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        高邊坡防護工程的勘察設(shè)計關(guān)鍵與施工分析

        2021-12-05 00:31:38馮祿強
        世界有色金屬 2021年5期
        關(guān)鍵詞:擋土墻邊坡工程

        馮祿強

        (貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊,貴州 遵義 563000)

        各類房建、道路建設(shè)工程中,都涉及到地基和邊坡支護的設(shè)計與施工工作,邊坡支護是保證基坑及后期結(jié)構(gòu)施工安全的必要措施。高邊坡指高度超過30m的巖質(zhì)邊坡或高度超過15m的土質(zhì)邊坡,較一般高度的邊坡而言,其在穩(wěn)定性等方面更為特殊,需要考慮地質(zhì)情況進行相關(guān)的設(shè)計與施工,因此其勘察設(shè)計與施工就顯得十分重要。該勘察工作主要是對地質(zhì)進行勘察,結(jié)合邊坡設(shè)計開展穩(wěn)定性評價,山區(qū)經(jīng)常存在順向坡、陡傾坡體、滑坡蠕變體等情況,若勘察不到位,或?qū)ζ麦w加固的設(shè)計與施工不到位,采取的工程措施不合理,可能引發(fā)諸如滑坡、邊坡坍塌、地基下陷等工程問題,不僅為延誤工期、破壞環(huán)境、增加資金投入,還會造成不好的社會聲譽,給相關(guān)企業(yè)后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響[1]。因此,需要對高邊坡巖土、水文等地質(zhì)進行詳細勘察,綜合分析影響高邊坡的因素,結(jié)合工程情況分析工程對巖層產(chǎn)生的力學特性等因素,判斷坡體情況,才能采用合理的邊坡加固的處理方式及技術(shù)手段,提升防護工程施工的安全性,保障其使用質(zhì)量符合工程要求。

        1 因勘察設(shè)計、施工不到位可能引起的高邊坡問題分析

        (1)高邊坡坍塌。造成坍塌的由于工程邊坡施工在石方爆破、土石方開挖及排水、防護等方面存在的不足導致,如石方爆破所用炸藥過量,會導致周圍巖體結(jié)構(gòu)疏松,若邊坡支護前的勘察不到位,或排水設(shè)施不合理,可能因積水過多、支護結(jié)構(gòu)荷載不足等因素導致高邊坡坍塌。坍塌后還將對周邊巖土層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響,進一步導致周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松,增加了土方開挖、支護施工等工作安全控制的難度。

        (2)滑坡。高邊坡出現(xiàn)滑坡,與其地質(zhì)構(gòu)造及巖石性質(zhì)、土方開挖卸載情況及水文情況等都具有密切關(guān)系,若高邊坡坡體的巖石層結(jié)構(gòu)松軟,如砂巖、風化粉砂質(zhì)泥巖等巖層,更容易因爆破、邊坡開挖等施工的作用力影響,產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)裂縫,如原始地形在受到開挖產(chǎn)生的應力作用下,出現(xiàn)地形變化,產(chǎn)生邊坡臨空面,導致高邊坡因雨水下滲等作用,增加巖土自重,使其抗剪切能力下降,更易出現(xiàn)側(cè)向變形、滑坡。

        (3)邊坡傾斜、錯落。若邊坡支護到位,高邊坡傾斜一般是由于自然界地質(zhì)災害引起的,若存在軟硬相間的巖層,且?guī)r體呈傾斜姿態(tài),就會導致邊坡巖土層的平衡性被破壞,易引發(fā)高邊坡傾斜。高邊坡錯落主要是由于邊坡錯落帶巖土層臨空面不斷加大、地下水不斷削弱巖體強度、斷層或其他部位光滑巖體與邊坡穩(wěn)定巖體分離等原因造成的。

        (4)結(jié)構(gòu)崩塌。結(jié)構(gòu)崩塌主要是由于高邊坡區(qū)域開挖處理過程中,對該區(qū)域臨近位置產(chǎn)生沖擊力導致的,崩塌的區(qū)域也一般是這些受施工沖擊的臨近邊坡,崩塌現(xiàn)象可能對施工人員造成人身傷害,同時導致施工單位浪費了不必要的人力、物力,也增加了后期施工的難度。當前許多工程高邊坡工程的土方施工量十分大,而地質(zhì)環(huán)境是影響事故質(zhì)量的重要因素,為避免發(fā)生上述工程事故,則需要加強勘察設(shè)計與施工的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

        2 高邊坡防護工程勘察設(shè)計的關(guān)鍵點分析

        (1)地質(zhì)勘查。開始高邊坡防護設(shè)計之前,需要通過地質(zhì)勘查獲取工程地質(zhì)、水文條件等重要設(shè)計依據(jù),常用的有鉆探、物探、坑探及現(xiàn)場原位測試等方式,具體目的為:①全面掌握邊坡施工周圍的地形地貌條件,如“息烽”項目通過全面勘查,發(fā)現(xiàn)其高邊坡施工區(qū)域為侵蝕-溶蝕斜坡地貌,其東南側(cè)為山麓斜坡,坡面是耕地,部分區(qū)域為裸露基巖,平均的坡度為25°~50°,地形的起伏較大;②通過勘查巖土特征,了解其風化情況工程特性,“息烽”項目巖土構(gòu)成主要有素填土、紅粘土、白云巖,通過采樣分析,發(fā)現(xiàn)素填土由粘性土與碎塊石組成,結(jié)構(gòu)稍密,但厚度變化大、均勻性差;紅粘土含少量角礫,局部有風化碎塊,具有結(jié)構(gòu)致密、粘性好、含水量低、均勻性差、層狀分布等特點;白云巖處于中風化狀態(tài),通過鉆探發(fā)現(xiàn)其巖芯呈短柱狀、碎塊狀,整體較破碎,基本質(zhì)量等級為Ⅳ級,屬邊坡巖體類型Ⅳ類;③了解項目周圍河流等地表水及地下水等水文情況,包括水量、分布情況等內(nèi)容。

        在獲取高邊坡地質(zhì)勘查信息后,評價其穩(wěn)定性,有定量、定性兩種評價方法,前者根據(jù)規(guī)范進行計算,后者采用類比法結(jié)合當?shù)毓こ探?jīng)驗進行判斷,如“息烽”根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》進行定量穩(wěn)定性評價,最終明確了各區(qū)段的安全等級、安全系數(shù)、穩(wěn)定性系數(shù)、整體的穩(wěn)定性評價結(jié)果及破壞模式、不利位置等信息,為邊坡防護設(shè)計工作提供了具體、準確的依據(jù)[2]。

        (2)邊坡支護設(shè)計。高邊坡支護設(shè)計應遵循經(jīng)、合理等原則,應結(jié)合巖土性質(zhì),通過計算獲得坡體巖土松動帶、深挖產(chǎn)生的新松動帶及相應的松弛帶規(guī)模、變形量等具體信息,然后采取噴漿、錨固等措施,如“息烽”項目中在計算出相關(guān)參數(shù)后,對不同區(qū)段采取不同支護技術(shù),有衡重式擋土墻、重力式擋土墻及放坡開挖+錨桿+掛網(wǎng)噴砼+格構(gòu)梁三種處理方式(對路基進行加固等)。

        (3)截排水設(shè)計。截水、排水設(shè)計也是高邊坡設(shè)計的要點,排水設(shè)計主要以保障通暢排除路面、坡面雨水為目標,截水主要是基于支護安全性考慮,避免雨水下滲影響地質(zhì)情況,主要通過截水溝扽構(gòu)造攔截地表的水體,使其向排水溝方向流動,匯入邊坡排水系統(tǒng)。一般在坡腳位置設(shè)置排水孔,在坡頂附近設(shè)置截水溝,在各級邊坡坡腳位置設(shè)置外傾式的排水溝,需要通過計算匯水量等數(shù)據(jù),最終確定合理的排水溝斷面尺寸。

        (4)坡度設(shè)計。坡率設(shè)計,需綜合考慮地質(zhì)條件及邊坡高度各項因素,并結(jié)合施工需求,通過力學分析,在保障邊坡穩(wěn)定性、考慮邊坡使用年限等因素的基礎(chǔ)上,合理的確定邊坡施工坡度,制定可行的支護施工方案,如坡率較高的邊坡,應采用衡重式擋土墻等支擋加固措施,保障邊坡及填土的穩(wěn)定性,避免沉降變形。

        (5)邊坡抗滑設(shè)計。高邊坡設(shè)計中,為增加土坡穩(wěn)定性,還應通過增加支護結(jié)構(gòu),以施加更多外力抵消或平衡土坡下滑力,或通過提升邊坡土體強度等措施,保障斜坡土地維持穩(wěn)定狀態(tài)。

        3 高邊坡防護工程施工分析

        (1)格構(gòu)錨桿技術(shù)施工?!跋⒎椤表椖恐ёo方式主要有格構(gòu)錨桿和擋土墻兩種。施工前通過承載力實驗確定錨桿支護的具體材料、結(jié)構(gòu),對于巖土層具有腐蝕性質(zhì)的施工段,為預防錨桿被腐蝕,可選用無粘結(jié)鋼等材料。首先,進行邊坡處理,即清理坡面浮沉、危石,若人工清理,需做好佩戴安全帽、安全繩等防護措施,并在坡下搭建防護網(wǎng),以阻擋邊坡墜物。然后,使用架管搭建施工作業(yè)臺,確定固定端,開展錨桿砼素噴、注漿、封口及格構(gòu)等施工操作。

        (2)衡重式擋土墻施工。擋土墻施工包括測量放線、基槽開挖、立模加固、泄水孔安裝、濾水層施工、混凝土澆筑、拆除模板及養(yǎng)護、墻后回填等具體工作。

        由專業(yè)團隊開挖,一般應避免爆破開鑿,擋土基坑的開挖應以分段、跳槽挖掘的方式進行,即開挖一段后立即澆筑混凝土、回填?;炷翝仓┕謱舆M行,合理留置施工縫,并加強后期養(yǎng)護,避免因溫差出現(xiàn)收縮開裂。

        地面以上的混凝土墻施工,在橫縱方向都應每隔2m設(shè)置泄水孔,孔內(nèi)應預埋尺寸合適的PVC管,在最下方的泄水孔下設(shè)置防滲層;墻背回填的碎石反濾層,應保障碎石粒徑符合工程要求;為更好的防治風化巖層出現(xiàn)破裂、巖土墜落,若擋土墻寬度大,擋墻基礎(chǔ)可設(shè)置為臺階狀的基礎(chǔ)。

        (3)高壓旋噴樁施工要求?!跋⒎椤表椖窟吰侣坊┕げ捎酶邏盒龂姌都夹g(shù),其施工流程包括造孔、安裝、插管、噴射、移位等。造孔應采用工程鉆機進行,施工中注意校正機械水平、垂直度,若孔內(nèi)坍塌,應用泥漿護壁;安裝通過旋噴主機進行,在校正完畢后按設(shè)計下噴。下噴施工應根據(jù)地的不同情況,適當調(diào)節(jié)施工速度,施工結(jié)束后洗管,移機進行下個孔位的施工。

        (4)邊坡回填?!跋⒎椤表椖繛楦咛罘巾椖浚瑢靥钯|(zhì)量要求較高。因此需選擇級配較好的碎石土等材料,分層壓實應控制最大粒徑小于400mm,以減少回填層空隙,回填土不得使用淤泥、耕植土等,并控制回填土含水量,回填土石方一般采用3:7的土石比;回填前,先清除邊坡表層土壤,用振動機械等設(shè)備壓實,然后檢驗回填土含水率是否符合要求,若含水率高,采用晾曬等措施,含水率低則采用灑水潤濕等處理措施,并對回填段地形、剖面進行復核測量,在復檢合格后才能開始回填施工;分層回填時應控制每次的厚度,并在回填后進行多次碾壓達設(shè)計要求。

        (5)施工組織及險情處理。施工組織,應由建設(shè)、施工、監(jiān)理單位在施工前協(xié)商,以明確工程交接、檢查標準等內(nèi)容,做好組織計劃。在施工臨近時發(fā)布各項施工內(nèi)容和施工制度,提前設(shè)置安全標志、標牌。

        施工險情處理,應包括預防措施、緊急處理措施等方面。保障邊坡穩(wěn)定是施工的首要因素,保證文明施工是現(xiàn)代施工要求[3]。應根據(jù)施工環(huán)境即地質(zhì)條件,合理調(diào)整坡比、護坡形式等施工內(nèi)容,保障邊坡的穩(wěn)定性,結(jié)合勘查報告對危險區(qū)域做好相應險情處理準備工作,提升施工安全性,并加強支護結(jié)構(gòu)位移、沉降等的監(jiān)測,便于在事故發(fā)生前及時采取措施。施工時,若建存在邊坡土體裂縫、少量滑移等現(xiàn)象,應立即合理卸載邊坡部分土體及上方材料、設(shè)備,若大面積塌方,需立即全面停工,聯(lián)系設(shè)計及各方協(xié)同解決該問題。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快,公路及加油站、服務站等配套設(shè)施的建設(shè)也隨之迅猛發(fā)展,而我國地形多樣,在山區(qū)、丘陵等地帶的建設(shè)中,為保證工程建設(shè)的使用質(zhì)量及建設(shè)安全,常常需要開展高邊坡防護工程。而高邊坡工程受工程、水文等地質(zhì)的影響十分明顯,因此需要重視地質(zhì)勘察設(shè)計與施工工作中的各項關(guān)鍵點,以提升這兩項工作的質(zhì)量,提升高邊坡的穩(wěn)定性。

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