土质边坡加固设计方法及其应用研究.pdf

第4 2卷第 l2期 2 0 1 5年 l2月 建筑技术开发 Bu ild in g T e ch n iq u e De v e lo p me n t Vo 1 4 2 No 1 2 De c 201 5 土质边 坡加 固设 计 方法 及 其应 用研 究 喻清 罗辉 张志军 伍玲玲 胡林 1 南华大学 核资源工程学院 湖南衡阳4 2 1 0 0 1 2 中南大学 资源与安全工程学院 长沙 4 1 0 0 8 3 3 湖南雁能建筑设计研 究有限公 司 湖南衡阳4 2 1 0 0 1 摘 要 结合现有边坡加 固理论 和加固经验 对某土质边坡 A B C段 C D段进行加固设计 设计对 A B C段选 用了预应力锚杆加固 C D段选用排桩支护 通过对边坡稳定性计算 分析 加固后的土质边坡满足 最小安全系数要求 按本设计进行施工后 边坡 的变形和周围建筑物的沉降均在安全允许范围之内 为以后实际边坡加固工程设计和计算依据提供借鉴 关键词 土质边坡 预应力锚杆 排桩 中图分类号 T U 7 5 3 8 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 x 2 0 1 5 1 2 0 0 3 0 0 3 S TUDY oN S TRENGTHENI NG DES I GN M ETHoD AND I TS AP PLI CATI oN oF SoI L S LoPE Y U Qin g L u o Hu i Z h a n g Z h i j u n Wu L in g lin g H u L i n E Ab s t r a ct Ba s e d o n t h e s lo p e r e in f o r ce me n t t h e o r y a n d e x p e r ie n ce s s t r e n g t h e n in g d e s ig n wa s ca r r ie d o u t t o s e ct io n ABC s e ct i o n CD o f s o il s lo p e in Hu n a n p r o v i n c e T he d e s ig n ch o ice p r e s t r e s s e d a n c h o r f o r t h e r e i n for ce me n t o f s e ct io nABC r o w p ile s f o r t h e r e i n f o r ce me n t o f s e ct io n CD By me a n s o f s t a b il it y ca lcu la t io n a n d a n a l y s is o f t h e s lo p e t h e s ma lle s t s e cu r it y co e f h c i e n t s in t h e r e in for ce d s l o p e me t t h e de ma n d Du r in g t h e e x ca v a t io n o f t h e r e in f o r c e d s lo pe b a s e d o n t h is d e s ig n t h e d is p la ce me n t s o f t h e s l o p e a n d t h e s e t t le me n t s o f s ur r o u n d in g b u i ld in g s a r e in t h e s co p e o f s e c u r it y a n d r e q u i r e me n t T he me t h o d a nd co n clu s io n a r e e 伍c ie n t t o a ct u a l s lo p e e ng i n e e r i n g a n d d e s ig n E Ke y wo r d s s o il s l o p e p r e s t r e s s e d a n ch o r r o w p ile s l工程概况 某小区项 目因场地平整 南面与电力局家属 区形成 7 0 1 5 8 m左右的边坡 在 A B C段为挖 方 区 C D段为填方区 图 1 电力局在该段采 用浆砌片石挡墙进行防护 但挡墙基础埋深较浅 收稿 日期 基金项 目 作者简 介 3 0 2 0l5 1 0 0 5 湖南省教育厅资助项 目 1 3 C 8 0 0 衡 阳市科技局资 助项 目 2 0 1 3 K S 3 1 南华大学创新训练 中心 大学 生研究性学习和创新性实验计划 校级项 目 南华 大学 铀矿 山岩土工程灾害预测与控制 创新团队 项 目 喻清 1 9 8 4 一 男 江西临川人 讲师 e m a i l e k q in g k 1 2 6 e O l r l 2 0 1 1 年 4月 2 3日C D挡墙下开挖土方 2 0 1 1 年 4月 2 4日 C D段发生垮塌 图 I 工程布置平面示 意 第 4 2卷 喻清 等 土质边坡加 固设计方法及其应用研 究 第 l2 期 2 边坡加 固设计方 案 2 1 填 土注浆加 固 坡顶部分建筑物基础埋深 2 7 m 基底以 上 为填 土 填 土厚 2 8 5 m 为改善其力学性 质 对该深厚填土采用纯水泥浆 水泥为 3 2 5 R 普通硅酸盐水泥 注浆处理 注浆浆液水灰 比 0 4 0 5 注浆 压力约 O 5 MP a 注浆管平 面按 3 m 3 m 网格 布置 注浆 管采用 直径 5 0 m m 厚 3 5 m m 深度进入泥质页岩 1 m 注浆范围 C D段 从坡顶往内 1 6 1 7 m 2 2 预应 力锚杆 支护 A B C段上部有少量 的填土 坡面以强风化 的泥页岩为主 已采用锚杆混凝土面板进行支 护 本设计增加 4 排预应力锚杆 锚杆水平间 距 1 6 m 竖 向间距 3 2 m 锚 杆直 径 2 8 mm H R B 4 0 0 级钢筋 锚孔直径 1 3 0 mm 浆体采用 纯水泥浆 浆体强度 M3 0 坡顶挡墙可见有裂缝 局部 向外倾斜 在挡墙顶下 1 2 m处增加一道锚 杆对挡墙进行加固 锚杆水平间距 1 6 m 锚杆 间采用混凝土梁连接 2 3 排桩 支护 C D段已垮塌 采用单排桩支护 人工挖孔方 桩 尺寸为 1 2 0 0 m m 1 2 0 0 m m 间距 2 0 0 0 删1 1 嵌 固深度 7 0 m 桩后填土分层夯实 夯实系数大 于 0 9 O 在地面和桩顶位置各设一道 1 2 0 0 m ln 5 0 0 mm和 1 2 0 0 m m 5 0 0 m m 的连 梁 在地 梁 面设排水孔 桩顶 3 0 m下加一卸荷板 尺寸为 4 0 0 0 m m 3 0 0 r n m C 2 5混凝 土 双层 双 向钢 筋 墙后填土应进行分层夯实处理 夯实系数大 于 0 9 3 稳定性计算与分析 3 1 ABC段 工程地质揭示 出的资料表 明 边坡上部岩 体尽管含一定比例的碎石块 但基本属于土质 基于上述实际状况假定边坡呈圆弧形破坏 计算采用圆弧稳定分析方法 中的瑞典条分 法 条分法的土条宽度为 1 m 不考虑边坡外侧 静水压力 不考虑地震因素 算 出最 不 利滑 动 面 滑 动 圆心 o 9 3 7 1 3 1 1 2 m 滑 动 半 径 为 1 3 1 5 5 m 滑 动 安 全 系数为 1 1 2 9 总的下滑力 为 1 4 9 5 4 8 0 k N 总 的抗 滑力 为 1 6 8 9 0 6 7 k N 土体部分 下滑 力为 l 4 9 5 4 8 0 k N 土体部分抗滑力为 1 5 3 3 0 1 0 k N 筋带在滑弧切向产生的抗滑力为 1 2 6 3 3 8 k N 筋 带在滑弧法向产生 的抗滑力为 2 9 7 1 9 k N 整体 稳定验算满足 最小安全系数为 1 1 2 9 大于 1 0 0 0 说 明A B C段加固后边坡达到稳定 A B C段详细 计算如图 2 力学参数见表 1 图 2 A B C段计算 图 表 1 计算力学参数 天然重度 凝聚力 锚固体与土体极限摩阻 地层指标 中 y k N m C P a 力标准值 q k P a 填土 1 9 1 0 1 O 4 0 填土 注浆后 1 9 1 O 1 5 5 O 泥质页岩 2 3 3 5 2 2 1 5 0 3 2 CD 段 墙身尺寸 桩总长为 1 4 0 0 0 m 嵌入深度为 7 0 0 0 m 采用 m法计算桩身内力 整体稳定验 算 最不利滑动面 圆心 f 1 5 2 7 2 7 一 1 5 0 0 0 O m 半径为 1 2 8 3 4 8 3 m 安全系数为 2 7 1 9 总的下滑 力 为 8 4 6 0 4 7 k N 总的抗滑力 为 2 3 0 0 2 2 4 k N 土 体部分下滑力为 8 4 6 0 4 7 k N 土体部分抗滑力为 2 3 0 0 2 2 4 k N 筋带的抗滑力为 0 0 0 0 k N 整体稳 定验算满足 最小安全系数为 2 7 1 9 大于 1 2 5 0 说明 C D段加 固后边坡达到稳定 C D段详细计 算如图 3 4 施工要求与注意事项 4 1 施工要 求 锚杆成孑 乙 锚索平面布置与相应道路正交 孔径 1 3 0 m m 锚杆钻孔进入塌孑 L 段采用钢套管 第 l2 期 喻清 等 土质边坡加固设计方法及其应用研 究 第 4 2卷 图 3 C D段计算示意 或 U P V C套管跟进作业 喷射混凝土分两次喷 射 喷射时喷头与受喷面保持垂直 距离宜为 6 0 0 1 0 0 0 m m 喷射混凝 土终凝 2 h后 应 喷 水养护 钢筋 网应在喷射一层混凝土后铺设 钢筋保护层混凝土厚度不小于 2 0 d 锚杆注浆 浆液采用纯水泥浆 水泥为 3 2 5 R普通硅酸盐 水泥 采用二次注浆工艺 一次注浆浆液水灰 比 0 4 0 0 5 0 常压注浆 0 5 O 0 8 0 MP a 二次注浆浆液水灰比为 0 4 5 0 5 5 注浆压力为 1 5 0 3 0 0M P a 4 2 注意事项 1 锚杆抗拔试验 可外焊高强度螺杆 搭接长度大于 4 5 d 2 C D段注意填土分层夯填 夯实系数 大于 0 9 0 在墙底注意留排水孔 3 填土 区采用粘土夯填 封闭 4 雨水及污水排水系统与挡墙加固同时 恢复 有组织进行排放 5 边坡监测 边坡的监测频率在施工过程中为 1 次 7 d 边坡完工后 1 次 3 0 d 若遇到险情及特殊情况 应加密监测频率 监测结果表明 边坡表层位移 较小 锚索张拉规范 所测出的锚索拉力满足设 计要求 由于该边坡工程经过处治 有效地防止 了边坡位移的发展 经过观测边坡处于稳定状态 边坡监测参数详见表 2 当监测项 目的变化速率 达到表中规定值或连续 3 d超过该值的 7 0 应 报警 3 2 表 2 边坡监测 监测点 边坡监 侧报警值 监测项 目 变化速率 数量 累计值 mm mm d 边坡顶部水平位移 6 3 O 5 边坡 顶部竖 向位移 6 2 0 3 竖向位移 2 2 0 3 周边建筑 倾斜 2 水平位移 2 2 0 3 6 结束语 本文对土质边坡分段进行加固设计 分别采用预应力锚杆加固 排桩支护加固 通过对边坡稳定性计算 分析 加固后的土质边 坡满足最小安全系数的要求 按照本设计进行施 工后 边坡的变形和周围建筑物的沉降均在安全 允许的范围之内 为以后类似的边坡加固工程设 计和计算依据提供借鉴 参考文献 1 赵晓 彦 张京 伍 梁 瑶 等 花 岗岩 类 土 质 边 坡 主被 动 组 合 锚固设计方法 J 岩石力学与工程 学报 2 0 1 3 3 2 3 6 3 3 63 9 2 唐朝 晖 柴波 刘 忠 臣 等 填土 边坡 稳定性 的可靠 度分析 J I 地球 科 学 中 国地 质大 学 学报 2 0 1 3 3 8 3 6 1 6 6 2 4 3 刘晓 唐辉明 熊承仁 边坡动力可靠性分析方法的模式 问 题与发 展趋 势 J J 岩土力 学 2 0 1 3 3 4 0 5 1 2 1 7 1 2 3 4 4 常来山 陈思玮 李绍臣 等 平朔矿区露井联采边坡岩体采 动损伤规律研究 煤炭工程 2 0 1 5 4 7 1 9 5 9 7 1 0 0 5 宋 维 胜 李江 腾 几 何参 数和 强度 参 数 对边 坡 三维 稳定 性 的 影 响 J J 中 南 大 学 学 报 自然 科 学 版 2 0 1 3 4 4 4 1 6 3 4 1 63 8 6 周创兵 水 电工程高 陡边坡全生命周期安全控制研 究综 述 岩石 力学 与工程学 报 2 0 1 3 3 2 6 1 0 8 l一 1 0 9 3 7 舒苏苟 龚文惠 考虑参数空间变异性的边坡模糊随机可靠度 分 析 J J 华 中科 技 大 学 学 报 自然 科 学 版 2 0 1 4 4 2 9 9 3 97 8 郑光 许强 杜宇本 高陡岩质桥隧工程边坡稳定性评价及工 程 支 护措 施 J 成 都 理 工 大 学 学 报