边坡开挖支护 篇1
关键词：水利水电,施工,边坡,开挖,支护,技术
水利水电工程是我国重要的民生工程, 随着社会的不断发展, 水利工程越来越多, 而且促进了水利事业的发展。在水利水电施工的过程中, 边坡开挖属于技术难点比较大的项目, 施工单位需要制定出完善的边坡支护方案, 避免边坡出现位移等质量缺陷。只有保证边坡的施工质量, 才能保证我国水利水电工程正常的运行, 保证周围居民用水、用电的质量及安全性。
1 边坡开挖技术简介
1.1 土质边坡的开挖
土质边坡在水利水电工程中比较常见, 在开挖的过程中, 需要结合土质边坡的特点, 还要优化施工的工序与流程, 施工单位多采用的是自上而下的开挖方式。施工人员需要掌握专业的施工技术, 还要总结施工经验, 正确处理突发的问题。在土质边坡开挖的过程中, 施工人员应按照规范要求, 合理控制削坡层的厚度;在削坡的过程中, 还需要采用反铲挖掘机这一专业的机械设备;为了保证开挖的质量, 施工单位可以采用削坡、修坡同时施工的方式, 这对施工人员的技术水平有着较高的要求。在施工的过程中, 监理人员还要负起责任, 对施工的各个流程进行管理与监督, 降低施工的成本, 保证水利水电工程施工的质量以及经济效益。
1.2 岩质边坡的开挖
岩质边坡开挖时, 多采用的是钻爆法, 在开挖时采用的是自上而下的施工方式, 在实际施工的过程中, 可以选择开挖逐层爆破的方法, 也可以采用台阶式分层爆破的方式, 施工单位应结合实际情况选择适合的钻爆法。下面笔者对这两种爆破方法的实际应用情况进行简单的介绍, 希望对施工单位提供一定参考。
1.2.1 开挖逐层爆破开挖
岩质边坡开挖时, 施工单位可以结合水利水电工程的实际情况选择逐层爆破的开挖方式, 还要对开挖的高度进行合理的控制, 有的岩质边坡坡面比较薄, 开挖的角度大, 施工的难度比较大, 所以, 施工人员应从岩质边坡的切角进行开挖, 控制施工的质量, 保证边坡开挖的质量。另外, 逐层开挖耗费的时间比较长, 其对施工人员的技术水平要求也比较高, 施工人员必须具有一定施工经验。
1.2.2 台阶式分层爆破开挖
台阶式分层爆破开挖在水利水电工程中也有着广泛的应用, 这种开挖方式可以保证边坡开挖的安全性, 有利于减少施工中的安全事故。在岩质边坡开挖的过程中, 施工的范围比较大, 如果施工人员操作不合理, 会影响边坡的稳定性, 给边坡支撑造成了较大的难度, 还会导致边坡滑移现象的出现。采用台阶式分层爆破的开挖方法, 有效减少了边坡质量缺陷的出现。
1.3 槽挖方法
在边坡开挖前, 施工单位还需要对施工场地的地形、地貌进行检测, 对地质条件进行分析, 然后制定出切实可行的施工方案。施工单位的设计人员应采用因地制宜的施工原则, 还要确定最佳的施工工序, 做好施工流程的优化。下面笔者对常用的两种槽挖方法进行简单的介绍:
1.3.1 拉槽分层爆破开挖
拉槽分层爆破开挖是对不影响边坡稳定的岩体进行施工, 施工人员采用的是扩挖的方法, 层厚需要控制在6m左右, 通过长期的实践证明, 这种开挖方法的机械化程度比较高, 所以可以有效的保证施工的效率。
1.3.2 临近建基面的保护层开挖
对于超挖问题我们要进行严格的控制, 这样才能确保建基面的爆破效果, 减少在爆破过程中出现的裂缝。所以, 在开挖时一定要重视质量问题, 要对临近建基面的保护层采取浅孔、密孔、少药量的钻爆技术进行开挖。
1.4 钻爆设计方法
岩质边坡开挖的钻爆设计是很关键的环节, 其对于改善开挖质量、加快施工、提高效率等有着重要的意义。设计钻爆时必须根据实际情况进行, 在掌握岩石情况时必须做好岩石结构勘察, 采取生产性爆破试验及对爆破参数准确调整。此次工程中, 岩质边坡的钻爆施工积极采取了微差起爆技术、预裂爆破一次开挖成型技术, 有效控制了爆破振动给边坡岩体造成的损坏, 维持导流洞工程的合理性。
2 水利工程中高边坡支护施工技术分析
2.1 支护前的各项准备工作
第一, 边坡支护前, 应根据地质条件、结构形式、工艺要求、岩体暴露时间等因素编制施工方案, 制定详细的施工作业指导书, 并向施工作业人员进行交底。第二, 作业人员应根据施工作业指导书的要求, 及时进行支护。第三, 作业前, 应认真检查施工区的边坡稳定情况, 需要时应先进行安全处理。
2.2 锚喷支护施工
锚喷支护施工时需要做好如下几个方面的工作:第一, 施工前, 应通过现场试验或依工程类比法, 确定合理的锚喷支护参数。第二, 锚喷作业的机械设备, 应布置在安全地段。第三, 喷射机、注浆器等设备, 应在使用前进行安全检查。第四, 喷射作业面, 应采取综合防尘措施降低粉尘浓度, 宜采用湿喷混凝土。第五, 岩石渗水较强的地段, 喷射混凝土之前应设法把渗水集中排出。喷后钻排水孔, 防止喷层的脱落伤人。第六, 凡锚杆孔的直径大于设计规定的数值时, 不得安装锚杆。
2.3 预应力锚索施工
预应力锚索施工时需要做好如下几个方面的工作:第一, 设置专职安全检查人员, 随时检查安全隐患, 发现问题及时解决。第二, 当锚索造孔采用潜孔锤风动钻进时, 应采取必要的除尘措施。开孔时, 对孔口松动岩块应进行清除, 以避免冲击钻进时岩体掉块伤人。第三, 钢铰线通过特制的放料支架下料, 防其弹力将人员弹伤, 往孔内安装锚索时, 应由专人统一协调指挥。第四, 锚索张拉时, 在千斤顶伸长端设置警戒线, 以防张拉时出现异常伤人。第五, 锚索施工时, 高压风管、高压油管的接头应连接牢固;造孔、张拉机械的传动与转动部分均需设置完备的防护罩。
3 结论
边坡施工是水利水电工程的重要环节, 施工人员需要对边坡进行开挖与支护, 合理选择施工技术, 如果施工的质量不高, 水利水电工程就无法正常的运行。当前社会对水利水电工程比较重视, 相关部门对水利水电工程施工单位提出了更高的要求, 在对边坡进行开挖与支护时, 应明确边坡加固的方向, 还要做好施工前的准备工作, 这样才能保证水利水电工程的施工质量与效率。本文对水利水电施工工程中边坡开挖与支护的技术分别进行了介绍, 希望可以提高水利水电工程的整体施工水平。
参考文献
[1]何海龙.边坡开挖支护技术在水利施工中的应用分析[J].民营科技, 2014 (02) .
[2]岳杰.水利水电施工工程中开挖支护技术分析[J].中国科技信息, 2014 (02) .
边坡开挖支护 篇2
(1) 在水利工程应用过程中, 边坡开挖支护技术扮演着重要的工作地位, 水利工程本身就是事关国计民生的大事, 其关乎到人们的日常生活, 是我国经济基础体系的重要组成部分。在工程实践中, 必须明确到水利水电工程项目的复杂性, 其施工规模比较大, 在施工过程中, 容易出现一系列的施工作业问题, 不利于施工稳定性的提升。在水利工程施工实践中, 需要根据水利工程的实际施工状况, 进行边坡开挖支护技术的优化, 确保边施工边调整工作的开展, 避免出现施工工期的延误状况, 实现施工成本的有效控制.这需要根据边坡工程的实际情况, 进行支护开挖技术的开展, 实现边坡岩体稳固性的提升, 避免其出现顺曾滑塌状况, 保证边坡开挖尺寸的科学性、合理性, 从而保证水利水电整体工程质量的提升。
在施工作业过程中, 实现施工准备体系的健全是必要的, 这需要引起相关建筑技术机构及管理机构的重视, 做好施工管理、现场管理等的协调工作, 要做好工作人员的技术交底工作, 确保工程作业管理的有效开展, 实现现场管理方案的优化, 保证边坡开挖技术环节、图纸设计环节等的协调, 这需要引起相关人员的重视, 做好技术交底的相关工作, 保证技术规范工作的有效开展。
(2) 在边坡开挖过程中, 做好施工准备工作是必要的, 这需要引起相关施工热源的重视, 做好技术及设计图纸的相关工作, 实现测量放线工作的有效开展, 从而满足工程实践的日常要求。在施工过程中, 施工人员需要做好开挖断面的实施检测工作, 保证其满足工程规范的要求, 保证工程实施环节及工程设计环节的有效协调。
在水利工程应用过程中, 钻爆模式是边坡开挖施工的主要模式。在这种模式的应用过程中, 其主要分为薄层爆破、逐层爆破开挖、台阶式分层开挖等几种方法。在这些爆破方式的应用过程中, 必须要做好施工准备工作, 进行不同竖井及洞室的开挖, 进行炸药的安全方式, 做好相关的安全施工工作, 这就需要进行洞室炸药安全参数的分析, 做好合理的开挖控制工作, 进行其欠挖状况的合理控制, 做好相关的施工优化策略工作。
在边坡开挖过程中, 做好相关的钻爆设计工作是必要的, 实现水质岩质边坡施工策略的优化, 有效提升开挖施工的整体效率, 保证开挖施工质量的提升。技术人员必须针对现场施工状况进行分析, 做好岩石结构的分析工作, 进行合理化、科学化施工方法的选择, 实现爆破性试验爆破参数的有效设置, 针对其中不合理的地方进行针对性的修整, 从而满足实际工作的要求。在射界钻爆过程中, 需要按照相关的起爆顺序, 做好爆破药量的合理设置工作, 进行合理化措施的应用, 保证水利工程边坡开挖支护工作的有效开展。
(3) 在边坡开挖支护施工过程中, 排水孔、锚杆束是其主要的浅层支护模式。在施工过程中, 需要进行钻机型号的良好选择, 实现液压钻机钻孔工序的优化, 保证全液压钻机钻孔技术体系的健全, 保证施工开挖工作的优化, 提升钻孔施工的整体效率性。
在排架设设置完毕后, 需要进行钻机造孔操作环节的优化, 实现锚杆束施工程序的优化, 保证岩层施工体系的健全, 针对岩层中的坍塌等状况, 做好相关的注浆优化工作, 提升岩层施工的整体效益, 保证施工效益的有效提升。在边坡排水孔钻孔施工过程中, 需要进行相关型号的钻机选择, 进行相关专业人员的配置, 做好相关的安装及清孔施工工作, 提升钻孔施工的整体效益。
通过对深层支护技术体系的健全, 可以有效提升水利工程的边坡开挖效益。在施工过程中, 可以进行锚固钻机的优化应用, 提升锚索钻孔的应用效益。在锚索钻孔应用过程中, 通过对导向仪的应用, 可以实现对偏差及倾斜度的有效纠正, 做好钻孔过程中的针对性工作。在深层支护施工过程中, 需要进行高压灌浆泵灌浆方案的优化, 保证锚墩混凝土凝结工作的有效开展, 实现其应用效益的提升。
在实践施工中, 必须要做好锚索张拉工作, 进行张拉力工序的优化控制, 进行相关设备的应用, 做好循环张拉施工工作。在施工过程中, 要根据工序的应用状况, 做好张拉补偿工作, 保证锚索封锚施工工作的有效开展。针对比较复杂的地质状况, 要做好坡面的灌浆技术优化工作, 确保其深层次牢固工作的开展, 保证其钢管导向帽连接的稳固性, 从而满足实际工作的要求。
(4) 在水利项目施工实践中, 要在边坡破碎地带进行钢筋网的设置, 避免边坡出现塌滑、塌陷等状况, 确保水利工程边坡施工的整体稳定性。为了满足这一工作目标, 比较要保证喷混凝土工作环节的优化, 做好开挖支护的施工工作, 实现边坡建基面的封闭。这也需要做好边坡排水孔的施工工作, 针对边坡工程的排水问题进行分析, 避免其对边坡造成巨大的工程伤害, 实现边坡排水孔设置的优化, 实现喷混凝土工作效益的提升, 保证其内部水压的有效缩减。
2 施工过程中边坡开挖安全监测方案的优化
在边坡工程应用过程中, 通过对施工安全监测方案的优化, 可以满足开挖地区结构检测工作的要求, 熟悉对边坡滑动状况的有效预测, 进行边坡变形体动态变化情况的深入分析, 进行边坡设计及施工状况的有效检查。通过对边坡施工安全监测体系的优化, 有利于提升工程施工的整体安全性, 实现对围岩变化及支护受力状况的有效掌握, 有利于满足边坡施工设计的工作要求, 这需要根据边坡施工的具体状况, 做好边坡施工程序的优化工作, 从而保证其经济效益的最大化, 做好边坡的安全监测工作, 实现对边坡滑动状况的有效控制。
为了最大程度的降低边坡的损害程度, 必须要做好边坡断面的监测工作。断面的监测一般要选择较差地质条件、较大变形状况的位置, 比如断层区域、裂痕区域等可能存在破坏的位置。需要根据地质条件状况、边坡高度、大小状况, 做好断面监测工作, 要实现监测项目的优化, 保证断面监测体系的健全。在监测项目的应用过程中, 必须要做好平行布置工作, 实现监测成果准确性的控制。在边坡工程安全监测过程中, 需要做好仪器量的控制工作, 辅以必要的人员应用, 实现人工巡查及其仪器量测工作环节的协调, 做好仪器量测的人工量测工作要求。
在水利工程开挖支护施工过程中, 实现物探分析体系的健全是必要的, 从而确保施工质量的有效提升。在水利工程质量的优化过程中, 需要在大坝肩边坡上进行长观孔、声波孔等的设置, 做好物探监测的工作要求。做好边坡爆破破坏的应用工作, 从而满足水利工程质量的控制要求, 实现边坡开挖支护方案的优化应用。
3 结束语
在水利工程的施工应用中, 需要根据不同地区的具体施工环境, 展开边坡开挖支护工作的要求, 从而实现水利工程质量的有效提升。文章就水利工程施工过程中的开挖支护问题展开分析, 实现边坡开挖支护技术的深入优化, 满足现阶段水利工程施工边坡开挖安全监测工作的要求, 这需要引起相关人员的重视, 做好自身的本职工作, 提升边坡开挖工作的整体效益。
摘要：为了切实提升水利工程的施工效益, 必须要实现边坡开挖支护体系的健全, 实现其内部各个工作程序的开展。这就需要进行边坡开挖支护技术重要性的分析, 进行边坡开挖施工流程的优化, 提升边坡支护施工技术的效益, 做好水利工程的施工边坡开挖工作, 提升其整体的监测安全性, 从而满足水利工程实际工作的要求。
关键词：水利工程施工,安全监测,边坡开挖支护技术,工程应用
参考文献
[1]李海燕.边坡开挖支护技术在水利工程施工应用[J].数字化用户, 2013 (31) .
[2]何海龙.边坡开挖支护技术在水利施工中的应用分析[J].民营科技, 2014 (2) .
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边坡开挖支护 篇3
关键字：水利水电；施工工程；边坡开挖；支护技术
水利水电工程是一项民生工程，与人们的生活息息相关，也是政府部门基础建设施工项目的重要组成部分。边坡开挖支护施工时整个水利水电工程施工的重点，其施工质量直接决定到水利水电工程的整体质量能否达到了预期设计的目标和质量标准。因此，加强水利水电工程施工中边坡开挖支护技术的探讨，制定合理的施工工艺，切实地提高边坡开挖支护施工技术水平，对于保证整个水利水电工程质量以及提高工程社会效益等具有重要意义。
1、控制边坡支护施工的技术
1）浅层支护
在水利水电施工工程的边坡开挖支护施工中，边坡浅层支护主要涉及到排水孔、锚杆束以及喷混凝土等。施工时，可以采用全液压钻机或者XZ-30钻机进行锚杆束钻孔。全液压钻机造孔施工一般使用开挖形成的施工平台，可以高速、高效率、可靠地进行钻孔施工。当排架搭设工作完成后，则可以采用XZ-30钻机对边坡上部的孔位进行造孔。安装锚杆束的施工：使用后插杆先注浆的方式对岩层较完整的部位进行施工，而对于岩层易塌孔、较破碎的部位则应采用后注浆先插杆的方式对进行施工，切实地提高施工效率。使用XZ-30型钻机在边坡排架上进行排水孔钻孔，并安排专门人员及时进行清孔和安装。待钻孔到富水层后安装滤管。对于使用干喷法喷混凝土的施工工序，通过运浆料系统将水泥混凝土运到工作面，确保施工现场的施工顺利进行。
2）深层支护
深层支护是水利水电工程边坡开挖中不可避免的施工技术，施工中要使用轻型锚固钻机如全液压锚固钻机等对锚索钻孔，然后采用导向仪对锚索钻孔进行斜度控制，并详细检查及时纠偏和测斜。对于使用3SNS高压灌浆泵进行灌浆的深层支护施工，采用溜槽入仓锚墩混凝土，等到锚墩混凝土凝结并达到设计强度后进行锚索张拉， 根据设计值的90%控制初期张拉力，并采用专门设备对单根钢绞线进行对称循环张拉，以确定是否需要补偿张拉，锚索封锚最后进行；而对于地质条件比较差的深层支护施工，则应采用灌浆对的地方进行固壁，并使用钢绞线绑扎牢固，确保钢管导向帽的连接要稳固，要防止在下锚过程中使锚索体或整体扭转锚索体而受到损坏。
2、边坡开挖控制爆破技术
1）缓冲孔和爆破孔
由于水利工程建设具有地域性、复杂性、长期性等，施工期间所涉及的地区较多，自然环境的影响因素主要包括施工现场的工程地质、地形地貌、水文地质等，天气情况（下雪、下雨、暴风或者地震）等，不同程度地影响到水利工程施工质量与施工进度。此外，还会影响到边坡开挖控制爆破施工，因此，在缓冲孔和爆破孔施工时通常采用液压钻进行钻孔，同时，要控制缓冲孔和预裂孔之间的距离在1.5米左右，并保障爆破孔和缓冲孔平行。缓冲孔的药卷直径为50mm，堵塞段为1.0m～1.5m， 连续不耦合分两段装药， 第一段封堵中部，第二段封堵孔口，线装药的密度是2.0～2.8kg/m，不耦合连续装药，单耗为0.4～0.55kg/m3，爆破孔的药卷直径为70mm，预裂面和爆破孔孔底的垂直距离只是在2.5米以上。
2）爆破网络和爆破控制
爆破网络主要是采用非电雷管孔间的微差顺序爆破网络，要求控制拱坝建基面预裂孔的最大单响药量小于20公斤， 其中，30m～15m的要少于或等于75kg，预裂孔在相邻梯段孔之前的起爆时间不得少于75ms～100ms，15m以内的要少于或等于25kg，距离建基面30m之外的单响药量控制在100kg以内。此外，还必须从物理学角度进行分析，确保整个爆破网络和爆破控制过程满足质点振动的速度要求。
3）预裂孔
一般情况下，预裂孔包括坡面预裂孔和马道水平预裂孔这两种。其中，造坡面预裂孔时所使用的设备是XZ-30潜孔钻，孔深为18毫米， 孔径为90毫米， 间距为70厘米左右，超深为0.5米。而马道水平预裂孔是根据2个爆破梯段进行预裂，不耦合导爆索串联间隔装药，药卷的直径为32mm，孔口堵塞为1.0～1.5米， 加强底部，线装药的密度是300g/m。并且使用YT28手风钻进行钻孔孔， 孔口堵塞为0.5米，孔深为2米，间距为50厘米， 药卷的直径为25毫米，线装药的密度是150～200g/m。
3、边坡开挖的物探分析和监测
1） 物探分析
在水利水电边坡开挖支护施工中，物探分析是其不可或缺的施工环节，并与施工工程的质量息息相关，也是水利工程质量合格、达标的保障，每一个水利水电工程在施工前都必须制定好与之相适应的水利水电工程，才能确保工程施工的顺利进行。通常左岸坝肩的边坡上布置了变模孔、长观孔及声波孔以用作物探检测分析。因为，边坡爆破松弛破坏的主要集中地一般初建基面以下3m范围内，全部检测孔全孔段的声波都平均达到了4000～6000m/s，这些地段的裂隙发育、岩体完整性较差、孔壁粗糙、岩体破碎并且波速较低。所以，通过物探检测和分析，不仅使施工工艺得到改进，还可以不断提高使边坡开挖质量以及优化开挖技术参数。
2）检测
检测主要包括爆破振动监测和爆破振动监测两种类型。其中，爆破振动监测这要是根据衰减规律的经验公式并对边坡开挖施工的爆破振动控制进行指导，从而提高边坡施工的质量；而边坡安全监测主要是通过临时性与永久性相结合的方式，对边坡开挖支护内部变形监测进行断面布置的监测。本文所分析的工程实例中，锚杆应力计的变化不大，经常会采用1855.5m高程的Rr、11841.5m高程的Rf5和1885.95m高程的Rr1，加起来其应力达到了150MPa之上，其他锚杆应力的总量较小。此外，经过仔细分析监测资料，高程M14多点位移计测量的是的14.27mm，大体上逐渐呈现收敛趋势，变化较小，锚索测力计呈现衰减的趋势，边坡也趋于收敛。
4、结语
综上所述，随着水利水电工程项目的不断增多，其施工质量越来越受到人们的关注。水利水电工程质量控制是整个工程建设的重点，在很大程度上反映出一个企业的整体水平和核心竞争力。边坡开挖支护技术是整个水利水电工程施工中不可或缺的组成部分，其施工质量与整个工程的施工质量息息相关，而边坡开挖支护技术也是水利水电工程的施工难点。因此，这就需要相关企业必须重视对边坡开挖支护技术的探讨，不断引进新的技术理念，切实地提高边坡开挖支护技术水平，为最终提高施工企业的经济效益和社会效益提供可靠保障。
文献：
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[2] 刘周辉. 如何有效进行水利水电工程施工质量控制[J].中国新技术新产品. 2009（19） [3] 伏喜军，刘正波，周健. 浅析水利水电工程施工的成本控制与质量控制[J]. 今日科苑. 2009（08）
[4] 蔡光荣. 论新形势下如何加强水利水电工程的施工质量控制[J] 经营管理者. 2010（07）
安康车站高边坡开挖支护分析 篇4
安康车站高边坡开挖支护分析
襄渝增建Ⅱ线安康车站属深挖方车站,最大挖深达45 m,其中表层膨胀土最大厚度约20 m,属于膨胀土深挖方路堑.由于边坡挖方高,且具有膨胀性,边坡支护措施的合理选择对边坡稳定及工程成本具有较大影响.分析结果表明在边坡坡脚设路堑挡土墙,第一、二级边坡设锚杆框架梁,第三级平台设桩间挡土墙,上部膨胀土边坡坡面设支撑渗沟和骨架护坡,边坡满足稳定要求及工程造价较低.
作 者：刘辉 作者单位：中铁十一局集团有限公司,湖北武汉,430071刊 名：四川建筑英文刊名：SICHUAN ARCHITECTURE年，卷(期)：29(3)分类号：U416.1+63关键词：膨胀土 高边坡 支护
基于ANSYS的边坡开挖模拟 篇5
关键词：ANSYS边坡开挖,生死单元,强度折减
边坡的开挖在一些边坡工程中是经常会遇到的,边坡开挖是一个卸荷的过程,在卸荷前后边坡的稳定性状况直接关系着工程的施工安全、施工进度和经费预算等,因此有必要对边坡的稳定性进行定性定量的综合分析。边坡开挖前后的应力场和位移场的变化规律是边坡稳定性评价的基础,准确评价和预测边坡的稳定状况和发展趋势将为边坡的处理措施提供可靠的依据。随着计算机模拟数值计算技术的发展,可采用ANSYS有限元软件对边坡开挖进行验算。
1 ANSYS中的生死单元
在边坡工程的开挖过程是一个动态的连续施工过程,而不是一次成型的,而且工程上关心的是施工过程中以及施工结束时土工结构物的应力应变分布。充分应用生死单元的优点能收到事半功倍的效果。单元生死是指在有限元分析过程中,在力学模型中加入或删除材料,模型中的相应单元就会“虚化”或“激活”。应用单元虚化和激活的优点是:1)观察每一个荷载步结束后的求解结果并进行对比分析,因而能够模拟整个开挖过程的力学状况的变化。2)只需要建立一次模型,通过虚化单元来模拟进程,而其他方法需要建立多个模型进行过程分析。
2 边坡稳定性有限元分析的强度折减法
将强度折减法应用于边坡稳定性分析中,折减土体强度,代入有限元程序进行计算,直至计算不收敛,此时的折减系数即为安全系数。在考虑屈服准则时,一般采用Drucker-Prager屈服准则,它既考虑了中间主应力σ2对屈服强度的影响,又考虑了静水压力对屈服强度的影响,对土体材料有较好的适用性,已广泛应用于土体分析。Drucker-Prager屈服准则表达式如下:
其中,σm为平均应力或静水压力;{S}为偏应力差;β为材料常数,
有限元法分析边坡的稳定性克服了传统分析法的不足,不仅满足力的平衡条件,而且还考虑了土体应力、变形关系和支挡结构的作用,能够得到边坡在荷载作用下的应力、变形分布,模拟出边坡的实际滑移面。有限元强度系数折减法的基本原理是将坡体强度参数(粘聚力c和内摩擦角φ)同时除以一个折减系数F,得到一组新的c′,φ′值,然后作为新的资料参数输入,再进行试算,利用相应的稳定判断准则,程序可以自动根据弹塑性计算结果得到破坏滑动面,确定相应的F值为坡体的最小稳定安全系数。此时坡体达到极限状态,发生剪切破坏,同时又可得到坡体的破坏滑动面。其中,c′=c/F,φ′=arctan(tanφ/F)。
3 算例分析
某高速公路边坡的断面图如图1所示,图中的Ⅰ,Ⅱ表示地层的围岩类别,边坡的防护结构由A,B,C,D,E五部分组成,A和E为自然坡度,其防护形式采用菱形网格,而B为开挖出来的坡度,其防护形式采用窗孔肋;C为钢筋混凝土挡土墙,采用C30混凝土;D为路基,菱形网格和窗孔肋两种边坡防护形式的材料均为混凝土,边坡A和E的坡度为1∶2,边坡B的坡度为1∶1。整个分析模型的高为35 m,宽为91 m。该边坡在施工时,先开挖B部分,然后施加窗孔肋防护体,再开挖D部分并修挡土墙C,然后对A和E进行菱形网格防护,最后对A,B和E部分植草绿化。在计算分析中用到的围岩类别和钢筋混凝土的参数见表1。
c=1.5×105,φ=20°。
3.1 建模与网格划分
在选取单元时,Ⅰ类围岩和Ⅱ围岩都采用Plane42单元,选取Beam3单元做钢筋混凝土挡土墙。定义材料本构模型时采用DP模型,取剪胀角为0°,见图2。
3.2 加载及初始地应力场模拟
将模型的底部x,y方向和右边界x方向约束,取y方向的重力加速度为10,在求解控制时采用牛顿迭代,然后将挡土墙单元杀死,求解。
3.3 上台边坡开挖部分及其节点力(见表2)
3.4 上台边坡开挖模拟分析
在该部分操作中,建模只需要将上面的模型运用生死单元的操作将开挖部分杀死即可。在施加荷载时要将前面所输出的节点力进行数据整理。本次所计算的节点力共6组,都进行了反号处理,再对该模型求解,求出下台边坡开挖部分的节点力(见表3)。
3.5 下台边坡开挖分析
在下台边坡开挖模拟过程中,将上步所求的节点力反号后施加在岩体节点上求解。
4 计算结果分析
1)从边坡开挖过程仿真分析地层的变形和位移,结果可知最大变形为4.067 mm,而x方向的最大位移在第一次开挖后为3.967 mm,说明第二次开挖后边坡的位移量很小边坡不会滑移,是稳定的。2)从边坡开挖过程仿真分析地层的应力结果可以看出,地层的最大拉应力为0.613 MPa,在挡土墙后大部分范围内拉应力为0.353 MPa～0.266 MPa,说明边坡地层的拉应力很小,边坡是稳定的。3)对挡土墙单元的内力分析可知,挡土墙的最大弯矩为87.365 kN·m,剪力为-43.685 kN,轴力为-383.20 kN,其轴力为负表示受压。4)对该边坡进行强度折减法计算的安全系数取1.5时,计算结果为收敛,故该边坡在开挖后在挡土墙及表面护坡的共同作用下处于稳定状态。
参考文献
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高速公路土质边坡开挖稳定性分析 篇6
1 工程概况
娄底至益阳高速公路第一合同段位于湖南省中部, 以剥蚀型构造地貌为主, 主要表现为丘岗、丘陵和低山形态, 线路区内地形起伏不大, 山坡坡度一般15°~35°, 冲沟发育, 冲沟走向多呈东西向, 冲沟及沟谷断面呈“V”字型。根据勘察野外地质调查及钻探结果, 勘察场地覆盖层主要以残坡积成因的粉质黏土、碎石及块石及洪积成因的漂石等为主, 下伏基岩主要为第三系砾岩、石炭系的灰岩、泥灰岩、砂岩及石英砂岩, 泥盆系砂岩等。
2 计算模型及土体材料参数
分析模型:
本文的模拟对象为K6+045处边坡, 取其最危险断面为研究对象, 对其进行开挖过程稳定性分析、降雨影响下边坡稳定性分析以及加固措施的优化设计。根据路基横断面设计图可知, 边坡开挖的最大深度为37.80m, 分三级对边坡进行开挖, 第三级按照1:1坡度进行放坡开挖, 开挖深度13.80m;第二级边坡按照1:1坡度进行放坡开挖, 开挖深度为12.00m;第一级边坡按照1:1坡度进行开挖, 开挖深度为12.00m。每开挖一级设置2.00m宽的平台, 并在平台上设置截水沟。根据设计图纸, 本文拟定的模拟模型尺寸为:模型宽120.00m, 高70.00m。模型的坐标系采用直角坐标系, XOY平面取为基坑的典型剖面, 在基坑剖面内, 南北方向为X方向, Y轴为铅垂方向。并且X轴正向指向正北方向, Y轴正向指向正上方, 坐标原点取在模型底面的左下方。边坡模拟断面如图1所示。
本文对边坡开挖过程及相关的稳定性分析的数值模拟采用相应边坡土体实测的地层数据进行分析, 结合上文的内容, 最终确定的计算分析采用的各土层参数见表1。
3 开挖边坡稳定性及应力应变分析
3.1 自然边坡稳定性分析
为了使后文稳定性计算结果更加具有可比性, 对开挖前自然边坡稳定性进行分析, 分析结果如表2所示。由表可知, 在Ordinary、Bishop、Janbu以及Morgenstern-Price四种方法的计算条件下, 自然状态边坡的安全系数值均大于1.35, 由此可知, 开挖前自然边坡是处于稳定状态。图2为自然边坡最危险滑裂面 (Bishop) 。
3.2 边坡开挖过程稳定性分析
表3为拟定分步开挖条件下, 边坡安全系数值在Ordinary、Bishop、Janbu以及Morgenstern-Price四种方法的计算条件下的变化情况, 图3、4、5分别列出在Bishop法计算条件下, 边坡开挖过程最危险滑动面情况。由表与图可知, 边坡在开挖过程中, 其安全系数值先增长后降低, 第一步开挖安全系数出现较小幅度增长, 随后其降低幅度随着开挖进行逐渐增大, 在四种计算方法条件下均呈现出一样的变化趋势。以Bishop法为例, 第一步开挖增长幅度为2%, 随后开挖其安全系数降低的比例分别为15%、31.4%。开挖完成后边坡的安全系数值均处于约等于1, 处于临界状态, 同时也不满足规范要求的最低值 (≥1.25) 。由此可知, 边坡在开挖完成之后若不采取必要的加固措施, 仍有发生失稳的可能。因此, 为了提高开挖完成后边坡的稳定性, 保证边坡在公路施工与运营期间的安全, 需要拟定相应的加固方案对其进行加固。
4 结论
本文选取K6+045处边坡最危险剖面为模拟对象, 运用数值模拟分析软件Slope, 建立相应地计算模型对该边坡自然状态下以及开挖阶段的过程稳定性进行分析。所得的结论如下:
4.1对该边坡的工程概况及工程地质条件进行介绍, 在以往工程经验及现有资料的基础上选择相应地典型剖面, 建立几何模型, 确定其计算参数。
S4.2在Ordinary、Bishop、Janbu以及Morgenstern-Price四种方法的计算条件下, 自然状态边坡的安全系数值均大于1.35, 边坡处于稳定状态。边坡分步开挖过程中其安全系数值先出现小幅增长后逐渐降低, 其降低幅度随开挖的进行逐渐增大, 开挖完成后边坡的安全系数值基本处于规范要求的临界状态, 若不采取相应的加固措施, 边坡有发生失稳的可能。
参考文献
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边坡开挖支护 篇7
长临高速旧县2号特大桥桥址位于古县旧县镇, 起于旧县镇旧县村, 止于旧县镇西堡村, 横跨古县河、X540县道、中南铁路等, 其中6号墩处于古县河河道内, 紧挨X540县道;地表有民房、电线杆、高压线等因素制约工程进展。6号墩墩身高度79 m, 为长临高速最高墩柱, 是全桥的控制性工程。
2 工程主要特点及技术难点
1) 基坑位于河道内。该处紧挨古县河河道, 桩基施工平台开挖以下2 m即有地下水冒出。2) 基坑位于X540县道边坡处。县道车流量大, 坡顶有动荷载, 重载车辆出入频繁。由于基坑开挖深度大, 边坡坡率不能满足《公路桥涵施工技术规范》中基坑开挖对边坡坡率要求, 基坑施工将对X540县道运营、附近农房的稳定造成极大影响, 同时也使得承台施工中存在巨大安全隐患。因此必须采取主动防护以保证边坡的稳定性。
3 施工技术措施
旧县2号特大桥6号墩以保障540县道运营安全, 确保农房稳定及施工作业安全为原则。施工流程为:第一层基坑开挖及边坡修整→第一层边坡支护→抗滑桩施工→第二层边坡开挖→挡土墙、截水墙施工→破除桩头→承台施工→基坑回填。
第一层由于边坡土质情况为砂砾石、卵石夹粉质粘土、砂类土, 边坡采用1∶0.75的坡率;第二层开挖边坡地质情况为软质岩层, 且打设了抗滑桩进行支挡, 边坡拟垂直开挖 (如图1所示) 。
3.1 第一层基坑开挖
1) 基坑开挖前, 沿X540县道及农房基坑侧设置防护网、彩钢瓦及安全警示标志, 保留一定安全距离, 确保施工安全。2) 沿坡口线外侧50 cm处开挖一条30 cm×30 cm截水沟, 沟底及沟侧面均铺设一层防水土工布, 浇筑10 cm C20混凝土, 将地面水引流至古县河河内, 防止雨水冲刷造成的边坡不稳定。3) 边坡开挖分2层开挖, 第一层开挖挖除河道大面标高以上部分约均高5.5 m (桩基施工平台开挖) , 第二层开挖4.6 m深。4) 选用经验丰富的挖机司机进行本边坡的开挖施工, 开始时严禁超挖亏挖, 保障边坡顺直美观。
3.2 第一层锚杆挂网喷射混凝土施工工艺
1) 锚杆的构造要求见表1。
2) 工艺流程。
a.锚杆施工工艺流程:土方开挖→修整边壁→测量、放线→钻机就位→接钻→校正孔位→调整角度→钻孔 (接钻杆) →钻至设计深度→插锚杆→压力灌浆养。
b.边坡喷射混凝土工艺流程:立面修整→焊接钢筋→干配混凝土→进行喷射混凝土→混凝土面层养。
3) 钻孔与锚杆制作。a.钻孔直径为130 mm, 钻进时要比设计深度多钻进100 mm~200 mm, 以防止孔深不够。b.为使锚杆置于钻孔的中心, 应在锚杆上每隔1 500 mm设置定位器一个;钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌孔。
4) 注浆。锚杆插入孔内后应居中固定, 注浆应采用孔底注浆法, 注浆管应插至距孔底50 mm~100 mm处, 并随浆液的注入逐渐拔出, 注浆的压力不宜小于0.3 MPa。
5) 喷射混凝土。采用C20喷射混凝土厚度10 cm, 喷射前应进行试喷, 以调节水灰比, 使骨料分布均匀, 回弹最小;喷射混凝土的配合比应按设计要求通过试验确定, 以保证喷射混凝土的水灰比和质量能达到要求。
3.3 抗滑桩施工工艺
1) 施工准备。根据现场实际, 清理上一道工序施工造成的杂物, 平整场地, 同时使用压路机压实, 确保抗滑桩钻机施工时稳定牢靠。同时根据图纸要求将桩基位置放样, 精确定位, 误差不超过10 cm。
2) 钻孔。根据实际施工需要, 拟采用直径1.2 m钻头进行钻孔, 桩基内侧与挡墙距离至少30 cm空间。由于施工现场高低不平, 桩底必须控制在承台底下4 m, 桩顶与挡土墙顶平齐 (河道冲刷线以上50 cm处) 。
3) 钢筋笼加工及安装。钢筋笼主筋拟采用Φ22主筋加工, 钢筋笼直径1.04 m, 主筋间距20 cm, 螺旋筋采用Φ10一级钢筋, 绑扎间距20 cm。施工要求及验收要求参照主线桩基施工标准。
4) 混凝土浇筑。由于靠近河道, 根据试挖点观测, 桩基施工平台下2.0 m处即有地下水, 桩基灌注采用导管水下灌注, 灌注过程严格执行钻孔灌注桩的施工要求, 杜绝断桩及三类桩出现, 桩顶2.0 m采用Ф50振动棒振捣密实并找平, 不破桩头。
3.4 第二层基坑开挖
1) 第二层基坑开挖前, 需检测抗滑桩强度, 必须达到15 MPa以上, 尽量减少土体的扰动, 以防破坏抗滑桩。
2) 由于上层边坡部分已经开挖, 部分土体暴露在外, 若边坡不稳定可在施工钻孔前喷上一层砂浆或混凝土, 待凝结后再进行开挖。建议按规定分层、分段开挖, 做到随时开挖, 随时支护, 随时喷混凝土, 边坡上层施工面喷射混凝土施工完成以后方可进行下层土体的开挖作业。开挖过程中施工机械应制定防止超挖及防止边壁松动脱落措施。开挖基坑外侧河道内在施工期间水位较高, 因此在开挖过程中可能出现渗水甚至突水现象, 因此要及时做好防水措施, 必要时要做好基坑降水措施。
3.5 挡土墙施工
1) 钢筋加工与安装。
在基坑垫层上精确放出挡土墙几何尺寸的关键点, 以确定钢筋安装位置以及模板安装位置。
a.垫层清扫干净, 并在垫层上标记出控制线, 按照施工设计图纸排列绑扎钢筋, 确保钢筋绑扎间距、高度符合设计及规范要求。
b.钢筋在钢筋加工厂加工应符合设计图纸及设计规范要求, 钢筋成型后, 运至施工现场进行绑扎。
c.钢筋焊工需持证上岗, 在钢筋正式焊接前需进行试焊。
2) 混凝土浇筑。
浇筑混凝土之前质检人员应对施工模板、预埋件、钢筋绑扎、混凝土保护层等进行检测, 对模板内部杂物清理完毕后, 灌注混凝土, 灌注时亦应随时注意检查与校正其位置。采用连续灌注一次灌成的施工方法, 斜向分层由一端向另一端循序渐进。
混凝土必须一次灌注完成, 中间不得间断。混凝土入模后即开始振捣, 每层未振实前不得添加新混凝土。为防止混凝土中石子被钢筋卡住, 必须插钎捣实后再进行振捣。边角部位加强人工插捣和机械振捣。插入振捣器的间距一般为50 cm。
3.6 截水墙及集水槽施工
1) 截水墙基础底标高为土石分界线, 顶面标高为河道冲刷线以上50 cm, 断面尺寸50 cm×50 cm。
2) 截水墙采用C20混凝土浇筑施工。
3) 截水墙每8 m设置一道沉降缝, 沉降缝采用不透水材料填封, 每天专人观测挡墙的倾斜度变化, 发现异常及时处理。
4) 施工过程中利用集水槽进行排水。在距承台靠河道侧1 m位置, 开挖一条宽50 cm×深60 cm的集水槽, 槽内用M7.5砂浆抹面, 在截水槽汇水较快的地方, 设置临时集水坑用水泵及时抽水, 确保施工顺畅。
3.7 承台施工
1) 基坑支护工作完成后, 开始进行承台施工, 先在承台基底铺筑厚15 cm的C20混凝土垫层, 承台钢筋在钢筋加工厂加工完成后搬运至承台基坑内人工绑扎。混凝土在拌合站集中拌合后由汽车泵浇筑。
2) 承台施工过程中, 进行钢筋吊装、模板拼装、混凝土浇筑等施工时, 大型机械需专人指挥, 防止机械操作不当对边坡土体造成扰动。
3) 由于场地狭小, 承台施工时靠近县道及房屋处拟采用挡土墙作为承台模板参与施工, 挡墙外侧需平整密实。
4) 承台冷却循环施工时, 密切注意引水及排水, 防止不必要的水流对边坡造成冲刷。
5) 在保证标准化施工的前提下, 增加机械设备及劳动力加快施工进度, 尽早完成承台施工。
4 结语
在长临高速旧县2号特大桥6号墩在河道内路基边坡处基坑施工期间, 在项目部全体同志的奋力拼搏下, 制定的长临高速旧县2号特大桥6号墩在河道内路基边坡处基坑施工技术措施, 既保证了原有公路边坡稳定及县道过往车辆的行车安全, 又确保了跨线公路在河道内的施工安全, 积累了同类施工的经验。
摘要：结合长临高速旧县2号特大桥工程实况, 分析了该桥梁基坑施工的难点, 并从基坑开挖、抗滑桩、挡土墙、截水墙等方面, 阐述了该工程的施工技术, 为河道内路基边坡处桥梁基坑的开挖施工积累了经验。
关键词：大桥,基坑,抗滑桩,挡土墙
参考文献
边坡开挖支护 篇8
关键词：公路隧道开挖与支护
0引言
隧道是处于复杂地质条件下的建筑工程，它受天然形成的地质状态如地应力、地质物理参数、地下水、地质断层等因素和人工开挖操作如开挖方式、支护方式、支护时间等因素影响很大。由于隧道所处的地质环境不同，其围岩稳定特性也不同，因此应采用的支护方式和开挖方式也就不一样。目前隧道的开挖方式主要有全断面开挖方法、台阶法、台阶分部开挖法、导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等一。全断面开挖方法适用于一级围岩，台阶法适用于工级围岩，上下台阶之间的距离，能满足机具正常作业，并减少翻渣工作量台阶分部开挖法适用于一级围岩，一般环形井挖进尺以为宜导坑法适用于级围岩，各工序安排紧凑，能保证施工安全单双侧壁导坑法适用于围岩较差、沉降需要控制的隧道。而支护方式通常采用锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚喷网架注浆、钢架支护、钢筋混凝土支护、注浆加固和预应力锚索支护等，实际应用中常常采用多次支护、联合支护等形式。本文重点分析了公路隧道的开挖与支护技术。
1新奥法基本思想
20世纪60年代提出的新奥法施工方法，目前已成为地下工程的主要设计施工方法之一。从70年代以来，我国在地下工程的各个领域中，广泛推广渊源于新奥法隧道施工概念而发展起来的现代支护新技术一喷锚支护，至今无论在理论研究还是在工程实践中都已经有了长足的进步。新奥法隧道施工的主要特点有：①隧道施工的概念与传统的支护理论不同，新奥法的主要原理，可解释为这样一种概念，即将隧道断面周围岩石从荷载的发生者转变为承载者。②既能有效地支护围岩，同时又允许围岩变形。新奥法认为，先施做薄的辅助混凝土衬砌，监测其变形过程，待变形达到稳定状态后才可修筑永久性支护。⑨锚喷支护应用于破碎岩体，锚杆支护的传统概念是锚杆只能用于锚固隧道上部有可能脱落的岩石，而不能用于节理发育的破碎岩体之中。④变形动态与监测施工，新奥法通过围岩压力释放来实现二次平衡，因此通过测量围岩和支护变形动态，控制隧道稳定是新奥法的核心内容。
2隧道开挖
隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。即在选择开挖方法和掘进方式时，一方面应考虑隧道围岩地质条件及其变化情况，选择能很好地适应地质条件及其变化，并能保持围岩稳定的方法和方式另一方面应考虑隧道范围内岩体的坚硬程度，选择能快速掘进，并能减少对围岩的扰动的方法和方式。
隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、留核心土台阶开挖法、分部开挖法等。台阶开挖法，一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型，也有采用台阶上部弧形导坑超前开挖的。台阶法适用于，IV级围岩且含软弱夹层带或节理发育地段。根据围岩的破碎程度，台阶法又可分为长台阶法、短台阶法、超短台阶法。由台阶法变化而来，上台阶超前倍洞跨，主要应用在采用短台阶法开挖遇到土质、涌水、掌子面坍塌等段落。特点是施工调整不大，在遇到短距离围岩变化时可优先采用，能较快提高施工的安全性，但工序增多，进尺较短(一般不超过1m)。分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故可称为导坑超前开挖法。常用的有上下导坑超前开挖法、上导坑超前开挖法、单(双)侧壁导坑超前开挖法等。
光面爆破在隧道工程中的应用已经十分广泛，它不仅能提高隧道的掘进速度，科学有效的控制爆破还能避免超欠挖，保证后期支护效果。光面爆破的实质就是在隧道掘进设计断面的轮廓线上布置加密的周边眼，减小药包直径，减少装药量，采用低密度和低爆速的炸药，以控制炸药爆破能量及其作用，降低爆炸>中击波的峰值作用，削减它在岩石中引起的应力波强度，避免在炮孔周围产生压碎区，而使爆破作用集中到需要爆落的一侧岩体上，减弱对原岩体的破坏作用。
3支护方法
3.1喷射混凝土。向洞室内表面围岩喷射混凝土，能使被裂隙分割的岩块体粘接起来，保持岩块体的咬合和镶嵌作用，通过提高岩块体的粘接力和摩擦力来有效的防止围岩松动，并避免或缓和了应力集中现象的发生，而且给围岩表面以抗力和剪力，使围岩处于有利于稳定的三轴应力状态，并通过喷混凝土层自身的结构刚度，来阻止不稳定体的坍塌。喷射混凝土自身有一定的刚度，能够抵抗岩土体的坍塌，并且往往和其它支护方法共同作用，承受支护结构的受压变形，因此喷射混凝土支护方法是现代隧道施工最常用的方法之一。
3.2锚杆支护。在岩土体中打入锚杆，能约束岩土体的变形，并通过向围岩施加压力，使原来处于二轴应力状态的洞室内表面的围岩保持三轴应力状态，从而阻止了围岩体刚度的恶化，尤其是松动区内围岩的刚度。通过在岩土体中的系统锚杆的作用，在岩土体中形成了被约束变形的岩土体加固圈，形成了能够承受外部荷载的岩土体承载拱，与岩土体共同承受外部荷载，增强了岩土体的稳定性。
3.3挂钢筋网。钢筋网通常是与锚杆连接在一起使用的，由于锚杆布设有一定的间距，而锚杆约束作用之间的岩土体就非常薄弱，易发生坍落，为此在锚杆之间用钢筋网连接，可以使松散的岩土块体处于三轴应力状态中，保持稳定作用。同时锚杆之间相互连接，减小了由于单个锚杆失效，造成局部坍落的可能性。
3.4钢支撑。钢支撑是利用支撑结构自身的刚度来稳定岩土体，控制岩土体的变形，一般在工作面开挖完成后，按设计间距立刻安装，这样能够充分发挥钢支撑的作用，稳定岩土体。钢支撑主要用于岩土体自身稳定性极差的地层，通常有两种形式，一种是用钢筋制作的格栅钢架结构，另一种是用型钢制作的工字钢支撑。并且钢支撑经常与喷射混凝土、锚杆、钢筋网同时使用，以确保岩土体的稳定。
3.5注浆导管超前支护。超前注浆导管在超前支护方法上其作用类似于超前锚杆，纵向支撑松散的岩体，在隧道开挖的开挖轮廓线施做，由后部的钢支撑和前方未开挖部分岩土体支撑起中间部分的岩土体，起纵向梁作用。同时由于通过对导管内注浆和砂浆锚杆注浆，浆液将进入岩土体的裂隙中，形成刚度较大的土层加固圈，提高了岩土体的稳定性。这种方法对于裂隙发育的块状岩体效果为佳，超前注浆导管的对岩土体的注浆加固作用较超前锚杆效果要突出。由于向岩土体内注入了浆液，填补了岩土体中裂隙，不但提高了岩上体的力学性能指标，同时起到了防水的作用，地下水往往会降低围岩等级，不易使岩体失稳，发生坍塌，因此，这种方法对于含水地层的支护加固效果尤其显著。
3.6管棚超前支护。管棚施工方法主要用于岩土体的成拱效果极差的岩土体地层，这种地层由于地层自重，产生较大的岩土体侧向压力，隧道内会发生纵向的坍塌，引起前于地层自重，产生较大的岩土体侧向压力，隧道内会发生纵向的坍塌，引起前方地层的陷落。为确保进洞的安全，首先在洞口部位施工管棚，采用直径较大的钢管超前布置在开挖的外轮廓线，超前的距离较大，形成纵向钢梁的作用，可以有效的减小由于岩土体自重产生的侧向压力，稳定前方地层。
4结语
基坑支护开挖回填 篇9
根据在珠海金海新世界花园工程监理基坑支护及土方开挖换填施工的施工，简单谈一下基坑支护及土方开挖换填施工控制。
工程概况：本工程是由上海建工股份有限公司承包施工，基坑支护及土方开挖施工图是由广东省珠海工程勘察院设计，并经珠海泰安建设工程有限公司审查通过。监理单位是由珠海市城市建设监理有限公司进行监理。上海建工股份有限公司申报的基坑及土方开挖施工方案经建设、监理单位进行审核，并通过了市专家组讨论通过。各审批单位一致认为基坑支护图纸设计合理。符合国家规范要求。施工单位编制的施工方案可行，目标明确、程序合理、措施到位、可操作性强。
施工单位接到建设单位项目指令后于2010年8月25日开始进行土方开挖及基坑支护工作，严格按照设计施工图纸和施工方案进行施工。施工过程中确保施工工艺完善，原材料经试验检测合格后方可使用原则，进行规范化的施工。基坑BC段于2010年9月28日经各方验收单位进行验收合格，符合质量规范要求。
根据基坑前期西南角试开挖和换填情况，基坑坑底软土流动性极大，开挖换填过程中难以保持自立，挖淤过程中隆起的现象严重，换填开挖中对坡底软土扰动太大，且换填料亦难以及时满足密实度要求以达致理想的坡底加固效果，该段基坑已出现大面积滑移，坡顶影响距离6~10m，坡底影响距离8~12m；此外，基坑东侧局部坡底揭露软土段开挖至约-5.2m标高后在未进行超挖换填的情况下坡顶最大沉降达200mm，坑底亦出现明显隆起现象。
在2010年10月10日晚，由于土体稳定性发生突变，导致BC段基坑顶部80米长，15米宽的范围出现多处裂缝及塌陷现象，最宽的裂缝约60cm~80cm，塌陷深度0.3~1.5米不均匀的沉陷。坡面出现起拱开裂，坡底土体隆起。坡顶上部的水泥搅拌桩全部断裂。对此建设单位连夜召集各参建单位进行应急会议分析事故原因及预防处理措施。分析基坑塌陷土体滑移的主要原因是基坑顶部主动土压力大于坡底被动土，造成土体深层滑移。
为了避免意外事故的继续扩大，我监理组织了相关单位及时进行施救。首先，将人员撤离至安全区域，利用彩条布盖住开裂土面，防止雨水灌入土体；召开施救应急会议，制定处理方案；根据方案，对基坑顶部土方（包括桩头）进行放坡开挖卸载。
边坡开挖支护 篇10
1 算例分析
1.1 工程概况
该开挖边坡位于某工业小区的住宅建筑场地, 项目所在场地以坡地为主, 开挖边坡所在斜坡坡度较陡, 自然状态下平均坡度36°~58°之间, 由西向东逐渐走高。地貌上属构造堆积剥蚀区, 高程在260 m~300 m之间, 相对高差约50 m;项目分A, B, C, D四个区, 该边坡所在为B区, 工程建设将形成高度不等的人工边坡, 受场地周边环境和用地条件的限制, 各段边坡均无放坡条件, 将形成陡直的人工边坡, 人工边坡长约50 m, 坡高28.4 m~30.9 m不等;文中所选边坡剖面坡高为29 m, 起坡段竖直开挖3 m, 以上每5 m设置一个台阶, 且人工边坡坡度均取为1∶0.5, 如图1简化计算剖面图所示。勘察场地无断层、裂隙密集带通过, 边坡表部强风化带内, 岩体质量为Ⅳ级, 弱风化带内岩体质量为Ⅲ2级, 进入风化带以里, 岩体质量普遍为Ⅲ1级, 局部受构造影响地段为Ⅲ2级。按照边坡岩体分类结果, 边坡岩体为Ⅳ级。按照建筑边坡规范[4]相关规定, 该岩质开挖边坡可定性为Ⅱ类。
1.2 计算参数
计算模拟所采用的参数基本基于现场原位试验和室内试验所提供的力学参数指标。设计计算参数采用值如表1所示。
2 模型建立及分析思路
2.1 有限元模型
有限元模型选取开挖边坡为研究对象, 模型Y向80 m, X向90 m;其中X为沿坡向, 以顺坡向为正;Y为高程方向, 以向上为正。有限元模型主要采用四边形划分网格, 共有6 725个节点 (node) 和2 235个单元 (element) , 网格如图2所示。
2.2 分析思路
文中边坡的稳定性分析是基于有限元计算结果和极限平衡计算结果的基础上进行的, 具体为:1) 利用有限元计算软件, 首先计算出模型整体的相对位移值、应力值以及塑性区, 基于二维有限元计算结果, 充分考虑典型剖面上的应力、变形及塑性区大小分布情况;2) 结合边坡剖面的二维极限平衡计算结果中的安全系数, 综合分析判断边坡的稳定性状况。
3 计算本构模型和假定
实践证明, 采用Mohr-Coulomb强度理论能较好地描述岩土材料的强度特性, 在岩土工程领域得到了广泛的应用。在计算中, 采用理想弹塑性本构模型, 采用Mohr-Coulomb强度屈服准则, 屈服函数如下[5]:。其中, σ1, σ3分别为最大、最小主应力;φ为摩擦角;c为粘聚力;σt为岩石抗拉强度;其中。当岩体内某一点应力满足fs<0时, 发生剪切破坏;当满足ft>0时, 发生拉伸破坏。
根据工程地质条件, 计算中不考虑构造应力等因素的影响, 主要考虑岩层自重, 以自重应力场作为初始应力场;边界采用位移约束, 上边界取为自由面, 两侧面、底面采用法向约束。
4 计算结果分析
开挖边坡剖面在各工况下的位移及拉应力如表2所示, 第一主拉应力图以及塑性区分布如图3, 图4所示。
根据以上表2以及图3, 图4可以看出:1) 在天然工况下, 边坡剖面的位移均较小, 在5 cm以内, 最大拉应力仅为0.007 MPa, 可以认为是稳定的;在开挖工况下, 边坡的位移有所增加, 最大向坡外位移达到了6.36 cm, 最大沉降位移达到了6.62 cm, 此时拉应力增加到0.085 MPa;边坡在开挖加暴雨工况下, 边坡的位移明显增加, 最大向坡外位移超过了10 cm, 最大沉降位移也几乎达到10 cm, 最大拉应力相应增加到0.133 MPa。2) 从剖面塑性区可以看出:在天然情况下, 塑性区域为零;在开挖工况下, 边坡剖面的塑性区有所增加, 主要集中在下部开挖面附近;在开挖加暴雨工况下, 塑性区范围进一步增大, 主要集中在下部开挖面和上部开挖面的附近, 且下部开挖面附近的塑性区有连通的趋势。3) 由边坡剖面各工况下的第一主应力图可以看出:在天然工况下第一主应力等值线图中并未出现拉应力;在开挖工况下, 边坡剖面的第一主应力等值线图中开挖面附近出现了少量拉应力存在的区域, 主要集中在下部开挖面的附近;在开挖加暴雨工况下, 第一主应力等值线图中开挖面附近出现了明显的拉应力区域, 且有应力集中表现, 主要集中在开挖面的附近。综上可以发现, 边坡剖面在天然、开挖、开挖+暴雨三种工况下的应力、应变以及塑性区均是呈现递增的趋势, 说明边坡在未来的施工以及运行过程中, 在外部环境的干扰下有可能出现失稳情况。
5 极限平衡分析
极限平衡法[6,7]是岩土体稳定性分析方法之一。通常根据作用于岩土体中潜在破坏面上块体沿破坏面的抗剪力与该块体沿破坏面的剪切力之比, 求该块体的稳定性系数F。文中算例分析借助于Slide计算程序, Slide是一个适用于土质边坡和岩质边坡稳定性的分析软件。边坡剖面计算结果如图5所示。
由图5可以看出, 边坡开挖剖面在各工况下的安全系数为:在天然工况下为1.134, 说明边坡在自然情况下是稳定的;开挖工况下为1.001, 此时可以认为边坡在开挖过后处于临界状态;开挖+暴雨工况下为0.845, 此时可以认为边坡在开挖过后在暴雨作用下已处于失稳状态。总之, 边坡剖面在天然、开挖、开挖+暴雨三种工况下的安全系数呈现递减的趋势, 说明边坡在未来的施工以及运行过程中, 在外部环境的干扰下会出现失稳情况。这与利用有限元法计算得出的结论趋于相同。
6 结语
综合有限元法计算的结果以及极限平衡法计算的结果, 可得以下结论和建议:1) 该岩质开挖边坡的稳定状况较差, 极有可能会出现边坡失稳的状况, 因此在后续的施工过程中要及时对开挖边坡进行加固, 考虑到岩质边坡的整体性以及工程经济可行性, 可以考虑运用预应力锚杆锚喷支护。2) 结合塑性区图发现, 塑性区域主要存在于开挖面下部位置, 因此应重点对这些区域进行加固, 必要时可在这些位置采用板肋式或格构式锚杆挡墙进行加固支护, 而在上部采用喷锚支护。3) 利用有限元法与极限平衡法相结合的方式进行边坡稳定性分析, 可以相互验证, 提高结论的可信性。
摘要：利用二维有限元方法, 同时结合边坡二维极限平衡计算结果中的安全系数大小, 综合分析判断边坡的稳定性状况, 并对边坡的稳定加固提出合理建议, 结果表明:该建筑场地边坡在未来的施工以及运行过程中, 在外部环境的干扰下会出现失稳情况, 应及时进行加固。
关键词：边坡,稳定性,有限元,摩尔—库仑,极限平衡
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