結在一起,此外加上局部的漿液擴散到地層裂隙當中,相應的增加了地基的摩阻系數,更加利于傳遞預應力錨索的抗拔力。錨索在進行張拉后,在錨索的長度值范圍之內巖層擠壓,大大增加了巖層板間的摩擦阻力,導致撓度和內應力變小,也增加了錨索范圍值內巖體的整體抗彎壓能力。相鄰的錨索錐體由于壓縮而相互重疊,產生一定厚度的連續壓縮帶,使無粘結力的碎石體能夠承受相當負荷的重量,主要表現在預應力錨索的擠壓加固作用。
三.預應力錨索施工技術
施工技術流程(見圖1)。
四.施工技術、注意事項及相關問題處理
1.預應力錨索的施工技術
預應力錨索施工主要包括下索、鉆孔、制作錨索、注漿、張拉鎖定與封錨等。
下索:用人力分為多點將錨索塞入到錨孔中。
鉆孔:對錨索孔的成孔需要使用以壓縮空氣為動力的潛孔沖擊鉆機或者土質地層專用鉆機,從而確保不加水成孔,并且滿足設計的孔徑、鉆孔角度、鉆孔深度等要求。在進行施工時要確保鉆孔深度比設計錨索孔長0.5m。
制作錨索:對經過認真審查而符合規范的鋼絞線,應按照錨索的設計長度再加上1.5m,按照設計所要求的根數在特殊的支架上來編制錨索。對每根鋼絞線進行涂防護油,并且使用外套內徑值為2.0cm的PVC管來作為預應力的失效部分,對錨固段使用特定制作的緊箍件、擴張環按1m的間距來進行定位并且外裹鐵網。在實施本工序過程中要嚴格使用止水材料或粘膠帶來封堵錨同段與自由段的分界處。此外在成索的過程中一定要預先埋設注漿管。
注漿:在安放好錨索后應及時注漿,錨孔注漿采取水灰比為0.45的純水泥漿一次性注漿與多次高壓補漿來完成。在進行首次注漿時應采用水下注漿法,也就是通過注漿管從孔底開始進行注漿。將孔內殘留物以及滲水排出到孔外,直到孔口溢出漿液,進而確保灌漿的質量。在完成預應力張拉后,再通過錨墊板補漿孔來進行多次的高壓補漿,保證漿液對錨索完全有效的包裹。
張拉鎖定:等到注漿體以及地梁混凝土達到設計的強度,用標定過的張拉設備對各錨索鋼鉸線實施張拉。
封錨:在完成張拉之后,在確保留有8~10cm鋼絞線頭外,應切除多余的部分,并進行特殊防銹處理,最后對錨端頭實施封端處理。
2.施工過程中應注意的事項
由上述預應力錨索施工的工作原理能夠看出,錨索預應力鋼絞線按照設計要求的張拉到設計的噸位持荷是實施本防護工程措施的重點。通過結合現場的實踐工作對下面幾點實施嚴格的控制。
工序的組織安排必須要緊湊:多級邊坡遵循從上至下的施工防護步驟。在安排施工方面應該精心組織,保證工序銜接的緊湊,并且在每開挖出一級邊坡后,即行施工,盡量避免高邊坡開挖后長期曝曬,尤其是在雨季時節。
選擇鉆孔機型,滿足干鉆作業的需要:應結合不同地質層的結構類型、深度、成孔的直徑以及現場的作業條件來選擇使用鉆孔設備。機具在進行工作時要確保干鉆,堅決杜絕在鉆井中加水用以加快鉆井的速度等。常見的風動干鉆技術的機型有:MG50型、K2J.100型、潛孔鉆機Q25―100型等。
準確進行放樣孔位,做好鉆井的詳細記錄:在已經成型并且經整修滿足需要的高邊坡上,按照設計的參數來準確測定放孔位置能夠確保每根預應力錨索支固邊坡土體的應力區間。考慮到鉆孔機具在高邊坡施工中所搭設的支架平臺上展開工作,而滿足動荷作用下的平臺穩定性也是確保正常鉆機、成孔角度的―個重要因素。
在施工過程中,必須要詳細記錄鉆孔過程中的進度情況,以便在實施后續注漿時來作為參考。
勻速持壓注漿:以孔口的反冒漿來作為注漿飽滿的依據。同時應確保孔口補漿的到位。
地梁密實,混凝土表面力求美觀、亮潔:對處在坡率l:0.5~1的邊坡澆筑的地梁混凝土,施工起來尤為不便,因此在施工過程中應加強管理,保證地梁內實與外美。
做好地梁間坡面防護工作:對于已經完成預應力錨索施工的坡面,要盡快采用7.5#漿砌片石將地梁間坡面作封面,避免雨水浸蝕地梁、沖刷坡面。
3.施工過程中相關問題的處理辦法
退鉆困難:在施工過程中可能會遇到成孔之后出現退鉆困難的情況,通常可以采取強風出渣進退轉桿的方法來進行處理。
虧坡和坡面溶洞:由于邊坡開挖虧坡和坡面溶洞顯露在邊坡上,為了確保地梁澆注緊密著張拉和邊坡的需要,通常采取回填片石灌漿、填塞澆注混凝土、漿砌片石等方法來進行處理。
地質條件的變化:對于實際地質條件的變化情況,應該及時上報,專題研究解決。
下索困難:在較大裂縫部位出現下索困難或成孔經過溶洞時,應該使用長直鋼管越過這些部位來過渡,再行通過鋼管下索。有時也會因為保護成孔口不慎,導致落物下索的受阻,針對這種情況應該采用機原位,開鉆清孔來進行解決。
注漿不滿:裂縫、巖溶發育部位,按照正常注漿量孔口仍然沒有出現冒漿,有時甚至會出現超設計注漿量幾倍用量的情況。為此在注漿之前要依據各鉆孔的記錄資料加以反映,除了做好水泥用量提前供應之外,還應該通過探察鋼筋,對于錨固端是采取持續不斷的注漿方案來進行解決,而對自由端則可以采用下鋼管套來進行注漿,從而減少超量注漿的發生。
五.結束語
錨固工程施工因為工序多,而且又多是交叉作業,因此要協調好各工序的施工場地和作業時間。每個作業組應該把責任崗位落實到每一個人,從而有利于各個工序的銜接與協調,確保工程質量和進度。預應力錨索在高速公路高邊坡工程中的應用,對有效防止邊坡開挖產生臨空面,從而導致邊坡不穩定有著十分明顯的效果。
【參考文獻】:
1. 陳楚發.關于公路工程中軟基處理若干方法的比較[期刊論文]-科技創新導報2008(28)
2. 李東乾.論路橋施工中兩種預壓方法處理軟土路基[期刊論文]-廣東科技2007(11)
3. 熊培剛.淺談公路改造工程二灰碎石基層施工工藝與質量控制[期刊論文]-現代營銷2010(9)
4. 陳培聰.李芳梨公路工程邊坡變形處理方法探討[期刊論文]-黑龍江科技信息2008(22)
5. 李存剛.仰坡加固錨索施工方案[期刊論文]-蘭州工業高等專科學校學報2009,16(6)
6. 徐修梅.金元電站左壩肩預應力錨索施工方案[期刊論文]-人江2010,31(2)
7. 李小平.況志敏. 預應力錨索地粱施工方案研究[期刊論文]-交通標準化2008(4)
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
中圖分類號:U216.41+9.1文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
眾所周知,我國地形地貌多變,地質構造復雜,我國的山地丘陵總面積約占我國國土總面積的三分之二,加上氣候條件多變,各地區降水不均,少雨干旱地區,巖體受物理風化影響大,而在濕潤多雨地區,巖體受生物及化學風化影響大,同時受地質構造和地形地貌的影響增加了山體滑坡災害發生的頻率。目前,隨著工程建設的大力發展,人類工程開始逐漸深入西部偏遠山區,鐵路修筑、水壩建造,、開礦打井等一系列工程勢必會面臨滑坡災害,因此采用經濟合理的治理手段,既可以減輕滑坡對施工的危害,又可以避免滑坡發生的頻率。所以,加強對滑坡的治理,加強對抗滑樁的設計施工的研究探討,是非常具有現實效益的。
二.抗滑樁在國內外邊坡工程中的應用現狀
1.早在20世紀三十年代,西方國家便開始利用抗滑樁解決一些邊坡工程問題。而抗滑樁的應用高峰期是在二戰以后,當時一些西方國家正處于經濟恢復發展時期,大量的工程建設開始起步,同時伴隨著工程建設的滑坡問題也應運而生,于是,抗滑樁以其獨特的優勢被廣泛運用到滑坡治理中來。之后,隨著抗滑樁設計施工技術的深入研究,抗滑樁的設計理論逐步建立并取得了發展,伴隨著經濟的發展,時至今日,國外很多國家的抗滑樁設計理論已經很是完善,并逐漸形成了科學系統,不斷研究出以錨索抗滑樁為代表的各種結構的抗滑樁型式,有力的推動了抗滑樁在邊坡工程中的廣泛運用。
2.我國的抗滑樁應用起步比較晚,第一次運用是在二十世紀五十年代,當時應用于寶成鐵路滑坡治理中。直到二十世紀七十年代我國的抗滑樁理論開始初步建立,此后,隨著抗滑樁在工程應用中的不斷發展,抗滑樁的設計理論也開始不斷的完善。但目前為止,我國抗滑樁的設計施工依然存在著很多缺陷,比如,設計計算模型忽視樁側摩阻力,設計數據采集不合理等等,這些缺陷在很大程度上導致了我國抗滑樁設計施工的不清晰,不確定。但從整體而言,我國絕大部分設計成果是成功,但也存在由于設計數據或者設計參數出現問題而導致治理不當的例子。
三.抗滑樁基于對滑坡和巖土體的綜合考慮。
1.抗滑樁設置在邊坡支護設計時,對于彈性抗滑樁來講,樁在承受上部滑體的推力同時,必然對上部土體或巖體產生反力,而該反力對樁后土體或巖體穩定性的影響往往被人為忽略了,以至產生不安全因素。這種情況已然在無施工過程中被多次得到驗證。右圖為滑坡的剖面分析圖,有助于加強對滑坡成因的直觀理解,為抗滑樁的設計施工奠定良好基礎。
2.不同的巖土體具有不同的特點,其物理力學參數也不同,在進行抗滑樁的設計施工時候,必須綜合考慮土體的物理力學參數,保證設計數據的可靠性,保證設計過程的嚴密性。上表是抗滑樁和巖土體的物理力學參數。
四.各種抗滑樁型式運用簡析
1.變截面樁
一般抗滑樁為矩型樁,這種樁型對巖體滑坡、土體整體滑坡的支擋效果是很好的,也比較經濟合理。但在滑坡體比較松散、強度較低的土體滑坡中,矩形抗滑樁治理成本費較高。如果土體較為松散,在綜合分析滑坡形成特點和抗滑樁的承載力的基礎上,多可以采用異型抗滑樁的設計方案。如梯形截面抗滑樁。此種抗滑樁不但經濟,而且樁間土在推力作用下被擠密,能與樁一起形成一道樁土墻,從而提高樁同作用效果,對滑坡構成有效支擋。
2.預應力錨索抗滑樁
隨著治理滑坡的規模不斷擴大,各種抗滑結構不斷出現,其中最為新型的抗滑結構就是預應力錨索抗滑樁結構。該結構通常利用鉆孔灌注或支模澆筑成樁。在樁上設置一排或多排錨索,并對錨索施加預應力,通過錨索將樁錨固在穩定的基巖中,達到阻止邊坡滑動的目的。目前該類樁已廣泛應用于大、中型滑坡治理工程中。
五.關于抗滑樁在邊坡工程中應用的建議
1.通過考慮樁同作用的原理提高抗滑樁的抗滑能力。
這種共同作用的效果很大程度上取決于樁前土體的抗滑力。這對于整體性較好的土體或巖體來說主要是由樁前巖土體的強度決定的。即利用抗滑樁和巖土層錨桿相結合的支護方式代替單排樁或推樁,以使滑坡治理更經濟、合理。
2.在某些工程中,可以根據實際狀況采取相對應的措施。由于抗滑樁的懸臂較長,然而又不易設置錨索,使其受力很不合理。這時可以通過考慮將部分抗拉鋼筋用預應力鋼絞線代替,樁底埋設錨梁,布設好鋼絞線,澆灌后通過后張法施加張應力,增強樁體的力學強度,以達到經濟合理的目的。
3.在研究了關于推力樁和深埋樁的工作機理的基礎上,考慮在大型的滑坡治理中綜合運用深埋樁和推力樁2種支護方式,發揮其各自的特點,以達到安全、經濟、合理的滑坡治理效果。由于邊坡問題的復雜性以及工程規模的大型化,我們對滑坡真實的受力性能和工作機理,需要進行更深入的研究和探討。
六.結束語
由于我國多山地多丘陵的地勢地貌,加上降水日曬等多種氣象因素和不科學施工等人為因素的影響,使得自然和人為的滑坡災害日益頻繁,對工程和人類環境的影響也日益明顯。目前,抗滑樁是邊坡工程中最為有效的支檔方式之一,加強對抗滑樁設計施工的研究突破,并加以大力推廣運用,必將很大程度上改變我國抗滑技術弱勢的局面。加強對抗滑樁技術應用,可以為我國的生態文明建設增磚添瓦,促進社會的和諧進程。
參考文獻:
[1]劉德 抗滑樁在邊坡工程中的應用 [期刊論文] 《科技創新與應用》 -2012年8期
[2]賈建勝 李運來 淺談混凝土抗滑樁在邊坡工程中的應用 [期刊論文] 《西部探礦工程》 -2008年1期
中圖分類號:U213.1 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
在公路工程施工中,路基是一個十分重要的方面,其對公路工程的質量具有十分重要的影響。通過加強對公路路基邊坡防護的研究,可以有效的提高公路路基的施工質量,確保公路路基的安全性和可靠性。在對公路路基邊坡防護的研究過程中,一定要考慮到影響邊坡失穩的因素,從而對癥下藥,解決邊坡的治理問題。因此,筆者根據自己的施工經驗和研究,從公路路基邊坡失穩的因素出發,研究邊坡防護的原則以及具體的措施,希望對相關的領域的研究提供借鑒。
二、公路路基邊坡失穩的因素分析
1、公路建設的土石方工程階段是破壞原地貌植被、棄土、棄石的集中時期,工程用土范圍內原地表植被所具有的水土保持功能迅速降低或喪失,并為水土流失發生、發展提供了大量易沖蝕的松散堆積物。路基邊坡開挖、填筑使原有地表植被被破壞.形成大面積坡面.表土層抗蝕能力減弱.水土流失加劇.從而導致邊坡失穩的機率增大。
2、設計中對滑坡路段巖士性質認識不足,設計邊坡率過陡。施工中未根據實際情況采取相應措施,塹坡仍按原設計坡率開挖,邊坡過高過陡,難以保證自身穩定。邊坡開挖后,未及時進行防護,長時間暴露在大氣中,致使風化、沖刷嚴重。
三、公路路基邊坡防護原則分析
1.在公路路基邊坡防護過程中 ,要堅持從工程地段的地質地貌條件出發,加強對滑坡做出科學合理的定性評價,在此過中,再輔之以定量評價。
2.要堅持技術原則和經濟原則的統一性。在進行邊坡防護過程中,要從本地的地形地貌地質條件族從科學的分析,并對各種地質地貌做出合理的利用,因地制宜,采取有效的控制措施,如此,可以讓工程治理更為穩定,且一定程度上減低了工程的成本。
3.在進行邊坡防護過程中,要確保工程的安全性,實施安全作業管理。要在綜合考慮地震條件,地下水位等多方面的條件下,做出科學合理的設計,并嚴格計算整個工程的安全系數。
四、公路路基邊坡防護技術分析
1、錨固洞
在加固高邊坡時,錨固洞加固技術是一種較為常見而且有效的方法,在施工時應該按照由內而外、自上而下、逐層加固的方式進行。處于同一結構面的錨固洞應該采取跳洞開挖的施工方式,從而降低由于抗滑力的減少而影響高邊坡的穩定性。此外,錨固洞自身具備一定的傾斜度,從而有效的避免了混凝土與洞壁之間結合不實的現象。
2、混凝土擋墻
在高邊坡加固中,混凝土擋墻是一種比較常見的施工方式,這種方法能夠很好的改善滑坡體的受力失衡問題,進而使得滑坡體變形得到很好的控制。通
常這種施工方式具有結構簡單易于操作且迅速起到相應的穩定高邊坡結構的優點。在進行混凝土擋墻的設計時,應該充分考慮滑面的形狀以及位置,從而選擇適合的擋墻基礎砌筑深度,此外,擋墻后面應該設計必要的泄水孔,從而有效的減少靜水壓力以及水的浸泡腐蝕。
3、植物防護措施
植物防護以成活的植物作為路基防護的材料,通過植物的葉、莖和根系與被保護土體的共同作用,在擬保護的路基部位,形成有生命的保護層;是一種積極、有生命的防護措施。采用鋪草皮、種草形式,利用植被對邊坡的覆蓋作用、植物根系對邊坡的加固作用,保護路基邊坡免受降水和地表徑流的沖刷。植物防護應根據當地土質、含水量等因素,選用易于成活、便于養護、經濟的植物類種。植物覆蓋對地表徑流和水土沖刷有極大減緩作用。植被根系能與土層密切結合,盤根錯節,使地表層土壤形成不同深度牢固的穩定層,從而有效地穩定土層,阻擋沖刷和坍塌。
4、地下排水
(一)滲溝: 滲溝對排水路基邊坡下滲水、裂隙水具有顯著效果,也可降低路基兩側的地下水位。
(二)支撐式滲溝: 支撐式滲溝主要設計在路基邊坡體裂隙水發育明顯,且出現多個滲出點,往以帶狀、面狀發育的坡面,由于其水富豐、分布分散,通過設置“Y”型支撐式滲溝,可有效收集邊坡一定范圍的滲水,并及時排出,對保證邊坡穩定、保持邊坡體強度具有一定作用,從而保證邊坡穩定。
(三)傾斜式排水管: 在多雨地區,往往邊坡水在一定的深度內大范圍分布,若不及時排水,長期儲存在路基邊坡體內,影響邊坡體的巖、土強度,不利于邊坡穩定,該情況下,可通過設置深層的帶孔排水管,必要式可采用上下交錯布設,可有克服支撐滲溝深度不足的缺點,將深層水排水。
(四)大孔徑排水管( 溝) : 該種情況多用于泉眼式滲水,在多雨地區,部分泉眼雨季水量較大,采用傾斜式排水孔很難及時排除水流,往往造成邊坡明顯的沖刷。這種情況下采用加大孔徑的混凝土排水管( 溝) 具有較為明顯效果。
五、結束語
綜上所述,加強對邊坡穩定性的定量定性分析,加強邊坡的預防治理工作,已經是整個公路建設施工,養護中的重要環節,在整個交通網絡建設中得到了更多的關注。對于公路路基的邊坡,一定要采取有效的處理措施,不斷采用先進技術和機械設備,預防邊坡的出現,提高邊坡的防護水平,保證整個公路建設的質量,促進我國公路建設的健康快速發展。
參考文獻:
[1] 楚笑紅,解來承.淺談水利水電工程高邊坡加固治理措施[J]. 中國新技術新產品. 2011(03)
[2] 劉克偉.水利水電工程高邊坡的治理與加固探討[J]. 中國房地產業. 2011(03)
[3] 雷蕾,謝新生.竹壽水庫泄洪隧洞進口高邊坡加固方案研究[J]. 陜西水利. 2011(06)
0.前言
工程造價的計價具有動態性和階段性(多次性)的特點。工程建設項目從決策到竣工交付使用,都有一個較長的建設期。在整個建設期內,構成工程造價的任何因素發生變化都必然會影響工程造價的變動,不能一次確定可靠的價格,要到竣工結算后才能最終確定工程造價,因此需對建設程序的各個階段進行計價,以保證工程造價確定和控制的科學性。論文參考網。我國對國有資金投資項目的投資控制實行的是投資概算審批制度,國有資金投資的工程原則上不能超過批準的投資概算。某地下空間項目是國有資金投資的項目,工程竣工結算價不超過政府部門批準的概算價是投資控制的目標。論文參考網。
1.建設單位對建設項目造價控制的方法
在基本建設中,作為投資方的建設單位除作為在項目實施過程中的協調組織各參建單位保質保量、在計劃時間內完成基建項目外,對項目投資進行有效的控制是建設單位最重要的任務之一。本節從建設單位的角度出發,探討如何控制建設項目的投資成本。論文參考網。
1.1設計階段的造價控制
擬建項目經過決策立項后,設計就成為工程建設的關鍵。因為設計是工程項目付諸實施的龍頭,是工程建設的靈魂,是控制基本建設投資規模,提高經濟效益的關鍵。在這一階段工程造價的管理主要體現在“技術與經濟”的相結合上。據經驗分析,設計階段對工程造價的影響程度達70%~90%。,設計的優劣直接影響建設費用的多少和建設工期的長短,直接決定著投入的人力、物力和財力的多少。據統計,技術經濟合理的設計,可以降低工程造價5%~10%,甚至可達10%~20%。
1.2施工階段的造價控制
在工程施工階段,由于工程設計已經完成,工程量已完全具體化,并完成了施工招標工作和簽訂了工程承包合同。據統計,這一階段影響工程造價(即工程投資)的可能性只有5%~10%,節約投資的可能性已經很小,但是,工程投資卻主要發生在這一階段,浪費投資的可能性則很大,因此,建設單位在施工階段對工程造價的管理除了加強合同管理、工程結算管理外,重點應加強工程施工現場管理,杜絕投資浪費。
1.3竣工結算階段的造價控制
項目竣工驗收后,結算也是控制工程造價的關鍵步驟。工程結算應抓好以下幾個環節:
1.3.1核對與編制好結算資料基礎
任何一個工程項目,在編制結算時都要以相關資料為依據。因此在審核時,首先要對相關資料進行審查。從施工圖紙、招標文件、工程承包合同到施工全過程的動態資料都要一一核對,力求資料完整齊全,確保審核工作正常進行。工程任務完成與否要以施工圖紙為依據,工程的工期、質量、建筑材料價格、獎懲等規定要以承包合同和補充合同或其他形成的協議條款作為依據,而具體施工中的動態進展,局部更改和隱蔽工程等都要有相關的資料佐證才能進入結算。一言蔽之,沒有完整齊全的資料所作的結算是不完善的結算,而沒有完整齊全的資料所進行的審核就會得出不準確的結論,達不到審核所要達到的目的。
1.3.2工程量是審核的關鍵
工程量費用是工程造價的主體。運作中具有較大的彈性和隱蔽性。審核工程量是重點,也是難點。在審核中,經常會發現結算的工程量與實際完成的工程量有出入,原因很多,一般有以下幾種:一是施工企業為加大費用,有意增加工程量和夸大工程的施工難度;二是有些變更了的項目仍按原定項目進入結算;三是多方施工的工程項目,有時會出現各方都把自己承擔的部分工程作為整體工程進入結算,上述幾種情況在結算審核中經常發生。對于多報的工程量要扣除,否則就直接損害了建設單位的利益。同時對于漏報的工程量,在反復核實后,本著實事求是將漏報的工程量增補到結算中去,避免承包商的利益受到損失。
1.3.3各種單價的審核不可忽視
在一般情況下,工程子目的綜合單價在投標書中都有具體規定,編制工程結算時只要直接套用各子目綜合單價就可以了。然而在實際操作中,由于設計變更和現場簽證等原因,不能從投標書中套用單價,所以必須嚴格遵守施工合同和招標文件中有關條款和施工過程中的相關文件(如洽商記錄等)對這些單價進行審核。
2.某地下空間項目工程概況
某地下空間項目某市的重點工程之一,是該市目前規模最大、最重要的地下空間開發項目。項目發展定位是以城市交通設施為主,充分利用良好的地理位置,整合區內商業資源,輔助服務CBD商務活動,集交通基礎設施、景觀、商業、文娛、商務、市政、倉儲物流等功能于一體的地下城市綜合體。該地下空間項目邊坡支護工程開挖面積約3萬平方米。由ZX1標、ZX2標、ZX3標、ZX4標四個標段和ZX5標邊坡組成,2006年6月開工,除ZX5標邊坡外,其它四個邊坡的工作內容現已全部完成,并通過了工程驗收。
3.設計概算階段
3.1設計概算的概念
設計概算是設計文件的重要組成部分,是在投資估算的控制下由設計單位根據初步設計(或擴大初步設計)圖紙、概算定額(或概算指標)、各項費用定額或取費標準(指標)、建設地區自然及技術經濟條件和設備、材料預算價格等資料,編制和確定的建設項目從籌建至竣工交付使用所需全部費用的文件。
3.2案例設計概算的組成
市發改委批復項目建議書中總投資估算為3.4億元,市建委批復項目設計概算為3.739億元,其中建筑安裝工程費用為3.16億元,工程建設其他費用為2900萬元,預備費為1700萬元,建設期貸款利息為1100萬元。
4.合同價階段
4.1合同價的確定
合同價是在工程發、承包交易過程中,由發、承包雙方以合同形式確定的工程承包價格。采用招標發包的工程,其合同價應為投標人的中標價。
4.2案例合同價款匯總
本項目四個標段的合同價匯總表見表1.
表1某地下空間項目邊坡支護工程合同價匯總表
高邊坡分為土質邊坡和巖質邊坡,當巖質邊坡的高度超過30米,土質邊坡的高度超過20米,即為高邊坡。公路的路線越長,所經過的地質條件就會相對復雜,邊坡的數量也會隨著增多。除了顯性的邊坡之外,還存在潛在的失穩邊坡。在施工的進程中,這些潛在的失穩邊坡就會在施工作業的作用下,出現失穩變形的現象。此外,公路邊坡的特殊性還在于其為永久邊坡,無論是考慮到地質災害預見經驗不足,還是提高運營期的安全系數,對于高邊坡都要根據地質條件做好支護優化設計工作。目前對于高邊坡支護優化設計以對單體邊坡設計為主。驗證高邊坡的穩定性所采用的方法為極限平衡法,參考檢測反饋信息,將優化設計方案制定出來。本論文以某段高速公路的40個高邊坡為例,對于支護優化設計進行探索。
一、高邊坡普查
高邊坡普查是對于公路施工現場開展地質勘察和環境考察工作。工作的重點是在施工前對于公路的權限高邊坡都要進行調查,已將邊坡巖體的結構特征明確區分,并對于已出現變形破壞現象要進行分析,并采取必要的措施補救。對于高邊坡普查的目的是提出高邊坡優化設計方案,并將重點研究邊坡篩選出來。公路邊坡往往地質條件較為復雜而缺乏穩定性,邊坡的高度大于40米。符合研究條件的邊坡只有滿足了其中的兩個條件,就可以進行篩選,并作為重點研究對象。
二、重點高邊坡穩定性評價
高邊坡巖土體具有地質過程特征。從地質學的角度刻劃,評價巖石高邊坡穩定性就是要給予邊坡變形破壞的機制進行研究,采用數值模擬的方法模擬巖體高邊坡的破壞演變過程,根據模擬控制結果評價高邊坡的穩定性。變形穩定性分析采取變形理論的穩定性分析與強度理論的穩定性分析結合的方法,形成建立在模擬控制基礎上的巖體高邊坡穩定性評價,并提出控制方法。
在整個的高邊坡施工階段,高邊坡穩定性評價以及支護優化設計始終貫穿于其中,形成一個動態的評價過程。根據高邊坡實際特征,可以判斷其破壞模式分為結構面控制型和最大剪應力面控制型。那么在工作流程上所形成的技術思路為:根據高邊坡變形穩定性分析數據,對于邊坡的可能性變形破壞模式進行判斷,并分析變形破壞的發展過程。對于潛在滑動面位置的判斷,可以根據所監測到的變形破壞信息為參考依據。在支護優化設計上,引薦強度穩定性分析方法,將必要的設計數據計算出來。為了驗證支護的效果,可以對于支護的結構與邊坡之間所形成的作用關系來完成,以對于設計不斷的完善、優化。
從地質狀況的角度審視公路的巖體結構,該公路的沿線上分布著板巖和千枚巖,部分地區已經出現了破碎結構,并以層狀呈現出來形成傾倒變形體。根據勘測結果,在40個高邊坡中,有近一半的邊坡已經出現了傾倒變形現象,主要是受到巖體結構的影響,一些折斷面則受到巖體特征的影響。那么對于傾倒變形體的評價則要采用以下的途徑。
傾倒變形的范圍可以采用離散元法對于傾倒變形的演化過程進行模擬,根據公路現場地質實際狀況將地質模型建立起來。邊坡變形破壞模式可以采用邊坡穩定性評價方法進行研究。潛在滑動面的確定上,可以二維有限元研究方法,這主要是針對沒有發生變形的邊坡或者是變形程度較小的邊坡的內應力、變形程度進行分析。如果邊坡的變形程度很大,就要采用二維有限元法對于邊坡的分布特征進行分期,并以勘測信息以及施工的各種反饋信息作為參考,以獲得準確的滑動面位置。邊坡穩定性評價所采用的是強度理論,并在此基礎上計算出支護設計的參數。
三、重點高邊坡支護優化設計
高邊坡支護方案的選定,主要是根據變形破壞的“過程模擬”對于巖石體的演化以及變形破壞機制進行研究,以根據變形破壞的實際情況擬定設計方案。設計主要采用的是初步靜力學設計,并運用數值模擬研究巖石體與工程結構的作用,以此為依據對于高邊坡進行優化設計。不同的破壞模式的邊坡所采用的支護方案也會有所不同。針對于原設計方案,要使其得到進一步優化以符合實際需要,就要將“過程控制”技術納入其中,地質模型要表達準確并建立在高邊坡變形控制以及災害控制的指導基礎上,以形成邊坡穩定性評價的關鍵條件,采取必要的支護措施將高邊坡的變形控制在規定范圍內,并通過監測獲得反饋信息驗證其效果。高邊坡優化設計見下表。
高邊坡優化設計方案
結論:
綜上所述,本論文針對公路高邊坡的穩定性以及優化設計的思路和方法進行探討,通過變形穩定性的分析,并對于邊坡可能破壞的模式以及變形破壞的發展過程進行評價分析,以對高邊坡穩定性進一步評價,為支護優化設計提高參考。
參考文獻
[1]賈致榮,郭忠印,房建國.濟青高速公路南線路塹邊坡動態優化設計[J].公路,2002(12).
[2]黃潤秋.巖石高邊坡發育的動力過程及其穩定性控制[J].巖石力學與工程學報,2008.27(08).
1. 問題的提出
隨著我國高等級公路建設的不斷深入,公路的邊坡問題也不斷出現,由于在路線設計中不可避免地要出現高路堤和深路塹,因此,填挖方的高邊坡技術處理問題就顯得很突出,有時候邊坡問題制約了我們公路建設的進度、質量和投資控制,也影響到今后公路的養護和環境保護。邊坡病害不僅影響美觀,而且造成植被破壞、水土流失、生態破壞、遺害子孫。為此,有必要就一些有關邊坡處理的技術問題進行探討。
2.邊坡病害的分類
邊坡病害可分為以下三類:1、滑坡。滑坡是路基山坡土體或巖體由于長期受地下水、地表水活動的影響使其結構逐漸失去支撐力,在自重的作用下,整體沿著一定軟弱面向下滑動。滑坡按其引起滑動的力學特性來區分,可分為牽引式和推移式滑坡。牽引式滑坡,是下部先滑動,使上部失去支撐而變形滑動,一般速度較慢,可延續相當長時間,橫向張性裂隙發育,表面多呈階梯狀或陡坎狀。推移式滑坡是上部巖土擠壓下部巖土體產生變形,滑動速度較快,滑體表面波狀起伏,多見于有堆積分布的斜坡地段。在公路建設中,因設計施工不當,改變了原來斜坡的平衡狀態,則將引發工程新滑坡或工程復活古滑坡。免費論文。這種教訓是有的,值得我們注意。2、崩塌。巖石崩塌通常被認為是巖體在陡坡面上脫落而下的一種邊坡形式。它經常發生于陡坡頂部裂隙發育的地方。由于風化減弱了節理面間的黏結力,或者由于雨水滲入裂隙中,造成了裂隙水的水壓力作用于向坡外的巖石上;或者巖石受到凍脹、風化和氣溫變化的影響,從而減弱巖體的抗拉強度和巖塊松動,造成了巖石崩落的條件。裂隙水的水壓力和凍脹作用是崩塌的常見原因。崩塌的巖塊通常沿著層面、節理或局部斷層帶或斷層面發生傾倒或者其下基礎失去支撐而崩落。它具有突發性,危害較大,它與滑坡的區別是,崩塌發生急促,破壞體散開,并有傾倒、翻滾現象。而滑坡體一般總是沿著固定滑動面整體地、緩慢地向下滑動。3、剝落。所謂剝落是指邊坡表層受風化,在沖刷和重力作用下,不斷沿斜坡滾落。剝落發生在容易風化的巖土坡面,例如紅層巖坡或膨脹土邊坡。這些邊坡開挖后如果不及時防護,坡面將發生風化,巖土體風化成散粒狀后,將順坡滑落下來。在這種坡面上植被,如果方法不當,風化的坡面會造成植被的破壞。
3.邊坡的防護措施
下面從路線設計、工程地質、支擋防護三個方面對邊坡處理技術進行探討。1、公路路線設計中的邊坡處理問題。總的來說,目前公路沿線景觀上的路堤、路塹較為普遍,滑坡、崩塌也時常發生。這些問題的產生,與公路平縱面設計是否恰當關系較大。這里有幾個問題需特別注意:一是山區公路建議用足最低技術標準,宜彎則彎,宜坡則坡,不可片面追求路線平直,減少大填大挖。二是要充分利用地形,應盡量減少破損山體。三是要充分且恰當地利用人工構造物的作用。2、關于防護結構問題。傳統的防護方式從生物防護角度出發多采用輔貼草皮的方式進行,而工程上僅從坡面安全、穩定的角度出發對各類邊坡進行工程防護和處置,一般采用漿砌片石護面墻、骨架護坡、抗滑樁、錨固、噴漿等,輔貼草皮也能滿足即時綠的要求,但是傳統的抗滑樁和抗滑擋墻在使用幾年之后,產生推移甚至被推倒的事例是常見的。究其原因,除一般的設計或施工問題之外,在理論上來說,是庫倫或朗金土壓力理論的缺陷。因為巖土體有蠕動的物理現象,尤其是有臨空面的巖土體,有流變力學特性。巖土體的蠕動使傳統支擋結構所受到的側向壓力隨著時間的推移而增大,最后在一場大雨過后被推倒。因此,對路基邊坡應采取綜合的防護措施,如植草或植樹,采用砌石或混凝土塊對邊坡進行防護。3、當前新技術的應用
3.1三維植被網植草
三維植被網是以熱塑性樹脂為原料,采用科學配方,經擠出、拉伸等工序精制而成。它無腐蝕性,化學性穩定,對大氣、土壤、微生物呈惰性。三維植被網的底層為一個高模量基礎層,采用雙向拉伸技術,其強度高,足以防止植被網變形,并能有效防止水土流失。三維植被網的表層為一個起泡層,膨松的網包以便填入土壤、種上草籽幫助固土,這種三維結構能更好地與土壤相結合。在邊坡防護中使用三維植被能有效地保護坡面不受風、雨、洪水的侵蝕。三維植被網的初始功能是有利于植被生長。隨著植被的形成,它的主要功能是幫助草根系統增強其抵抗自然水土流失能力。其特點是:由于網包的作用,能降低雨滴的沖擊能量,并通過網包阻擋坡面雨水的流速,從而有效地抵御雨水的沖刷;網包中的充填物(土顆粒、營養土及草籽等)能被很好的固定,這樣在雨水的沖蝕作用下就會減少流失;在邊坡表層土中起著加筋加固作用,從而有效地防止了表面土層的滑移;三維植被網能有助于植被的均勻生長,植被的根系很容易在坡面土層中生長固定;三維植被網能做成草毯進行異地移植,能解決需快速防護工程的植被要求。
3.2客土噴播
客土噴播是以團粒劑使客土形成團粒化結構,加筋纖維在其中起到類似植物根莖的網絡加筋作用,從而造就有一定厚度的具有耐雨水、風侵蝕,牢固透氣,與自然表土相類似或更優的多孔穩定土壤結構。其技術要點是:噴播基材是保證噴播成功的重要因素,泥炭土是噴播的好材料,可和木纖維(或紙漿)按一定的配比混合使用,比單用純木纖維具有更優良的附著和保水性能,可在土壤層較薄且非常瘠瘦,甚至風化巖的坡面上進行噴播,一般噴播厚度在10~20cm;保水劑及粘合劑用量,保水劑可根據各地氣候條件及石場特點的不同而做相應的調整,粘合劑可根據石壁的坡度而定,與坡度大小成正比;掛網,先把錨釘按一定的間距固定在石壁上,然后掛網;草種選擇,所噴播的草種應是根系發達、生長成坪快、抗旱、耐貧瘠的多年生品種,如果當地的冬季寒冷的話,還應考慮品種的抗凍性;混播,利用草種的互補性,如深根性和淺根性、豆科和禾本科、外地與本地、發育早與發育晚等特性進行混合噴播。
3.3混噴植草
混噴植草技術,其核心是在巖質坡面上營造一個既能讓植物生長發育而種植基質又不被沖刷的多孔穩定結構。它利用特制噴混機械將土壤、肥料、有機質、保水材料、植物種子、水泥等混合干料加水后噴射到巖面上。免費論文。由于水泥的粘結作用,上述混合物可在巖石表面形成一層具有連續空隙的硬化體。一定程度的硬化使種植基質免遭沖蝕,而空隙內填有植物種子、土壤、肥料、保水材料等,空隙既是種植基質的填充空間,也是植物根系的生長空間。噴混綠化技術不僅適用于所有開挖后的巖體坡面(如礫巖、砂巖、基巖、片巖、花崗巖、大理巖)的保護綠化,而且對于巖堆、軟巖、碎裂巖、散體巖、極酸性土以及擋土墻、護面墻混凝土結構邊坡等常規不宜綠化的惡劣環境都能綠化,是環境保護和國土綠化工程的一大突破。
3.4預應力錨索
預應力錨索以前主要用于鐵路邊坡的加固治理,而公路邊坡很少應用,由鉆孔穿過軟弱巖層或滑動面,把一端(錨桿)錨固在堅硬的巖層中(稱內錨頭),然后在另一個自由端(稱外錨頭)進行張拉,從而對巖層施加壓力對不穩定巖體進行錨固,這種方法稱預應力錨索。免費論文。
4.結語
中圖分類號: U213 文獻標識碼: A
1、邊坡穩定性研究現狀
邊坡的穩定性分析是巖土工程的重要研究課題之一,近一百年來,許多學者致力于這一工作,因此邊坡穩定分析的內容十分豐富。
邊坡穩定性分析方法很多,如:各種極限平衡條分法,有限元法,極限分析法,邊界元法等。但是,各種邊坡穩定分析的定值法存在一個共同的缺點,即沒有考慮邊坡工程中存在的不確定性,這就造成了一些邊坡的安全系數大于臨界安全系數,可事實上還是發生破壞的現象。那么,要想正確分析邊坡的穩定性,必須考慮邊坡工程中存在的種種不確定性。對于邊坡工程而言,土層剖面與邊界條件的不確定性;現場與實驗室測定的巖土性質指標的不確定性;土的性質的天然可變性;勘探取樣方法與試驗方法的誤差;試驗數量與勘探數量的不足;外加荷載大小與分布的不確定性;計算模式的不確定性等都可造成邊坡穩定分析結果的誤差。因此,必須進行邊坡穩定的可靠度分析。
2、可靠度方法研究現狀
可靠度理論萌芽于第二次世界大戰期間并在戰后得到完善與發展。二戰期間由于軍事的上的需要,德國在研究飛彈失靈及美國在電子元件失效的問題上,均引用了“概率理論和數理統計”的方法。這些圍繞著軍事項目的研究工作最終孕育了一門嶄新的學科——可靠度理論。
可靠度理論在巖土工程領域的應用始于1950年代。作為巖土工程可靠度研究的基礎一一土性指標的概率統計分析是巖土工程可靠度研究中最主要的方面之一。土是自然歷史的產物,其不確定性遠比人工材料復雜,從20世紀60年代開始到現在,對土性參數的統計性質、概率模型的研究和區域資料的統計分析一直在進行當中。在這方面有許多學者做了大量的工作,對可靠度理論在巖土工程中的應用做出了較大貢獻。
Vanmarke建立了土體各向同性隨機場模型,提出了“相關距離”的概念及計算方法,在土性參數概率模型研究方面做出了開創性的貢獻。
高大釗等人研究了土工指標的變異特性及其分布規律。對土的抗剪強度指標的統計提出了一種全回歸的統計方法,并建議用分布來擬合、切的聯合概率密度,并經統計給出了上海地區軟土的幾個主要指標的概率分布特性。
冷伍明等人根據影響土工參數不確定性的主要因素,探討了土工參數不確定性的一種計算途徑。改進了相關距離計算的遞推空間法,用雙曲線的形式來擬合方差折減系數,消除了作圖時人為因素的影響。
陳立宏,陳祖煜,劉金梅,通過收集整理的多個水利工程中豐富的長序列的抗剪強度試驗資料,在此基礎上利用K-S法對土體抗剪強度指標的概率分布類型進行了統計分析,認為一般情況下抗剪強度指標均可以接受正態分布和對數正態分布,而選擇對數正態分布能夠避免出現物理量為負的現象,在許多情況下這樣處理更為合理、簡便。
雖然許多學者在這方面做了大量的研究,但是目前還是呈現百家爭鳴的狀況,沒有較權威的結論,因此還需進行進一步的研究。這也是巖土工程可靠度分析沒有被廣泛應用的重要原因之一。
3、邊坡可靠度分析
傳統上,一直以安全系數作為邊坡工程穩定性的評價指標,然而,安全系數不是一個常數,而是一個由設計因素的變異性所決定的隨機變量。20世紀70年代后期,邊坡工程界開始接受不確定性的概念,構造隨機模型,采用概率論和數理統計知識,如可靠指標和破壞概率來評價邊坡的安全度。即借助于概率論和數理統計方法,便可以求得邊坡可靠度,即所設計邊坡能在使用期內、在指定的工作條件下,肯定地達到預計狀態的程度,或保證邊坡穩定的概率。因為可靠概率與破壞概率之和為全概率,所以有:。因此,可靠度分析結果能反映各種類型的不確定性或隨機性,包括頻率分布上的和結果可信程度上的不確定性,不但給出邊坡設計可采用的平均安全系數,還同時給出相應的可能承擔的風險,即破壞概率。這樣就避免了“絕對化”,只要破壞概率很小,小到公眾可以接受的程度,就認為邊坡設計是可靠的。可見,用破壞概率比用安全系數作為評價指標更能客觀、定量地反映邊坡的安全性。在實際應用上,對于鑒別具有相同安全系數、不同破壞概率的兩個邊坡的安全性,破壞概率比安全系數具有更突出的優點。
所以說,可靠度方法是一個有發展前途的領域,也在世界范圍內受到巖土工程界的極大關注,已成為世界各國巖土工程學者的熱門話題之一。在我國,雖然邊坡可靠度研究工作開展較晚,但許多學者對邊坡穩定概率分析和可靠性研究做出了卓有成就的貢獻。祝玉學出版了《邊坡可靠性分析》一書,系統地闡述了運用可靠度理論解決邊坡穩定的各種問題,是國內研究此方面成果的集中體現。包承剛、高大釗、姚耀武等對土質邊坡的可靠性進行了研究;張驕培、姚耀武、武清璽等將有限元與可靠度理論結合,計算出單元和整個邊坡的失效概率、可靠度指標;在近期,陳祖煜等人在其各自著作中都系統地闡述了邊坡穩定風險分析的理論及方法。祝玉學還指出可靠度分析方法只是所有安全度問題的一種方法,是確定性方法的發展與補充,且該方法還剛剛走向實際工程應用階段,還有許多課題需要進一步研究。可以預計,邊坡穩定可靠度分析將更加深入、廣泛地應用于工程實際中。
4、結語
邊坡穩定的可靠度分析是一個龐大的系統工程,牽涉到勘察、設計、施工等方方面面。如何在實際工程中進行可靠度分析評價,并同確定性分析方法相互印證,還遠沒有達到實際應用的程度。總之,邊坡可靠性理論還在進一步發展當中,有許多問題還待進一步分析研究。
參考文獻
[1] 陳祖煜.土坡穩定分析一原理、方法、程序[M].中國水利水電出版社,2003:239-248.
[2] 譚曉慧. 邊坡穩定的非線性有限元可靠度分析方法研究[合肥工業大學博士學位論文].合肥工業大學,合肥,2007.04.
[3] 高謙,吳順川,萬林海,等.土木工程可靠性理論及其應用「M].北京:中國建材工業出版社,2007.9.
[4] 姜兆華.三維邊坡穩定性數值模擬與可靠度分析[武漢工業學院碩士學位論文].武漢工業學院,武漢,2009.06.
[5] Vanmarke,E.H.. Probabilistic modeling of soil profiles[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division,ASCE,1977a,103(11):1227-1246.
中圖分類號: C35 文獻標識碼: A
1引言
大量實例表明,在巖質邊坡中,巖體發生失穩破壞的主要形式為由幾組結構面和臨空面切割的楔體破壞。因此,研究多結構面巖質邊坡楔體穩定性問題具有重要意義[1~4]。
論文在楔體穩定分析理論的基礎上,對某大型水電站邊坡地質資料中的結構面信息進行統計整理,運用赤平投影分析人工邊坡可能的失穩破壞模式及失穩塊體的邊界條件,通過采用三維極限平衡方法對可能失穩塊體的計算模型進行分析,得到塊體的穩定系數,對塊體的穩定性進行詳細評價,對類似工程提供可以借鑒的經驗。
2楔體穩定分析的剛體極限平衡法
目前,三維剛體極限平衡法是巖質邊坡楔形體穩定分析中應用最多的一種方法,該方法假定滑動面上剪力方向與兩結構面交線平行,從而使問題靜定可解。楔形體受力示意圖如圖1所示。楔形體由兩組相交結構面(左側結構面1、右側結構面2,法線矢量記為,)切割邊坡(坡頂面3、坡面4,法線矢量記為,)形成四面楔形體。結構面、邊坡面均假定為平面。楔形體受自身重力(大小為,方向矢量記為)、結構面作用力(法向反力大小為,、切向剪力大小為,,方向矢量為交棱線矢量)、地下水壓力(大小為,)及外荷載(大小為T,方向矢量為,包括表面集中力、分布力、地震力、錨固力等)作用。
圖1楔形體受力示意圖
已知楔體雙滑面產狀分別為(傾向/傾角)、,則其法線矢量為:
(1)
設雙滑面交棱線的產狀為,則交棱線矢量為:
(2)
根據正交性質,交線矢量垂直于雙滑面法線所構成的平面,故得
(3)
(4)
建立平衡方程坐標系為,三軸正交,符合右手定則。與楔形體交棱線平行,指向前方,垂直正交于,指向下方,水平,各軸在坐標系中的單位矢量分別為:
(5)
在垂直交棱線的平面(平面)內建立平衡方程:
(6)
通過(6)式可解出結構面對楔形體的法向反力大小、。沿結構面交線的下滑力可表達為:
(7)
假定結構面切向剪力與法向反力滿足Mohr~Coulomb強度準則,則楔形體安全系數可由結構面所提供的抗滑力與楔形體實際所受下滑力確定:
(8)
式中:、、、為結構面強度參數,、為滑動面面積。
3工程實例
3.1結構面特征及物理力學參數
某水電站樞紐區工程邊坡地形地質條件復雜,巖體內斷層、裂隙、巖脈等結構面發育,形成大量的塊狀、次塊狀結構、碎裂~塊裂結構,巖體質量較差,邊坡穩定主要受風化卸荷和結構面及其組合影響。該電站右岸壩頂以上邊坡總高度約220m,坡向NE26°,設計開挖坡比1:0.5~1:0.7。坡體內發育有β5(F1)、γL6、γL5、β203、β202(f191)、β4(f174)、XL316-1、XL322-3、XL9-15等特定結構面,上述結構面相互組合,可能形成不穩定塊體。塊體穩定分析計算選取的力學參數見表1,巖體容重為26.5kN/m3。
表1結構面計算參數
3.2可能塊體組合及失穩模式判斷
根據右岸壩頂以上邊坡結構面產狀,進行赤平投影分析,得出右岸邊坡可能失穩的塊體組合。右岸邊坡赤平投影圖如圖2所示,從圖中可以看出,XL322-1、XL321-1、XL321-2、XL316-1等卸荷裂隙走向與開挖邊坡走向小角度相交,緩傾坡外,可能形成塊體失穩的底滑面;f202斷層走向與邊坡走向大角度相交,且傾角較陡,可能形成塊體失穩的側邊界;β5、γL5、β202等巖脈陡傾坡里,可能形成后緣拉裂面,故這些結構面組合可能形成不穩定塊體。典型的滑移模式為f202+γL5+XL321-1+剪斷表層Ⅴ1類巖體,下文以該模式為例建模分析三維塊體的穩定性。
圖2右岸壩頂以上開挖邊坡赤平投影圖
(1、f2022、γL53、XL322-14、XL321-15、XL321-26、XL316-1 7、β5 8、β202 9、β203
10、β205 11、開挖邊坡)
3.3計算模型及計算工況
采用大型分析軟件Ansys建立三維塊體模型,如圖3所示。在結構面上施加三維水壓力,查詢結構面面積、揚壓力以及塊體體積作為程序計算前處理數據,地震荷載按0.25g的水平慣性力施加。計算工況為:
自重工況(不考慮降雨影響及地震條件);
暴雨工況(按結構面充滿水考慮);
地震工況(文中按8度地震計算,水平向加速度取為0.25g)。
圖3右岸壩頂以上開挖邊坡三維計算模型
3.4計算成果
根據f202、γL5、XL321-1產狀,建立該三組結構面組合形成的半定位塊體,該塊于右岸壩頂以上邊坡,γL5為后緣拉裂面,f202為側滑面,XL321-1為底滑面,考慮XL321-1前緣Ⅴ1類巖體被剪斷,形成的塊體如圖4所示。該組合塊體穩定性分析成果見表2。
圖4右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩塊體計算模型
表2右岸壩頂以上開挖邊坡潛在失穩塊體穩定性成果表
4結語
論文總結了三維楔體穩定性分析理論,結合某大型水電站工程邊坡,整理分析該邊坡結構面信息,經赤平投影分析得到了可能的失穩塊體及失穩模式,并通過三維軟件Ansys建立三維地質模型,根據結構面產狀切割形成三維塊體,可以清楚看到各軟弱結構面在三維空間的展布規律,快速獲取結構面面積、塊體體積、塊體滑移方向等幾何信息,根據三維楔體穩定性分析理論編制程序快速定量判定塊體在各種工況下的穩定系數,從而指導現場工作人員開挖邊坡時遇到邊坡失穩或可能存在失穩的跡象時,準確采取處理措施,防止邊坡進一步惡化。
參考文獻:
[1]李愛兵,周先明.露天采場三維楔形滑坡體的穩定性研究[J].巖石力學與工程學報,2002,21(1):52-55.
[2]余先華,聶德新.巖質邊坡確定性塊體穩定性的研究[J].水土保持研究,2007,14(3):180-182.
1. 路基的病害
1.1路肩的病害。
(1)橫坡不適度,邊坡不順直。(2)路肩表面不平整、不清潔、有雜物。(3)路肩有車轍、有隆起、有沉陷及缺口。
1.2邊坡的病害。
(1)邊坡不穩定。(2)邊坡不平順,有沖溝。(3)邊坡坡度不符合規范要求。
1.3排水設施的病害。
(1)路肩有高草或邊溝淤塞。(2)縱坡不適,水流不暢,截水溝、暗溝失效。(3)進出口有堵塞。
1.4防護構造物的病害。
(1)構造物缺損。(2)擋墻、護坡等設施砌體伸縮填料不良。(2)擋墻、護坡等設施砌體伸縮填料不良。
1.5路基常見的病害。
(1)路基沉陷。(2)邊坡過陡。(3)路肩積水。(4)路基翻漿。(5)路堤失穩。(6)路基崩塌(7)路基彈簧等病害。
2. 路基病害的治理
2.1從設計到施工質量嚴格把關。
(1)從目前的設計規范來看,在車輛荷載等級換算方面可能有較大的偏差,特別是應考慮特大車輛荷載對路基路面所產生的影響,其換算關系不是簡單的倍數關系,路面結構層承載能力應適應當前和在設計年限內交通發展的需要,不能片面追求路面的里程量,而降低路面標準,因此,在這方面應計算一下是一次到位好,還是為了節省點錢多修幾公里路好,從綜合效益來看,由于節省資金造成的路面破壞遠比多修幾公里路所產生的經濟效益大得多。此外,在設計方面也應作一些大膽的探討,如減薄瀝青面層,增厚基層或底基層。
(2)優秀的設計,合理的工期是修筑高質量的基礎,而科學施工則是高質量的保證。材料的選配,瀝青的選用,要挑選符合規范各項要求的瀝青,特別是瀝青針入度,延度指標必須嚴格把關,在北方施工由于近些年的氣候偏暖,因此,瀝青標號宜選擇在規定范圍內低標號瀝青,此外,透層油,粘層油瀝青應采用與瀝青砼用同一種瀝青,特別是油石比的選擇應考慮粘層油透層油返油時對其影響。從施工機具來講,拌合能力,攤鋪機碾壓機具必須配套,攤鋪機應選擇兩臺前后錯開同時施工,而少采用全斷面攤鋪機,注意路面縱向接縫的成型及碾壓工藝。瀝青砼施工期間,交通管制必須有專人負責禁止非施工車輛上路,防止上路機械漏油保持路面干凈整潔。
(3)當前許多公路投標項目劃分太細,路基撟涵、路面、交通工程都產生波浪,嚴重影響平整度分別招標,在同一路段上施工單位較多,加上工期較緊,平行作業,相互影響,如在瀝青砼攤鋪底面層中面層時,路基施工單位要刷邊坡,挖邊溝,其他路段的車輛也通行,導致路面污染嚴重,從而使路面上層鋪設,層與層之間的粘結受到影響,特別是當瀝青面層較薄時,在車輛高速行駛荷載作用下,瀝青路面產生脫落,推擁、扭曲裂縫,我們經常見的橋面鋪裝被拉開、拉裂就是這方面原因所致。此外,路面鋪設完后其他作業工序的機械,包括交通工程,中央分隔帶,路基填土,有些機械在上面停留漏柴油使路面污染,嚴重的地方,造成路面局部松散、剝落。
2.2防護與加固治理措施得當。
(1)路基邊坡防護與加固應符合“因地制宜、就地取材、以防為主、防治結合、經久耐用、節省造價和造型美觀”的原則。路基邊坡防護與加固包括植物防護、工程防護、柔性支護與防護、綜合防護等幾種類型。
(2)植物防護就是在邊坡上種植草或植樹,以減緩邊坡上的水流速度,利用植物根系固著邊坡表層土壤以減輕沖刷,從而達到保護邊坡的作用。植物防護不僅可以美化公路環境,調節邊坡的濕溫,起到固結和穩定邊坡的作用,而且又比較簡單、經濟。一般來說,防護工程應優先考慮植物防護,當然其土壤必須適宜于植物的生長,而且邊坡比較平緩,坡高不大。
(3)工程防護主要是針對不適宜植物生長的土質填、挖方邊坡或風化嚴重、節理發育的巖石路基邊坡,以及碎(礫)石土的挖方邊坡等,采取工程防護措施即設置人工構造物防護。工程防護的類型有護面墻防護、干砌片石防護、漿砌片石防護、水泥混凝土預制塊防護、錨桿防護、擋土墻以及土工合成材料防護等。
(4)對于邊坡破壞較嚴重的情況,如出現塌方、滑坡以及可能出現失穩等,必須采取相應的措施來確保邊坡的穩定性(強度方面)和安全性(變形方面)。根據邊坡的不良工程地質特征和滑坡加固治理與防護工程特色,主要選取適用性強、易于操作、工程負效應小的措施,如抗滑樁、錨桿(索)、擋土墻、削坡和
灌漿等,使其分別適用于不同塌方、滑坡的物理力學條件和地質條件。
2.3遵循因地制宜,整體規劃,綜合考慮排水,凍脹等因素的影響。
(1)路基最小填筑高度必須保證不因地面水、地下水、毛細水及凍脹作用的影響而降低其穩定性。按照路基設計規范要求,根據土基于濕類型及毛細水位高度,確保路基最小填筑高度,當路基填筑高度受限制而不能達到規范規定時,則應采取相應的處治措施,如換填砂礫、石渣等透水性材料設置隔離層或修筑下滲透溝等以避免地面積水和地下水浸入路基,影響路基工作區內的土基強度與穩定性。土質挖方路基,須換填不少于60cm砂礫,石質挖方路基,須設置30c一砂礫墊層,橫向排水不暢路段要加設肓溝。進行路基縱、橫向排水設計,避免造成路基兩側長期積水浸泡路基,使路基承載力下降面發生沉降變形。在村屯路段必須設置排水邊溝,平坡路段邊溝須沒有縱坡,確保排水通暢。
(2)高填方路段采用集體排水措施,并與警示樁、防撞墻統籌考慮,要求在每20~40m及主要變坡點處設置簡易或永久性泄水槽。挖方段根據上邊坡的匯水而積來設計截水溝,并考慮邊坡土質和邊坡,設置擋墻防止塌方,路基較低路段可以采取加設砂礫層及滲水肓溝,并加大、加深邊溝等排水措施。確保路基邊坡穩定性,高填、深挖路基的邊坡應根據填料種類、邊坡高度和工程地質條件等規范確定高填路堤必須進行路基穩定性驗算,填方邊坡過高時,可考慮在邊坡中部加置邊坡平俞。在路基一定深度處設置隔離層,在路面底基層或路基上層處設置隔溫層,采用水穩性好,凍穩性好,強度高的粗顆粒土換填路基上部。
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。
論文摘要:簡要介紹樁板式擋墻的構造、設計、施工要點,并通過工程實例說明樁板式擋墻在實際邊坡工程中的方案比選及設計應用。
化工廠因礦產資源、地緣、環境等問題而多建于山區,場地平整需高挖低填,存在許多填土邊坡和挖方邊坡。小型邊坡選用《重力式擋墻》等標準圖集中的擋墻即可,但高度大于8m的邊坡,則需進行專門的邊坡工程設計。
填方邊坡中常用的支擋結構有重力式擋墻、懸臂/扶壁式擋墻、樁板式擋墻、加筋土擋墻等;對于土質挖方邊坡,常用的支擋結構有重力式擋墻、樁板式擋墻、土釘墻等;對于巖質挖方邊坡,常用的支擋結構有錨桿(索)擋墻、錨噴支護擋墻等。此外,還有以上多種擋墻的聯合應用。本文主要討論樁板式擋墻在邊坡設計中的應用。
1構造及適用范圍
1.1構造
樁板式擋墻由懸臂樁和擋土板組合而成,懸臂樁部分錨人地下,其截面為矩形,部分伸出地表,其截面形式為T形,擋土板可以做成預制平板、拱板或現澆板,其構造簡圖見圖1。
1.2適用范圍
樁板式擋墻適用于一般地區的土質填方邊坡。以及需要直立削坡的土質挖方邊坡,其懸臂長度可達15m左右,樁間距一般為4—6m,懸臂樁的施工類似于人工挖孔灌注樁,樁頂設置通長冠梁,其上可預埋鋼板設置防護欄桿。樁間裝配式預制擋土板一般用于填方邊坡;現澆擋土板一般用于直立削坡的挖方邊坡。
2計算
作用于樁板式擋墻上的荷載,主要為墻后土體的側壓力、土體表面的附加荷載、以及懸臂樁地下錨固段的土層反力,其受力簡圖見圖2。
樁身上部按懸臂樁計算其彎矩、剪力等內力值,樁身錨固段應根據地基土的情況,采用m法或k法進行內力計算。樁頂位移應小于樁身懸臂長度的1/100,且小于100mm。可采用理正等電算程序進行計算。
應從樁前較完整的巖面或承載力較好的土層面起計算樁的錨固段人土深度,其最小錨固長度不宜小于4m。根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007—2002)第9.2.3條計算人土深度,可采用靜力平衡法進行估算(詳見該規范中9.2.3條的條文說明),然后在電算程序中根據需要再調整其大小,但樁身總長不宜大于30m。
除樁身內力計算外,尚要驗算樁前巖體(土體)的橫向壓應力滿足以下要求:
盯≤Rh式中,Rh為地基橫向承載力特征值。如果不能滿足要求或過小,可通過調整樁身截面或樁身錨固長度來解決。
(1)當樁問擋土板置于懸臂樁后擋土時,應按全部側向土壓力作用的簡支梁進行計算。
(2)當采用樁前掛板或擋土板搭在樁的翼緣板上時,可按僅承受樁問土體卸荷拱內部分側向土壓力作用的簡支梁進行計算,由于該土壓力比庫倫土壓力顯著減小,建議內力計算時考慮不小于1.5的安全系數。
(3)擋土板的分類不宜太多,可按2~3m高為一級,取本級最下端擋土板對應的土壓力按均布荷載計算。
3施工要點
(1)樁板式擋墻一般先挖樁,再施工擋土板。
(2)施工前應核對現場情況、實際開挖情況是否與設計要求相符,認真做好施工記錄。
(3)懸臂樁宜隔樁開挖,按設計要求做好混凝土護壁,應在上一節護壁混凝土終凝后才能進行下部樁基的開挖。
(4)遇到巖(土)松軟、破碎或有滑動面時,應在護壁內順滑動方向設置臨時橫向支撐并做好觀測。
(5)樁孔爆破應采用淺眼爆破法,嚴格控制炸藥用量,并注意通風。
(6)樁身混凝土必須連續澆灌,以免形成施工縫。
(7)樁身及擋土板的設計一般未考慮大型碾壓機械的荷載,故樁板后2m范圍內不得使用大型機械填筑。.
(8)墻后填料為非滲水土時,應設置不小于o.3m厚的砂礫石反濾層,做法同一般重力式擋墻。
4動態設計
動態設計是指根據現場實際情況不斷對整個邊坡設計進行完善和補充。
在實際工程中,由于山區地質情況復雜多變,地質勘察報告準確性的保準率較低,地質勘察報告可能會與實際地質情況不符甚至差距較大,故規范明確提出邊坡工程的設計宜采用動態設計法。對地質情況復雜的一級邊坡,設計時應結合邊坡地質勘察報告,因地制宜,做好邊坡設計方案比選,提請業主及相關專家評審,在此基礎上再進行邊坡擋墻的設計。在施工開挖中應補充進行必要的施工勘察,核對原地質勘察結論,設計人員應及時掌握施工開挖揭示的真實地質狀況、施工情況及變形監測等信息,及時對原設計進行校核、修改和補充。.
對樁板式擋墻進行動態設計,要根據每根樁開挖時揭示的地質狀況對樁身入土深度、樁身配筋等進行必要的調整,當以上調整不能滿足要求時可在樁身上部施加錨索來改善樁身受力和變形。
5工程實例
我公司在重慶涪陵山區的某項目,地處三面環山一面臨空的山溝內,為建設該項目,挖除很大部分山體后形成最高達40m的挖方邊坡和20m高的填土邊坡,平面布置見圖3。
由于山體起伏、地質情況復雜,該邊坡工程共采用了重力式、扶壁式+樁基、樁板式、錨桿(索)、樁板式+錨索等多種擋墻型式。其中從B點到C點的挖方邊坡采用了樁板式擋墻。
根據地質勘察報告,B點到C點間自上而下為素填土層(8~10m厚)/粉質粘土層(6~8m厚)/強風化泥灰巖,場地地坪標高為2l6.o0,地坪以下0.5—1m即為強風化泥灰巖,分布較均勻。在230.00標高處設置4m寬通長平臺,平臺以下做擋墻支護,平臺以上采用坡率法放坡處理。因該段為挖方邊坡且高14m,素土層較厚,如采用重力式、扶壁式擋墻等將放坡困難,土方開挖量也很大,顯然不經濟;而較厚的素土層上也不能采用土釘墻、錨桿擋墻等支護,且邊坡施工時不能影響該段兩邊的邊坡擋墻,故最終決定采用樁板式擋墻進行支護,樁間距取6m,截面取1.8X2m,樁身錨固段從地坪下0.5m起算,人土深度按《建筑地基基礎設計規范》第9.2.3條采用靜力平衡法估算為8m,懸臂段長為14.5m,采用C30混凝土,HRB400級鋼筋,用理正巖土計算程序(4.5版)按k法計算樁板墻的樁身強度及變形,計算結果見表1和表2,樁板墻立面見圖4中實線部分。
現場樁基開挖時發現巖土分界面起伏較大,呈鋸齒形分布,顯然原設計已不能滿足要求,故按新揭示的地質情況修改樁長及截面,使相鄰樁的人土深度盡可能協調,避免出現突變,并重新計算樁身強度及變形,修改后的樁板墻立面見圖4中虛線部分所示。其中ZH一4在地坪以下近10m才進入強風化泥灰巖,做樁板式擋墻已不能滿足樁頂位移要求及土體橫向承載力要求,故在樁身上半部設置2道錨索,錨索錨人泥灰巖內,形成樁板式錨索擋墻,見圖5。
錨索均采用1O股7。5鋼絞線捻制而成,單股鋼絞線采用公稱直徑為15.20mm的標準型1X7鋼絞線,錨固長度均為8m,錨具均為OVM15—1O,采用M30水泥砂漿灌孔。用理正巖土計算程序(4.5版)按m法計算樁身強度、變形及錨索拉力,錨索一的水平拉力為776.7kN,錨索二的水平拉力為784.3kN。
6結語
(1)樁板式擋墻適用于大部分高差較大的邊坡支護,其施工簡便,竣工后維護費用低,但施工周期長,樁頂變形較大。