李丕安,鄧達寧
(中交第二航務工程勘察設計院有限公司,武漢430071)
內河碼頭后方類土質高邊坡的治理技術
李丕安,鄧達寧
(中交第二航務工程勘察設計院有限公司,武漢430071)
在內河碼頭后方類土質高邊坡治理中,由于地質條件的復雜性,給設計、施工帶來較大困難,且威脅到碼頭安全,是工程一大難題。結合工程實例探討了類土質高邊坡的治理方法,提出了以雙液漿為主,單液注漿為輔的注漿方式,解決常規(guī)方法下錨桿孔注漿無法注滿問題。實驗結果顯示預應力錨桿抗拔力均滿足設計要求,邊坡整體穩(wěn)定。
內河碼頭;類土質高邊坡;雙液漿;預應力錨桿;邊坡穩(wěn)定
邊坡穩(wěn)定問題在港口工程中較為常見,直接影響到碼頭的安全。由于高邊坡地質分層較多,構造也極為復雜,因此影響邊坡穩(wěn)定性的因素也較多,與之對應的處理方法也不相同。
針對類土質高邊坡的處理,國內外學者進行了廣泛的研究,趙曉彥等[1]提出了類土質邊坡的概念,包括:殘積土邊坡、全風化和強風化軟巖邊坡等;廖小平等[2]根據(jù)福建地區(qū)的地質情況,提出了類似概念,并總結了該類土質邊坡的地質模式,探討了它們的變形破壞機理及穩(wěn)定性分析計算方法。謝林[3]從設計方案選擇、施工技術管理等方面,介紹了復雜土質高邊坡治理的特點,并對設計、施工中存在的不足提出了改進建議。楊海鋒[4]則從設計的角度探討了類土質高邊坡治理的一般思路。S.R.Hencher[5]對風化邊坡,設計了相應的分析方法。Donald等[6]提供了與現(xiàn)有常用方法統(tǒng)一的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算方法。Zienkiewiez[7]提出了強度折減法(SSR法),計算邊坡的安全系數(shù)。Woods和Bark?hordari[8]采用現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬等方法對錨桿的粘結應力分布特征進行系統(tǒng)的研究,證實了錨桿錨固段粘結應力分布的嚴重不均勻性,平均粘結應力隨著錨固段長度的增加而減小。
從以上研究可以看出,針對復雜土質高邊坡的研究較多,但針對碼頭后方這一特殊高邊坡的處理方法的研究極少,由于碼頭后方高邊坡坡腳長期受水浸泡、退水暴曬,反復循環(huán),且坡面受雨水沖刷等不利條件影響,導致復雜土質高邊坡的治理較為復雜,需采取特殊方法處理。
為解決此類問題,本文以西南地區(qū)某港區(qū)內碼頭后方K0+190~K0+320段高邊坡為例(圖1、圖2),闡述土質高邊坡處治的一般思路,為類似邊坡治理提供參考。
圖1 高邊坡平面布置圖Fig.1 Layout of high slope
圖2 地質剖面圖Fig.2 Geological cross section
根據(jù)地形及地質資料,該段邊坡最大高差達55 m,地質較差,表面泥巖巖層已經嚴重風化,表現(xiàn)為碎石土狀,裂隙發(fā)育,且孤石較多。177~187 m高程范圍內為中風化粉砂質泥巖(J2S)和中風化長石石英砂巖(J2S),存在軟弱破碎帶,且粉砂質泥巖遇水容易變軟,易造成坡面滑動。該高程位于第一、二級邊坡范圍內,根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結果,邊坡潛在的最危險滑面為坡頂至第一級坡腳處剪出,據(jù)此選取K0+220、K0+260兩個典型斷面進行穩(wěn)定性計算,潛在滑面計算參數(shù)如表1。
根據(jù)表1中強風化泥巖地層層面抗剪強度參數(shù)C=27 kPa,φ=15°,計算得到不同工況下邊坡整體穩(wěn)定性,結果如表2。
表1 邊坡穩(wěn)定性計算參數(shù)Tab.1 Calculation parameters of slope stability
表2 圓弧滑裂面法邊坡穩(wěn)定性計算結果Tab.2 Calculation results of slope stability by circular sliding surface method
根據(jù)邊坡整體穩(wěn)定性計算結果可知,邊坡在天然狀態(tài)下整體穩(wěn)定性較差,在“自重+暴雨”工況下,整體不穩(wěn)定,穩(wěn)定性系數(shù)均小于1.0,故需要進行邊坡治理防護。
針對類土質邊坡的治理,較常用的方法有排水、清方減載,防護、支擋、灌漿等,考慮到類土質邊坡淺表層抗風化、抗雨水沖刷能力較弱,采用框架植草防護。
經計算,若用普通筋材抗拉強度不夠,因此2~5級坡體采用全長粘結型預應力錨桿+格構+掛網噴射植被砼坡面防護,針對第一級邊坡受水浸泡,采取漿砌片石防護,具體布置方案如圖3所示。
圖3 邊坡防護布置圖Fig.3 Layout of high slope protection
3.1存在問題
根據(jù)注漿記錄,試驗注漿孔共21孔,邊坡孔位布置如圖4,一次注滿有15孔,其余10 min內均未能注滿,共用水泥4.5 t。以2-41孔為例,利用注漿機注漿43 min,計0.64方,未注滿,間隔2 h后,改為孔口無壓灌注,注漿53 min,計0.96方,仍未注滿;次日采用水灰比0.45純水泥漿進行試灌,以測試壓漿設備運行情況,結果輸漿管爆裂,后改為人工手提至孔口倒灌,用時2 h,灌注0.32方,未灌滿,至此,該孔灌漿累計達到1.92方,歷時3 h 36 min。
圖4 第四級邊坡錨桿孔位布置圖Fig.4 Layout of the fourth slope anchor hole
3.2處理方法
針對錨桿孔灌漿無法灌滿問題,提出了以雙液漿為主,單液注漿為輔的注漿施工工藝,雙液漿為水泥加水玻璃,單液漿僅為水泥,如圖5所示。在注漿開始階段和滲漏部位采用雙液注漿,對滲漏水裂隙和漏漿縫隙進行封堵,形成一個“止?jié){層”。在雙液漿注漿達到堵水和堵縫效果后,再進行單液漿補注漿,進一步加大漿液擴散范圍,改善巖體性能。
圖5 雙液漿注漿施工工藝流程圖Fig.5 Double liquid slurry grouting construction process flow chart
當錨桿的砂漿、墊磴及斜托強度大于設計強度的90%時,方可進行錨桿試驗。根據(jù)現(xiàn)場條件及注漿時的情況,按一次性注滿,一次性雖未注滿但經過補灌后注滿,采取常規(guī)方法未注滿但采用雙漿液注漿后注滿,3種情況各選取1個有代表性的錨桿孔進行試驗,試驗結果見表3。
由表3可知,錨桿拉力均超過340 kN,大于預應力錨桿設計錨固力292 kN,因此,采用雙液漿施工工藝能夠滿足設計要求,且取得了較好的效果。
表3 預應力錨桿張拉試驗結果Tab.3 Pullout force test results of prestressed anchor
針對西南內河港區(qū)后方類土質邊坡裂隙較多,注漿無法注滿問題,提出了以雙液漿為主,單液注漿為輔的施工工藝,試驗結果顯示:該方法能滿足類土質邊坡中預應力錨桿抗拔力的要求,節(jié)約了施工時間和水泥用量,解決了常規(guī)方法下錨桿孔注漿無法注滿問題,經濟合理具有較好的實用價值,以期為類似工程施工提供借鑒。
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Treatment techniques of pseudo?soil high slope in inland river terminal
LI Pi?an,DENG Da?ning
(CCCC Second Harbor Engineering Investigation and Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan 430071,China)
For the treatment of pseudo?soil high slope in inland river terminal,it is rather difficult for design and construction because of the complex geological conditions.Combining with project example,the treatment meth?od of pseudo?soil high slope was discussed,and the double liquid slurry as the main and single liquid slurry as a supplement method was proposed to solve the problem which conventional method cannot fill anchor hole.Experi?mental results reveal that the pull out force of pre?stressed anchor meets the requirement of the design,and the whole slope is stable.
inland river terminal;pseudo?soil high slope;double liquid slurry;prestressed anchor;slope sta?bility
U 655
A
1005-8443(2016)04-0451-04
2015-12-01;
2016-02-17
李丕安(1986-),男,湖北省襄陽人,助理工程師,主要從事碼頭相關設計、施工等方面的工作。
Biography:LI Pi?an(1986-),male,assistant engineer.