理论教育 山区高速公路关键工点安全预警技术研究成果

山区高速公路关键工点安全预警技术研究成果

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:抗滑桩对顺层岩质边坡的加固原理较为简单,施工也较为方便,目前已广泛应用于边坡工程治理当中。采用抗滑桩对顺层岩质边坡进行加固治理时,依据勘察结果得到软弱夹层或潜在滑动面的位置布置抗滑桩。3)抗滑挡墙针对坡高较低、小型顺层岩质边坡,工程中常采用抗滑挡墙对其进行加固治理。采用注浆对顺层岩质边坡加固主要是提高结构面的抗剪强度,进而提高边坡的稳定性。

山区高速公路关键工点安全预警技术研究成果

目前工程上对边坡传统加固的方式有很多,可分为直接加固和间接加固。直接加固一般采用抗滑桩、锚杆、抗滑挡墙等支挡结构直接对顺层岩质边坡进行加固,间接加固包括削坡减载、注浆加固、防排水工程等相对方便且节约成本的加固方法。

1.直接加固

1)抗滑桩

抗滑桩是目前工程中常用的对顺层岩质边坡加固的一种支挡结构。抗滑桩自上而下分为悬臂段和嵌固段,滑动面或潜在滑动面以上的岩土侧压力作用在抗滑桩的悬臂段上,通过桩身传送到嵌固段,嵌固段嵌入到滑动面或潜在滑动面以下的稳定岩体中,依靠抗滑桩的被动抗力来维持边坡的稳定。抗滑桩对顺层岩质边坡的加固原理较为简单,施工也较为方便,目前已广泛应用于边坡工程治理当中。

抗滑桩按照施工方法可分为:打入桩、钻孔桩、挖孔桩;按照桩身材料可分为:木桩、钢管桩、钢筋混凝土桩;按照受力条件可分为:悬臂桩、锚索桩;按照结构形式可分为:排式单桩、排架桩等。采用抗滑桩对顺层岩质边坡进行加固治理时,依据勘察结果得到软弱夹层或潜在滑动面的位置布置抗滑桩。若软弱夹层或潜在滑动面出现在坡脚附近,抗滑桩一般布置在坡脚;若边坡较高且软弱夹层或潜在滑动面出现在半坡上,抗滑桩布置在半坡中。

2)锚 杆

Arfred Busch于1912年使用锚杆对煤矿中的顶板进行加固,经过近百年的发展和改进,如今的锚杆以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点已经在工程中得到了大量的应用。我国三峡工程大坝施工中使用了大量锚杆对开挖的边坡、岩壁进行加固。

锚杆作为受拉杆件,根据作用机理可分为拉力型锚杆和压力型锚杆,根据应力状态可分为预应力锚杆和非预应力锚杆。预应力锚杆主要由自由段和锚固段两部分组成,通过锚筋张拉设备张拉外露的锚筋,待张拉荷载达预定值后用锚夹具锁定,可以提供很高的轴向锚固力。当对顺层岩质边坡进行开挖施工后,岩体将沿着滑动面或潜在滑动面向临空面进行滑动,此时岩体错动引起锚杆受到拉应力作用,锚杆的轴力分布沿锚杆线性变化,在潜在滑动面处锚杆的轴力处于最大值状态,进而对顺层岩质边坡进行加固。

3)抗滑挡墙

针对坡高较低、小型顺层岩质边坡,工程中常采用抗滑挡墙对其进行加固治理。抗滑挡墙对顺层岩质边坡加固机理与抗滑桩类似,都具有施工简单、施工成本低等优点。采用抗滑挡墙对小型顺层岩质边坡加固时,一般由浆砌石块、混凝土等在边坡坡脚完成修筑,依靠挡墙自身重量来抵抗顺层岩质边坡滑体的下滑力。当顺层岩质边坡较高或潜在滑动面滑体较大时,单独的抗滑挡墙难以对顺层岩质边坡进行有效的加固,存在边坡失稳的风险。因此,对大型顺层岩质高边坡治理时,抗滑挡墙一般与抗滑桩等其他支挡结构联合对其进行加固。(www.daowen.com)

4)预应力锚索抗滑桩

大型顺层岩质边坡下滑力较大,单独采用抗滑桩进行加固时,抗滑桩桩体横截面较大且嵌入到基岩等稳定岩体中的嵌入段较深,抗滑桩悬臂段承受岩体的下滑力较大,导致顺层岩质边坡加固效果不理想且工程成本较高。因此,一般采用抗滑桩与锚索联合对大型顺层岩质边坡进行加固,采用锚索与桩顶通过铰支连接。抗滑桩嵌固段嵌入到滑动面或潜在滑动面以下的稳定岩体中,锚索的锚固段锚固于稳定岩体中,通过锚索提供的拉力对桩顶位移进行控制。锚索与抗滑桩联合对大型顺层岩质边坡有较好的加固效果,同时减小抗滑桩的自重降低工程成本。

2.间接加固

1)削坡减载

顺层岩质边坡加固治理工程中,削坡减载是相对方便且施工成本较低的一种加固措施。采用爆破或机械开挖等方法对顺层岩质边坡上部坡体进行削坡,减轻边坡上部荷载,进而间接地提高边坡稳定性。削坡减载也存在一定的缺点,当对边坡坡脚较缓、边坡较长顺层岩质边坡进行削坡减载时,削坡产生的清方量较大,需要较大的场地进行堆放。虽然削坡减载的施工费用比抗滑桩、锚杆施工费用低,但后期对弃渣的清理运输费用较高。因此,需要综合考虑施工的经济合理性,选择最佳的施工方案对顺层岩质边坡进行加固治理。

2)注浆加固

顺层岩质边坡中存在多组结构面,将岩体切割成不连续体。结构面自身抗剪强度较低,边坡失稳大多数是沿着结构面发生滑动。采用注浆对顺层岩质边坡加固主要是提高结构面的抗剪强度,进而提高边坡的稳定性。注浆浆液主要采用水泥砂浆,通过注浆,使浆液充填岩体间的间隙,一方面改善间隙中充填物的力学性质,另一方面浆液凝固后将岩体上下黏结起来,提高结构面自身的抗剪强度。同时浆液凝固后将岩体上下黏结起来,可以防止地下水和雨水对结构面产生的不良影响。一般来说,注浆加固常联合锚杆(索)对顺层岩质边坡进行加固。

3)防排水工程

水对顺层岩质边坡稳定性有重要的影响。地下水和雨水入侵到软弱结构面,会发生岩土体细小颗粒迁移,出现溶蚀现象,进而导致软弱夹层强度参数减弱。同时边坡中裂隙充满水后,产生静水压力,进而导致岩体自重增大,下滑力增大。因此,工程中会采用排水渠、截水沟等方式排出边坡中的水,避免雨在坡面上累积从而入渗到岩体中。在地下水较为发育的地带,设置排水孔降低地下水位,以减小静水压力。

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