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        某高陡邊坡樁錨格梁組合加固工程技術(shù)

        2022-12-01 08:54:50何勝暉歐陽權(quán)
        廣東建材 2022年11期
        關(guān)鍵詞:施工

        何勝暉 歐陽權(quán)

        (廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心)

        1 工程概況

        廣州科學(xué)城保利林語山莊7A6N6H 邊坡位于廣州科學(xué)城林語山莊內(nèi)東南側(cè),山體高陡,自然坡角35~75°;加固段邊坡高差約35.2~41.7m。坡腳總長度約300m。表層第四紀(jì)風(fēng)化層為砂質(zhì)粘性土,坡面零散見孤石出露;下覆花崗巖全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖。邊坡曾于2008 年前進(jìn)行過地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)和施工。2018 年巡查發(fā)現(xiàn)有少數(shù)錨頭松垮崩落、部分排水溝和平臺及少數(shù)格梁出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象,研判認(rèn)為可能是坡面淺層位移或錨索部分失效導(dǎo)致。建設(shè)方委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行邊坡加固設(shè)計(jì),并進(jìn)行加固處理。

        2 設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析評價

        2.1 設(shè)計(jì)治理等級

        根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)的相關(guān)規(guī)定,該邊坡安全等級為一級,邊坡治理防治等級為一級。

        2.2 主要巖土層

        ⑴素填土

        分布于坡腳,灰褐色、褐黃色,松散、局部稍密,由粘性土組成,夾少量碎石、塊石,局部含建筑垃圾及混凝土磚塊,厚度一般3.50~7.10m,平均4.70m。

        ⑵粉質(zhì)粘土

        分布于坡腰處,褐紅色、褐黃色、可塑,以粉質(zhì)粘性土為主,局部含石英細(xì)砂,局部底部呈硬塑,粘性較好,干強(qiáng)度一般。層頂標(biāo)高65.0~102.0m,層頂埋深0.0~11.20m,層厚2.60~11.20m,平均6.54m。

        ⑶砂質(zhì)粘性土該層大部分鉆孔有揭露,黃褐色、淺黃色、硬塑,稍濕,為黑云母二長花崗巖風(fēng)化殘積土,遇水易軟化、崩解。層頂標(biāo)高53.60~97.60m,層頂埋深3.40~11.50m,層厚3.10~26.00m。平均18.84m。

        ⑷全風(fēng)化花崗巖

        淺黃色間褐黃色,原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞,但尚可辨認(rèn),并有微弱的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,巖芯呈堅(jiān)硬土狀,稍濕,遇水軟化崩解。該層大部分鉆孔均有揭露,層頂標(biāo)高39.0~92.6m,平均75.2m;層厚1.05~25.80m,平均厚度9.3m。

        ⑸強(qiáng)風(fēng)化花崗巖

        淺黃色間褐黃色,原巖結(jié)構(gòu)已基本破壞,巖石強(qiáng)烈風(fēng)化,礦物成分已顯著變化,巖芯呈半巖半土狀,局部夾中風(fēng)化巖塊,砂質(zhì)含量較多。層頂標(biāo)高36.10~80.30m,平均65.37m;層厚1.30~3.30m,平均厚度2.20m。

        ⑹中風(fēng)化花崗巖

        青灰色、灰白色,中粒花崗巖結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖芯呈塊狀、短柱狀,裂隙發(fā)育,局部較破碎,巖質(zhì)硬,巖體基本質(zhì)量等級Ⅳ,錘擊聲較脆,屬于酸性淺成巖類。層頂標(biāo)高32.2~75.5m,平均57.9m;層厚0.70~3.90m,平均厚度2.1m。

        ⑺微風(fēng)化花崗巖

        青灰色、灰白色,中?;◢弾r結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖芯呈短柱狀,裂隙弱發(fā)育,巖質(zhì)硬,巖體基本質(zhì)量等級III,錘擊聲脆,屬于酸性淺成巖類。層頂標(biāo)高30.0~78.2m,平均51.24m;層厚3.10~20.20m,揭露平均厚度6.45m。

        2.3 穩(wěn)定性分析評價

        因坡面有相對較厚的殘積土層和全風(fēng)化層,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)采用圓弧滑動法理論計(jì)算,并考慮自重+暴雨+地下水工況的情況下,加固后穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.35。

        2.4 主要設(shè)計(jì)剖面

        加固剖面圖見圖1。

        圖1 加固剖面圖

        2.5 錨固體承壓面積

        壓力分散型錨索由若干單元錨索組成。其錨固體的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足錨固體抗壓承載力的要求。

        式中,

        P——壓力分散型錨索的總承載力;

        n——單元錨索數(shù);

        Ap——單元錨索承載體與灌漿體接觸面積;

        β——錨固段灌漿體局部受壓時強(qiáng)度提高系數(shù),β=(A/Ap);

        A——灌漿體截面積;

        ξ——錨固段灌漿體受壓時側(cè)向地層約束力作用的抗壓強(qiáng)度提高系數(shù),由試驗(yàn)確定;

        fc——灌漿體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

        2.6 錨固體長度

        錨固體的設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足錨固灌漿體與周邊地層間的粘結(jié)摩阻力的要求,也就是錨固體長度的要求。

        式中,

        P——壓力分散型錨索的總承載力;

        D——錨固體直徑;

        l1、l2、l3——各單元錨索的錨固段長度;

        qr1、qr2、qr3——各單元錨索錨固段灌漿體與周邊地層間的粘結(jié)摩阻強(qiáng)度。

        3 施工關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)解決

        經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算及穩(wěn)定性分析評價,加固處理方案為:抗滑樁+錨索+格構(gòu)梁+坡面重新袋裝綠化+主動防護(hù)網(wǎng),重新整治排水系統(tǒng),并對出露的危險孤石進(jìn)行錨定加固或靜態(tài)破除處理。

        3.1 施工順序

        邊坡加固施工順序:測量放線→搭設(shè)腳手架→施工抗滑樁以上錨索→施工格梁→待錨索及格梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后張拉鎖定→施工抗滑樁→施工抗滑樁以下錨索→施工格梁→混凝土封錨頭→袋裝綠化→主動防護(hù)網(wǎng)→排水系統(tǒng)→綠化養(yǎng)護(hù)。

        3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)解決

        3.2.1 壓力分散型錨索

        壓力分散型錨索最主要特征就是“壓力”,即在構(gòu)成錨索的鋼絞線預(yù)應(yīng)力作用下,錨固段的注漿體處于受壓狀態(tài),注漿體與孔壁巖土體之間處于壓剪狀態(tài),從而很好地解決了拉力型錨索在預(yù)應(yīng)力作用下導(dǎo)致注漿體處于受拉狀態(tài)、注漿體與孔壁巖土體處于拉剪狀態(tài)的問題,有效利用了注漿體和巖土體抗壓性能明顯優(yōu)于抗拉性能的特點(diǎn),對錨索工程的耐久性具有較大優(yōu)勢;同時也避免了拉力型錨索由于應(yīng)力集中容易破壞的問題。

        錨固段的漿體與孔壁之間在壓應(yīng)力狀態(tài)下,將會提高漿體與巖土體的致密性,且使其產(chǎn)生不同程度的膨脹趨勢,漿體與孔壁巖土體之間的壓應(yīng)力增加,從而使巖土體的摩阻力得到不同程度的提高,這非常利于錨索受力環(huán)境的改善和錨固能力的提高,從而提高錨索的耐久性和錨固效果。

        本項(xiàng)目錨索為壓力型(或壓力分散型)錨索,全長采用無粘結(jié)鋼絞線,錨索末端和各單元錨固段均設(shè)置螺旋筋、鋼質(zhì)承載體和反鎖扣錨具;并采用二次注漿工藝,待注漿體及腰梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行張拉鎖定(不少于10 天)。注漿材料采用42.5MPa 普硅水泥,水灰比0.45~0.5,中心預(yù)埋注漿管,隔3~5 個小時后進(jìn)行二次注漿。

        3.2.2 抗滑樁開挖施工遇流砂層塌孔處理

        因坡面平臺較窄,大型施工機(jī)械沒有足夠的作業(yè)空間,抗滑樁施工方式為人工挖孔樁??够瑯对O(shè)計(jì)樁徑有1.8m×1.5m、1.8m×1.25m、1.4m×1.25m 三種,護(hù)壁厚度200mm,樁長22~25m。 由于本地層存在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,含砂量較大,且有較大的富水性,當(dāng)人工開挖至此層位置時,發(fā)現(xiàn)有地下水涌出,導(dǎo)致塌孔。經(jīng)研究,采用減小每段護(hù)壁的掘進(jìn)量,增大護(hù)壁的主筋至16mm,并加密;同時用稻草或紗網(wǎng)攔擋并用粘土填堵,水流很大的地段可加注早強(qiáng)劑水泥漿封堵,及時抽水,做混凝土護(hù)壁,護(hù)壁混凝土可視情況添加早強(qiáng)劑。雖然進(jìn)度有所影響,但嚴(yán)格保證了安全和質(zhì)量。

        3.2.3 新格梁與舊格梁的施工銜接處理

        新設(shè)計(jì)縱向格構(gòu)梁與舊格梁有交接,舊格梁300mm×450mm,新格梁750mm×450mm。為保證新舊格梁的銜接和綁扎鋼筋骨架的穩(wěn)定性,需在舊格梁上進(jìn)行植筋,且不能破壞舊格梁的整體性。為此,植筋時需要利用大小合適的鉆頭進(jìn)行造孔,造孔時邊灑水;同時,造孔深度宜為12~15cm,并用耐用膠或濃水泥漿固定。綁扎鋼筋后,澆筑混凝土每段約25m,并預(yù)留伸縮縫,伸縮縫按設(shè)計(jì)充填瀝青麻筋。

        3.2.4 坡面出露孤石的處理

        廣州蘿崗一帶,基巖一般為花崗巖地層,由于花崗巖風(fēng)化程度不均,有的地段風(fēng)化殼較厚,有的較薄,風(fēng)化殘積土層厚度變化也往往較大,甚至此區(qū)域的山坡上經(jīng)??梢姽率雎?,大小不一;本山坡坡面也可見零散的孤石出露。坡腳是居住小區(qū)。通過對此類孤石進(jìn)行勘查研判,對有危險的孤石,根據(jù)其大小、形狀、根基,結(jié)合孤石所處的微地形,采取不同的處理方法和手段,如錨索加固、靜力破除、部分破除增加基座等辦法,很好地消除了孤石滾落的隱患。

        3.2.5 袋裝綠化的施工質(zhì)量控制

        袋裝綠化施工質(zhì)量主要由混合營養(yǎng)土、草籽、袋子質(zhì)量等及后期適當(dāng)灑水保養(yǎng)控制。因此,需要根據(jù)本地的氣候、水土、邊坡土質(zhì)等因素選取適當(dāng)?shù)牟莘N籽,配以適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)土,袋子采用耐用的材質(zhì)并確保適量的通透性適合草的生長,坡上配備足夠的灑水噴淋設(shè)施等。經(jīng)精心選材施工,目前,袋裝綠化長勢良好。

        3.2.6 施工過程監(jiān)測

        本項(xiàng)目設(shè)置了坡面水平位移豎向位移觀測點(diǎn)各18個,深層水平位移孔7 個,錨索應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)34 個。監(jiān)測施工期間及之后2.5 年的變形情況。監(jiān)測頻率:施工期間2 天/次,雨天加密為1 天/次。根據(jù)監(jiān)測報(bào)告結(jié)果,水平位移及沉降位移變化速率均在±2mm/d 內(nèi)。最大水平累計(jì)位移8.7mm,最大沉降累計(jì)值6.99mm。錨索應(yīng)力變化監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)變化量在-27.9~13.9KN;深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)位移量2.8~5.8mm,位移變化率均在±2mm/天內(nèi)。

        各變形量和變形速率均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。

        4 結(jié)論

        ⑴在空間有限、大型機(jī)械無法施展、巖土層地下水不甚豐富的情況下,采用人工挖孔樁作為抗滑樁是可行的,但必須采取可靠的防涌水措施。

        ⑵壓力分散型錨索的耐久性比較好,質(zhì)量控制很重要,宜采用二次注漿灌注。

        ⑶袋裝綠化需選用適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)土和草籽,并精心養(yǎng)護(hù)。

        ⑷對于坡面存在危險孤石的邊坡,必須嚴(yán)格排查隱患,并根據(jù)實(shí)際采取不同的處理加固措施。

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