边坡支挡结构土木工程本科设计

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资源描述
1 总论1.1 工程概况 该滑坡于焦柳线石门站以北K845+580至K580+800路堑地段。路线为公路线铁路,线路经由滑坡所处山体的北面通过,纵断面沿上行方向先是上坡,坡度大约为6,而后是一段平坡,然后是平缓下坡,坡度大约为2,线路左侧为既有挡土墙。 1991年7月1日至10日石门地区连降暴雨,最大降雨量高达210mm。7月9日,线路前进方向右侧山体下滑,滑坡体周界清晰完整,滑坡壁距线路中心最大距离约125米,错台高23米。在K845+650至K845+720滑坡主轴部位,路堑挡土墙多处变形开裂,墙顶倾向路最大位移达600mm,墙后两条横向渗沟隆起开裂;右边侧沟挤压破坏,线路隆起。7月13日观测到线路中心向左推移198毫米。在此段两侧虽然路线状态尚未变化,但挡土墙明显外移,已丧失支撑作用。 由于情况紧急,为预防滑坡继续发展导致断道的可能性,7月15日决定在滑坡主轴部位先设置5根抗滑桩作为抗洪抢险应急措施,桩距8米,桩长平均14米,截面22.5米。1.地形地貌、底层构造概况 经过仔细研究分析焦柳线大镛段K845滑坡勘查报告,现将滑坡的地层、地貌部分概况摘录如下该滑坡地段离焦柳线大镛工务段管辖境内,位于湖南省石门县东北方向9公里处。为低山丘陵地形,地表出露以第四系坡积层,残积层,依沙土、乱石土为主,其下为白垩系地层为紫红色,暗紫红色泥质粉砂岩夹黄白色、灰白色砂岩、砂砾岩,组成单斜构造,地层倾角平缓1015,倾向南东130150。场地东西长325米,南北宽150米,地面标高6099米,北高南低,地形坡度小于18,与底层倾斜一致。滑坡体由北向南滑动,滑坡周界清楚,成撮箕状,属牵引式滑坡,影响铁路行车安全,主滑坡轴后缘形成高低不平的封闭洼池,滑坡壁错台高1.502.50米,其两侧错台高0.300.70米,北西侧地表裂缝较多,宽1015厘米,可见深度5070厘米,连续性较好;滑坡体前缘也出现有连续性较差的小裂缝,挡墙开裂宽1020厘米,渗沟水泥盖板拱起开裂,在2K08钻孔位置上见一条长10米,宽20厘米,高5厘米的滑坡埂,挡墙尚未发现裂缝痕迹。2.滑坡的地质情况 该场地底层可分为第四系人工填筑层,坡积层,残积层,白垩系基岩。 1第四系人工填筑层Qm1 填筑土:黄褐色,暗红色。有砂粘土和少量岩石碎块,水泥灰沙组成,半干硬硬塑,中密,条缝筑铁路时人工堆积而成。 2第四系坡积层Qd1 根据土的性质,结构分为两层: 砂粘土:砖红色,黄白色,黄褐色,粘性较强,含少量砂粒,半干硬,仅局部分布,此外,该层顶部往往为0.501.40米厚的种植土。 卵石土,含卵石砂粘土:以卵石土为主,砖红色,黄白色,黄褐色,土质量于硬硬塑,密实,局部稍密,由卵石和粘土质组成,卵石含量一般占4060,局部高达7080,成分为石英岩、硅质岩、石英砂岩,其大小不一,磨圆度好,成浑圆状,坚硬。粘土质充填的占3060,胶质紧密,局部卵石较少,为含卵石砂粘土。该层稳定,呈层状分布,但厚度变化较大。 3第四系残积层Qc1 由白垩系地层粉砂岩、砂岩、砂砾岩风化较严重而成,呈土状,局部夹风化的残留岩块,呈透镜状,根据土的结构性质可分为两层。 砂粘土:浅紫红色,紫红色,粘性一般,含少量砂粒,一般以硬塑为主,软塑次之,靠近滑面的为软塑状,该次往往夹有薄层透镜体状的粉、细沙土、次之粘性土、灰色、黄褐色,潮湿稍密中密,手轻捏即散,此外,局部夹风化严重残留碎岩块,呈透镜体状孤石。 砂土、圆砾石、粘砂土、砂粘土:以砂土为主,浅灰色、黄褐色、灰白色、多为细砂,次棱角状。潮湿饱和。稍密中密,手轻捏即散,含粘质土。粘砂土、砂粘土,软塑为主、次为可塑。该层层位稳定,薄层状分布,厚度变化极大,层底是滑面主要通过的位置。 4白垩系地层K 紫红色,暗紫红色,泥质砂岩为主,夹砂岩,砂砾层。泥质粉砂岩抗风化能力差,遇水易软化,风吹日晒易产生列纹或开裂,属软质岩,强度较低。 风化严重泥质粉砂岩:浅紫红色,质软。遇水易软化,失水易开裂。呈半岩半土状,手可折断,裂隙节理发育。裂隙常见黑色铁锰质薄膜,岩蕊多呈短状,失水易产生裂纹。该层位于风化严重岩带之下,部分位于滑床位置之下。 风化严重质粉砂岩夹砂岩或砂砾岩,暗紫红色,粉砂质结构,块状构造。岩质半坚硬,岩蕊完整成柱状,少数是短柱状,产生裂纹。砂岩,砂砾岩,灰白色,褐红色。细一中粒结构,砾状构造,灰白色、褐红色。细中粒结构。砾状结构,块状结构,坚硬,局部夹透镜体状的较软的泥质粉砂岩,岩芯为碎块状,该层局部地质为滑床位置。 3.地下水情况 该地位于山坡上,地面坡度小于19,主轴坡轴后缘为一封角洼地高低不平。第四系软石土,粉砂、细砂、圆砾土透水性好,为含水属空隙潜水;白垩系及沿主要为泥质粉砂岩,微弱好水层,风化严重基岩相对含水较好。均为裂隙水。地下水主要靠大气降雨和附近水体渗透补给。勘察期间正是干旱季节,据部分钻孔测得静止水位深度量2.605.96米,标高58.1462.31米水位变化幅较大,同时测得现场施工抗滑基坑水位分别为5.20和5.90米,根基底层地貌特点,场地的地下水贫乏,估计日出水量小于15吨。 4.结论 1滑坡范围周界清楚,呈撮箕状牵引式滑坡。住滑坡轴后缘形成高低不平的封面洼池,裂缝较多,滑坡壁错台高1.5013.90米,一般为48米,主轴滑坡断面及其两侧断面平均厚度为7.43米,主要土层均取土样,据试验结果抗剪强度偏高,物理化学性质表1.1。 3滑动面:主要为砂土、圆砾土、粉砂土、局部分化严重,滑动面与地形坡向倾向一致。开挖路堑,产生临空面,破坏了土体平衡;在水的作用下,是土体抗剪强度大大降低;加上震动作用,沿软硬接触面滑动。根据土质断面可知,其滑面呈波状,倾角510,西部起伏较大,倾角1520与下滑坡壁裂缝连线倾角陡,一般为2150。1.2设计原则和主要依据 1.设计原则 1为预防滑坡继续发展导致断道的可能性,7月15日决定在滑坡主轴部位先设置5根抗滑桩作为防洪抢险应急措施。由于滑坡体较厚,所以确定选用抗滑桩之当下滑土体是可行的。因各原因土样试验结果抗剪强度偏高,为准确的计算土体下滑推力,设计桩基尺寸大小、数量。应在现场做剪切试验,已取得较为符合实际的 ,值。 2主滑坡轴后缘形成了封闭洼池,裂缝发育。即使蓄水场所,又是渗水的通道,原有排水沟以破坏,地表水径流紊乱。为了彻底根治滑坡灾害。建议在滑坡周围界外侧,封闭洼池重新修建排水沟,对已有排水沟应修复。地表裂缝应填塞夯实。 2.依据资料1焦柳线大镛段K845滑坡勘察报告含平纵横断面地质资料,平纵断面图。2怀化分局焦柳线北段防洪抢险会议纪要3 土工试验见表1.1表1.1 焦柳线北段地质土工试验表层号1234岩土名称砂粘土卵石土含卵石砂粘土砂粘土砾砂砂土圆砾粘砂土样号项目13-113-234-134-27-1 5-215-3 13-315-1 15-217-1 残剪: 7-25-2 9-115-3 22-233-1 残剪:8-1 13-416-2 19-1残剪33-2残剪25-233-3残剪10-325-2 抗剪强度CKpa65-8517-5030-7720.0-28.37.4-31.99.4-24.6CKpa00-8000-527.724.2-29.932.628.8-34.525.6-29.3 2 抗滑桩设计2.1 计算各桩的设计荷载 一 滑面 ,值的确定 1.实验值汇总及分析见表1.1 分析:该抗滑剪强度实验值偏高 原因:1由于滑动带在滑动过程中其原状土已经遭到破坏,原状土不易取,在取样品时原状土又遭到破坏,但只对抗剪强度峰值有影响,对残余抗剪强度无影响。 2含水量对土的峰值强度和残余强度的影响很明显,尤其以粘性土为主要成分的滑带土,其强度明显随含水量的增加而降低,本滑坡带主要由砂粘土、粘砂土组成,故含水量对抗剪强度有较大影响,具体在实验过程中,含水量减少,抗剪强度增大。所以使实验值偏高。 2.经验参考值 C=0 =1219 =1.92.0t/m2 3.综合C、法计算值 1综合分析滑坡体地质情况,尤其是滑面的地质情况,滑带土主要由砂粘土粘砂土组成。都属于软弱土层,抗剪强度很低,尤其开挖路堑,产生临空面,破坏了原来平衡。在水作用下,抗剪强度更低,由于滑面基本上处于同一层中,故去滑带土的抗剪强度指标C=0情况下,利用极限平衡状态下反复试验,到该断面最后分块剩余下滑力趋近于零时,即可确定滑带土的值。 2具体方法: 选取一个滑区段面如K845+625来进行手算根据实验,调查资料,选取整个滑动面的综合C、值,按式(21)依次计算各条块的剩余下滑力。并要求滑坡前缘出口的剩余下滑力趋近于零。如果不为零则调整C、值,重复计算,直至趋近于零时为止。对计算结果进行分析,个断面的综合值符合实验值及经验值的范围要求,且各断面最后一块的滑坡推理也符合要求,故对计算中的、值可取。=0时,取表2.24.决定最后所取得的、值列表计算如表2.1分块中值()()各层加权平均数()14.9/5.33.7047.2514.4361.9671.0701745.26229.0/4.59.1026.572.6820.1251.96321.040170.828114.8036.0/1.810.8016.79.8712.5281.96254.020170.933116.63413.2/2.912.6012.394.3127.031.9651.970170.94779.8159.2/2.08.6013.45-1.0618.9191.9610.150171.00570.93765.6/1.251.0012.580.8711.4761.9621.9520170.99569.55表2.1 K845+625断面计算表表2.2 各断面的值表断面位置K845+585K845+625K845+705K845+745K845+705K845+765181714.2131415二 拟定桩位、桩间距、桩截面尺寸、K值。1.K值的选取(1)选取原则: 选取K值主要应从滑坡活动可能造成的后果、防治工程的目的及其重要性,容许变形值以及对滑坡性质、滑动因素、滑体和滑带岩土的结构与强度指标的调查了解的可靠程度等方面综合考虑。 (2)选取结果: 该设计的主体工程抗滑桩是永久工程,滑坡规模不大,变形较快,滑坡的性质等一些情况基本查清。故K=1.152.桩位、桩间距的选取(1)选取原则:抗滑桩作为一种侧向受荷桩,是成群布置的。庄群宜设在抗滑部分较缓、厚度较薄、刚度较大的地带。通常布置成一排,排的走向与滑体的滑动方向相垂直呈直线形或曲线形。桩的间距决定于滑坡的推力大小、滑体土密实度和强度指标、桩的长度和锚固段深度以及施工条件等因素。一般采用610米。(2)选取结果桩位:分析后设计为单排桩可行,考虑与已有应急桩的协调故取与应急桩距线路中心相同距离处设桩,而且此处滑体较薄,滑面平缓土推力较小,具体设在距线路中心10m处。桩间距:K845+615至K845+745桩间距为6米, 两侧均为8米3.桩截面截取(1)选取原则桩的截面形状要求使上部受力段正面能产生较大的阻滑力而侧面能产生较大的摩擦力,并使其锚固段能抵抗较大的反力,其截面具有最大的抗剪和抗弯强度,一般采用正面边长较短、侧面边长较长的,设矩形状为宜。施工方法可采用人工挖孔,为了便于施工操作,桩的最短边不小于1.5米。(2)选取结果依据选取原则,采用32,2.52两种矩形桩。三 计算各庄设计荷载1.滑面、取值见表2.22.计算方法(1)基本假设平行于滑动方向取1.0m的土条作为基本断面其两侧摩阻力滑体的每一段系整体滑动滑坡的每一计算段的滑动面为直线,即整个滑动面在断面上为折线滑坡的推力作用方向平行于滑动面滑坡推力的应力分布图形为三角形(2)公式K 安全系数,取1.1 第i个条块滑体重量() 第i个条块滑体自重的切向分力() 传递系数 第i块所在滑面的倾角() 第i块所在滑面上的摩擦角() 第i块所在滑面上的单位粘聚力 =0 第i条块所在滑面的长度(m)3计算列表汇总如表2.3(1) 桩后设计荷载及桩位处的滑坡推力(2) 桩前设计荷载抗力 :滑坡元每米宽的剩余下滑力 如果0,则取=0表2.3 各断面设计荷载计算断面里程K桩后设计荷载桩前设计荷载K845+5851.1536.4420.14636.287K845+6251.1570.9831.38669.597K845+6651.1596.15418.29377.861K845+7051.1594.20123.85270.349K845+7451.1556.552.07354.447K845+7651.1546.7510.44946.122 4.划分桩型,确定荷载分布图 (1)根据各断面桩位处的设计荷载,初步划分桩型,拟定桩的参数。详见下表2.4表2.4 桩型及参数表断面里程截面尺寸a b间距(m)桩总长(m)受荷段长锚固段长K845+58522.5810.65.84.8K845+62523610.82.48.4K845+66523614.27.66.6K845+70523614.28.06.2K845+745236126.85.2K845+76522.5612.88.04.8(2)滑坡体由粘砂土,卵石土及圆砾土、粉土、细砂组成,砂和砂粘土占绝大部分,判断滑体是以摩擦角为主,要抗剪强度的堆积体。推理分布图型近似按三角形考虑。合力作用点接近全高的下1/3处。计算图式如图2.2。图2.2 滑坡计算图2.2桩身内力计算一 受荷载桩身内力计算1.滑体土、的取值。依据实验值和参考值取=1.9,=0,=30。2.计算公式计算图式如图2.2(1) 当y时 ;(2) 当y时 其中:每根桩的桩后土推力按三角形分布(t/m)y :计算截面至桩顶的距离(m):桩后土地面至画面的高度,即桩受荷段长度(m):桩前土地面主滑面高度(m)图2.3 抗滑桩内力计算图二 锚固段桩身内力计算1. 滑床土及滑面处取值及其说明。 (1)当时 (2)当时 、由以下方程求得: 试算求得再由式:求得。公式: :滑面以下桩的深埋,即锚固段长度(m) :土的地基系数随深度变化的比例系数() :旋转中心至滑面距离(m):旋转角(弧度) b:桩的实际宽度(m):桩的计算宽度 =:作用于滑面上的力矩():作用于滑面上的剪力()三 K845+705断面(主滑区)计算实例 (一)设计资料 滑体 ,= 0.52355988 滑床 , , 桩前剩余抗滑力: 滑坡推力: 桩前: 桩后: (二)桩的设计桩长: 其中受荷段,锚固段6.2m桩间距(中至中):L=6m桩截面面积:桩截面惯性矩:桩截面模量:桩的混凝土的弹性模量:桩的抗剪刚度:桩的计算宽度:桩的计算深度:属于刚性桩桩的变形系数:桩底边界条件:按自由端考虑(三) 外力计算每根桩的滑坡推力:,按三角形分布,其;桩前被动土压力因,故采用剩余抗滑力作为桩前地层抗力每根桩的剩余抗滑力:,按三角形分布,其(四)受荷段桩身内力计算1. 剪力 ;2. 弯矩各截面积算结果见表2.5 表2.5 受荷段桩身内力表00.40.81.21.62.02.42.83.23.64.001.415.6512.7222.6135.3350.8769.2490.43114.45140.6000.191.515.0912.0623.5540.6964.6296.46137.35188.334.44.85.25.66.06.46.87.27.68.0167.18194.11221.38249.01276.98305.31333.98363.00392.37422.09249.88322.12405.21499.28604.47720.91848.76988.141139.211302.09(五)锚固段桩侧应力和桩身内力计算:1.滑动面至桩侧的转动中心的距离由由此式得2.桩的转角式由此得3.桩侧应力由 最大侧应力位置:令 得0 则4.剪力由 最大剪应力位置:令 则:,即在桩的转动中心处5.弯矩由 同上可求得各截面桩侧应力、剪力及弯矩的计算结果见表2.60.0109.74113.21422.091302.090.4108.52124.29290.941444.650.8105.36135.38162.421535.191.2100.25146.4638.851575.241.693.20157.5577.411567.252.084.20168.63-184.051514.592.473.26179.72-278.711421.602.860.37190.80-359.081293.533.245.54201.89-422.821136.563.628.76212.97-467.59957.804.010.03224.06-491.06756.324.4-15.16332.55-489.53569.204.8-46.77343.64-452.57378.515.2-80.32354.72-376.51221.355.6-115.82365.81-259.0282.836.0-153.26376.89-97.779.976.2-172.71382.44-0.000.00四 计算结果及按拟定的桩型,列表如表2.7 表2.7 结果及桩型表断面里程截面间距L(m)全长h(m)荷段h1(m)锚固段h2(m)桩型桩号滑面下位置y(m)滑面下位置y(m)K845+585290.300.0716.631.22.52810.65.84.8III30#33#K845+625417.580.01009.173.032610.82.48.4II22#29#K845+665467.170.01667.251.632614.27.66.6I11#13#K845+705422.090.01577.061.432614.28.06.2I19#21#K845+745326.860.0935.681.2326126.85.2II6#10#K845+765276.73-0.0872.801.02.52612.88.04.8III1#5#2.3 抗滑桩的配筋设计 一 I型桩(K845+665主滑区)1.基本指示200#砼弯曲抗压设计强度Rw=140kg/cm2,轴心抗压设计强度Ra=110kg/ cm2,抗拉强度RL=13kg/ cm2;钢筋受拉设计强度:I级 Rg=3400kg/ cm2 II级 Rg=3400kg/ cm2桩的基本安全系数:受弯时K1=1.4,斜截面受剪时K1=1.3;桩的附加安全系数:K2=1;桩的强度安全系数:受弯时K=K1K2=1.4,斜截面受剪时K=K1K2=1.3。2.确定按砼构件考虑范围因桩本身弯矩变化较大,且上、下端弯矩很小,故这两部分可按砼构件考虑。由TJ10-74“规范”第34条,砼桩的截面能够承受的弯矩为:(式中K系砼受弯构件的强度设计安全系数,其值取2.65)以此M值,对照桩身的计算弯矩,确定桩顶以下至4.2m及桩底以上至1.0m范围之内,按砼构件考虑,不必配置钢筋。3.纵向受力钢筋计算:(1)配筋受拉钢筋合力点值截面近边的距离(2)复核按TJ-74“规范”第40条、43条验算砼受压区高度截面强度: 4.绘制材料图全部钢筋抗弯强度:对照设计弯矩,作出材料图在桩的受拉侧配置36根30的钢筋。其钢筋截面断点应伸至不需要钢筋的截面以外的长度5.箍筋计算由TJ10-74“规范”第53条和50条需要按第185条要求配置箍筋,其配筋率应满足:为此,将采用双股箍筋,直径20mm,I级钢筋,间距s=50cm提供的配筋率为:6.斜截面抗剪强度计算根据TJ10-74“规范”第50条验算斜截面抗剪强度。因斜截面上受压区混凝土和箍筋具有的抗剪强度:符合要求7.纵向构造钢筋和架立钢筋的确定在桩的两侧分别布置10根直径14mm的构造钢筋。在桩的受压侧布置5根直径16mm架立钢筋。二者均为I级钢筋。8.绘制钢筋布置图(图2.4)及钢筋用量表(表2.8)表2.8 I型桩钢筋用量表种类编号直径(mm)长度(mm)根数总长度(mm)每米重(Kg)总重(Kg)N130119008952005.55529.36N23010800101080005.55599.4N3307800181404005.55779.22N416119005595001.57893.891N5141190010119001.208143.752N6209556121146722.466282.78N7209796121175522.466289.88合计2717.283二 II型桩(K845+625过渡区)1.基本指示200#砼弯曲抗压设计强度Rw=140kg/cm2,轴心抗压设计强度Ra=110kg/ cm2,抗拉强度RL=13kg/ cm2;钢筋受拉设计强度:I级 Rg=3400kg/ cm2 II级 Rg=3400kg/ cm2桩的基本安全系数:受弯时K1=1.4,斜截面受剪时K1=1.3;桩的附加安全系数:K2=1;桩的强度安全系数:受弯时K=K1K2=1.4,斜截面受剪时K=K1K2=1.3。2.确定按砼构件考虑范围因桩本身弯矩变化较大,且上、下端弯矩很小,故这两部分可按砼构件考虑。由TJ10-74“规范”第34条,砼桩的截面能够承受的弯矩为:以此M值,对照桩身的计算弯矩,确定桩顶以下至2.0m及桩底以上至1.4m范围之内。3.纵向受力钢筋计算:(2)复核按TJ-74“规范”第40条、43条验算砼受压区高度截面强度: 4.绘制材料图全部钢筋抗弯强度:对照设计弯矩,作出材料图在桩的受拉侧配置36根30的钢筋。其钢筋截面断点应伸至不需要钢筋的截面以外的长度:5.箍筋计算由TJ10-74“规范”第53条和50条需要按第185条要求配置箍筋,其配筋率应满足:为此,整桩将采用双股箍筋,直径20mm,I级钢筋,间距s=50cm提供的配筋率为:6.斜截面抗剪强度计算根据TJ10-74“规范”第50条验算斜截面抗剪强度。因三 III型桩(K845+765边缘区)1.基本指示200#砼弯曲抗压设计强度Rw=140kg/cm2,轴心抗压设计强度Ra=110kg/ cm2,抗拉强度RL=13kg/ cm2;钢筋受拉设计强度:I级 Rg=3400kg/ cm2 II级 Rg=3400kg/ cm2桩的基本安全系数:受弯时K1=1.4,斜截面受剪时K1=1.3;桩的附加安全系数:K2=1;桩的强度安全系数:受弯时K=K1K2=1.4,斜截面受剪时K=K1K2=1.3。2.确定按砼构件考虑范围因桩本身弯矩变化较大,且上、下端弯矩很小,故这两部分可按砼构件考虑。由TJ10-74“规范”第34条,砼桩的截面能够承受的弯矩为:(式中K系砼受弯构件的强度设计安全系数,其值取2.65)以此M值,对照桩身的计算弯矩,确定桩顶以下至4.8及桩底以上至0.8之内。3.纵向受力钢筋计算:(2)复核按TJ-74“规范”第40条、43条验算砼受压区高度截面强度:4.绘制材料图全部钢筋抗弯强度:对照设计弯矩,作出材料图在桩的受拉侧配置36根30的钢筋。其钢筋截面断点应伸至不需要钢筋的截面以外的长度:5.箍筋计算由TJ10-74“规范”第53条和50条需要按第185条要求配置箍筋,其配筋率应满足:为此,整桩将采用双股箍筋,直径20mm,I级钢筋,间距s=50cm提供的配筋率为:6.斜截面抗剪强度计算根据TJ10-74“规范”第50条验算斜截面抗剪强度。因斜截面上受压区混凝土和箍筋具有的抗剪强度:符合要求7.纵向构造钢筋和架立钢筋的确定在桩的两侧分别布置10根直径14mm的构造钢筋。在桩的受压侧布置5根直径16mm架立钢筋。二者均为I级钢筋。8.绘制钢筋布置图(图2.4)及钢筋用量表(表2.8) 表2.8 I型桩钢筋用量表种类编号直径(mm)长度(mm)根数总长度(mm)每米重(Kg)总重(Kg)N130119008952005.55529.36N23010800101080005.55599.4N3307800181404005.55779.22N416119005595001.57893.891N5141190010119001.208143.752N6209556121146722.466282.78N7209796121175522.466289.88合计2717.2832.4抗滑桩的施工 一、施工安全措施 本工程所处地区,地质情况复杂,为确保工程质量,要求如下: 1.施工流程宜坡面排水工程抗滑桩分段开挖路基挡土墙。 2.截水沟铺砌时迎水面沟渠应设泄水孔(尺寸1020cm),以排泄土壤中水,或采用干砌片石铺砌。在滑坡体上方标高为133135m附近截水沟下部设一道截水盲沟,以拦截地下水,引出滑坡体外。施工时应尽量少开挖以保持该地段抗滑功能。 3.滑体内排水应充分利用滑坡范围内的自然沟谷作为排出地表水的渠道,及时把水引入排水沟中。为此目的要对自然沟谷进行必要的整修,加固及铺砌工作,达到不溢流、不渗漏的目的。 4.滑坡内土质松散,地表水易下渗,应进行平整夯实,夯填裂缝(将裂缝两侧土体挖开,挖成宽度不小于0.50m深度不小于1.0m的沟槽,然后用粘性土分层夯填)。 5.设计紧密配合施工,在地下水较为发育地段,事先安装了抽水设备,加强桩基础支护,保证施工安全。 6.抗滑桩材料采用C20。纵向受力钢筋焊接接长、焊接接头的类型及质量均应符合钢筋混凝土工程施工及验收规范的要求。 7.施工前应先做好破面排水,抗滑桩应由两侧向中间靠,跳桩开挖施工。 8.桩后回填应待桩身混凝土强度达到设计强度70%以上时方可进行回填,回填土宜采用砂性土。 9.挡土墙与抗滑桩之间回填土应分层夯实,坡面采用草皮护坡,应注意做好排水工作,防止雨水下漏造成挡土墙破坏。为确保工程安全,施工中应建立严格的检测制度,认真做好交接班记录,发现异常情况,及时反映处理。 二、抗滑桩所用材料应按设计要求备齐,其有关规格和相关尺寸,按设计要求实施,施工工艺应按以下工序进行: (一)施工中稳定滑坡的措施 1.清顺滑体坡面,铲除陡坡、陡坎壁,填塞裂缝。如有可能,可根据设计需要,先在滑体范围内外,分别浆砌圈形截水沟减少地表地下水下渗。 2.在抗滑桩施工范围,应大致整平地面,靠山一侧清出宽度不小于2m的平台,另一侧如弃碴或松散滑体,即应填平夯实,避免对桩产生侧压。 3.桩孔开挖,应视下滑力的大小滑体的土石结构破坏程度及地下水等不同情况,采用全面同时开挖或跳跃式间隔开挖。 4.根据地质条件,护壁可采用混凝土、钢筋混凝土、木质和喷护等方法;如地质条件许可,且开挖不深,能确保施工安全,可不支护,一般挖至设计标高,符合桩基已置于较好的基岩上,井孔垂直且不小于设计尺寸和已达最低一层滑动面下5m以上时,立即绑扎钢筋(或下预制钢筋笼),灌注桩身混凝土,不容拖延时间。 5.桩孔周围30m内不存放大堆材料,弃碴亦应在30m以外,产生震动大的机械应设计在50m以外。 (二)桩孔开挖的准备工作 1.现场核对设计,按设计测定桩位,进行施工放样。放样时,要根据工地具体情况和施工可能发生的误差,每边较设计尺寸略大一些(一般为5)。然后整平孔口场地。 2.在井口上竖立井架式三角架或摇头扒杆出渣、进料,起吊高度应高处井杆(博壳支护高处地面者可不设)及供起吊人员装卸用的脚踏板和井口开关门。 3.备置起吊用箩筐或特制的或底箱、桶及0.5t的卷扬机。当桩间距较短(57m)要考虑开挖与护壁混凝土灌注有关间隔时间。 4.配制井内开挖用的短镐、铲、锹和钻岩机、风镐与空压机及管道,供人员上下用的梯子。 5.配置井内用的高压送电路及低压照明、发电机和变配电设备、爆破器材、通风设备及管路和安装材料。 6.当井内有地下水时,还应配备潜水泵或其他类型的高扬程抽水机。 (三)抗滑桩孔开挖 1.劳动力组织:根据开挖、提升、出渣及断面形式等条件,一般每孔10人,其中:井内开挖作业4人,卷扬机及抽水机司机1人,制作安装支撑2人;井内接卸、拴套重物1人,接运出渣2人。另组织混凝土工班1人人数视具体情况而定)无混凝土工作时转做备料),钢筋加工亦专业小组负责。 2.井下放炮:在开挖中常会遇到孤石或基岩,需进行放炮;在滑动面以下土质坚硬的地方,为加快施工进度,也需爆破松土。爆破时要注意眼孔不知何装药量。 3.经比塌方处理:在施工过程中,因土质松软、松散、地下水作用,或因放炮作用引起塌方面积较小时,必须严格控制井内及邻近孔内放炮立即进行护壁支护,在塌空处填充石块,护壁适当加筋,浇灌混凝土为达到设计强度80%前不适宜拆除模板顶撑。当塌方严重,土地过于松散和地下水作用继续坍塌时,必须加强观察,清楚危石及悬土,在塌方处搭置拖梁暗柱,并用木楔、长钉加固钉牢,里面用块石或费木填充,以阻止土石继续坍塌。并立即支护,适当加密塌方处钢筋,浇灌混凝土未达到设计强度80%前不宜拆除模板顶撑。 4.井孔的开挖支护 (1)混凝土薄壳护壁 混凝土薄壳护壁的每节开挖深度为0.62m,混凝土薄壳护壁的开挖程序是当上节混凝土护壁浇灌后,经过一段时间(根据气温、土质与混凝土设计强度等而定),即可拆除横撑,继续下挖,先挖1部,后挖2部。当发现滑动面位置与设计标高不符合时药剂师进行分析研究和补充设计或办理变更设计。 (2)木支护 当桩孔位于堆积层中或土质松散地点时,则需使用木质支撑,随挖随支,井口密,下部稀,底部挖出岩石后视情况可少支或不支。 (四)灌注抗滑桩身混凝土 1.先核对断面及桩底地质资料,放出桩底十字线。当混凝土护壁作为桩身断面时,护壁必须清刷干净。桩身在浇注前,应检查开挖桩身的净空断面凿毛混凝土护壁,以便护壁与桩身混凝土形成整体,增强抗滑能力。 2.钢筋绑扎、焊接定位:(1)绑扎钢筋有两种做法,一种是单根钢筋放到井下定位绑扎。但井下绑扎,电焊工作量大,对工人健康不利。另一种是根据起吊设备和抗滑桩深度情况,整体吊装,将钢筋制成每节57m的钢筋笼,逐节放到井下搭接焊牢。为防止钢筋在搬运和下井过程中变形,每节钢筋可增设直径2528加劲箍筋两道或增设钢轨、型钢等,钢筋笼就位后,其与护壁的间距应与混凝土块楔紧。(2)钢筋打接要求:钢筋接头长度采用绑条双面接缝应不小于5d(d为钢筋直径),采用绑条单面接缝应不小于10d,采用绑扎技术搭接,应大于表2.11规定的最小长度。表2.11 绑扎钢筋的最小长度钢筋种类混凝土标号15#20#受拉区受压区受拉区受压区I级钢筋35d25d30d25dII级钢筋40d30d35d25dIII级钢筋45d35d40d30d注:(1)位于受拉区的搭接长度同时分别不小于25cm和20cm;(2)受拉区和受压区分不清时,搭接长度按受拉区规定实施;(3)搭接和绑扎接头与钢筋的弯曲点之间的距离应不小于10d,接头不得位于最大应力截面处。 3.灌注桩身混凝土:浇注混凝土必须连续作业,并按公路桥涵施工规范中有关标准执行。最好使用输送泵,当钢筋笼在井筒中就位以后,便可灌注混凝土,混凝土坍落度宜控制在79cm,拌和时间不得少于90秒。在井口的上方搭起支架,将溜槽和串筒接上,串筒宜距混凝土面2m以内为宜,随着混凝土表面不断上升逐步减少串筒数量。严禁在井口向井下抛铲或倾倒混凝土料,一面产生离析现象,影响混凝土整体强度。每次灌注高度不得大于60cm,由井下工人用插入式振动器捣振,插入形式为垂直式,插点间距约4050cm,应做到“快插满拔”,以保证混凝土的密实度。孔内的混凝土必须一次连续灌注完成,不留施工缝。挖开灌注桩的混凝土质量容易保证,在制作承台时,无需打掉桩头,只需将其顶面凿毛即可。 4.抗滑桩的承台施工:当设计为承台式抗滑桩时,在灌完桩身混凝土后,根据承台面标高及承台底面轮廓尺寸进行放样开挖土石方。凿除高出承台底面的桩孔混凝土护壁,安装承台模板,绑扎钢筋、分层灌注承台混凝土。 5.所有钢筋加工,绑扎,焊接及混凝土的配合比选定与拌和、脱模、养生、用料要求等均应按铁道部现行铁道混凝土及砌石工程施工规范中有关规定执行。3 护壁设计与施工3.1 护壁设计 一、设计原则 1.抗滑桩采用挖孔桩施工方法施工,为防止在开挖过程及灌混凝土前,出现坑壁坍塌,按要求修筑护壁。 2.本工程地质情况多以砂粘土,砂土为主,地质情况较好,不作特殊设计。 二、护壁尺寸、材料的选择及其说明 1.尺寸确定 (1)I型桩截面尺寸均为22.5m2,根据地质情况,取护壁厚0.25m,考虑到施工时可能出现的误差,内侧护壁边比桩尺寸放大1cm,即得护壁尺寸见图3.1(单位cm) (2)II、III型桩截面尺寸23m2,其护壁尺寸见图3.2(单位cm) 图3.1 护壁图 图3.2 护壁图 注:护壁采用每米一级来立模施工。 2.材料选择 选用C20级矼 钢筋选用I级普通钢筋直径为10mm和8mm 三、护壁配筋及其说明 根据设计原则、地址情况、经验参考,且护壁不作承载力检算,只需按构件要求配筋。 1.架立钢筋 选用直径10mm的I级普通钢筋,间距45cm。 2.构造箍筋 选用直径8mm的II级普通钢筋,间距20cm。四 绘钢筋布置图,III型桩见图3.3,I、II型桩见图3.4。 图3.3 护壁钢筋图 单位(mm) 图3.4 护壁钢筋图 单位(mm) 3.2护壁施工 1.施工中的技术处理 施工前要认真分析挖孔桩处地质钻探资料,遇到厚的砂性土层、流砂层、淤泥层要首先定出加固措施,然后再进行具体操作。对施工中常遇到的问题应采取相应的解决办法。 (1)孔比泥沙塌落 挖孔时遇到砂性土、淤泥、流砂,很容易发生护壁外围泥砂塌落。如果地下涌水量不大,塌落不严重,可以用挡土板支撑,同时用直径25mm圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑混凝土护壁。 (2)挖孔时予夺厚的流砂层、淤泥层,尤其遇到大量地下水,随着护壁外围泥砂大量塌落,混凝土护壁成为悬空状态,失去支撑,进而产生裂纹,直至断裂、脱落。许多施工单位只好改用沉井基础,因而增加了造价。 遇到这种情况,在施工时应采取加强措施: 1)顶层护壁用直径20cm圆钢加设24个吊耳,用钢丝绳固定在地面木桩上。 2)加密护壁竖向钢筋,并让钢筋伸出20cm以上,与下一节护壁的竖向钢筋及箍筋连成整体,然后再浇注成形。如果有必要,可在挖孔桩中部护壁上预留直径200mm左右的孔洞,但该部分的地质要选择比较坚硬的土壤,然后再将护壁与护壁外周的土锚在一起,用混凝土土桩、竹木桩都可以。这样护壁就不会断裂脱落。 3)在已成形的护壁上钻孔至砂土薄弱层,以充填、渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中,以固结护壁外围土体,护护壁周泥砂不塌落,从而增加木周摩擦力。压力灌浆材料科选择粉煤灰、早强型水泥混凝土、石灰粘土混合料等。 (3)封底混凝土 1)浇注混凝土前应检查孔底地址和孔径是否达到设计要求,并把孔底清理干净,同时把积水尽可能排干。 2)为了减少地下水的积聚,任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出。以减少林孔的积水对工作孔的影响。 3)孔深超过6m时,还要注意防止混凝土离析,一般把搅拌好的混凝土装在容量为12m2左右坚固的帆布袋里,并用绳子打成活扣,混凝土送到井底时,拉开活扣就可将混凝土送到孔底,连续作业能迅速封好孔底,同时堵住孔底大部分甚至全部的地下水。 4)如果地下水很多,而且挖孔木较深,刚提起抽水泵,底部溢水就接近或超过20cm,这时用以上几种办法封底都会造成混凝土含水量泰达,清理完孔底渣土后让水继续上升,等到孔中溢水基本上平静时,用导管伸入孔底,王导管里输送搅拌好的早强型混凝土,混凝土量超过底节护壁30cm以上,再慢慢撤除导管,由于水压力的作用,封底混凝土基本上密实,混凝土终凝后再抽水,由于封底混凝土已超过底节护壁,已经没有地下涌水,待水抽干,再对剩余的水进行处理。将表面混凝土(这部分混凝土中的水泥浆会逸散到水中)松散部分清除运到孔外,再继续下一道工序。 (4)施工时,为了保证孔位位置准备,每天都要在挖孔前校核一次挖孔桩位置是否歪斜,移位。尤其在浇注护壁前要检查模板,脱模后再检查护壁。个别壁周泥砂塌落,在浇注混后护壁容易产生位移和歪斜,应注意检查和及时纠正。 2.人工挖孔桩施工应注意安全事项 现场管理人员应向施工人员仔细交待挖孔桩处的地质情况和地下水情况,提出可能出现的问题和应急处理。要有充分的思想准备和备有充足的应急措施所用的材料、机械。要制定安全措施,并要经常检查和落实。 孔下作业不得超过2人,作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1h,井下人员和地面人员进行交换。 井下人员应注意观察孔壁变化情况。如发现塌落或护壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情,应及时以出联络信号,以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排出险情。 地面人员应注意孔下以出的联络信号,反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢,提上来的土石要倒干净,卸在孔口2m以外。 施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器,供电线路要用三蕊橡皮线,电线要架空,不得拖曳在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。 从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上,并保证施工现场排水畅通。 当天挖孔,当天浇注护壁。人离开施工现场,要把孔口盖好,必要时要设立明显警戒标志。 由于土层中可能有腐殖质物或者邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中,因此,要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开,如有异常气味应及时报告有关部门,排除有害气体后方可作业。挖孔610m深,每天至少向孔内通风1次,超过10m每天至少通风2次,孔下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。 3.人工挖孔桩施工过程中易出现的问题 1)地下水问题 地下水对人工挖孔桩的施工影响最大。当地下水位不大时可进行单桩桩内抽水;当地下水位较大时可采用多桩同时抽水法来降低地下水;如果桩设计深度不大时可考虑在场地四周设置井点排水。 2)流砂层问题 人工挖孔桩在开挖时,如果遇到细砂、粉砂层地质时,再加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时发生井漏,造成质量和安全事故。因此要采取有效可靠的措施。在流砂情况较轻时,可缩短挖孔层深,正常的1m左右一段改为0.30.5m,并随挖随检随护壁;在流砂情况较严重时,常用下钢护筒的方法,钢护筒同钢模板相似,以孔外径为直径,可分为46段圆弧。 3)淤泥质土层问题 在遇到淤泥质等软弱土层时,一般可用木板模板支挡,同时缩短开挖深度,并及时验收浇筑混凝土护壁。 总之,人工挖孔桩施工时,一旦遇到不利的地质条件,除制定单桩的施工措施外,应该合理安排人工挖孔桩的施工顺序,对减少施工难度起到重要作用,在制定施工方案时要依据实际情况综合分析,统筹安排,在可能的情况下,先施工较浅的桩,后施工较深一些的桩,先施工外围(或迎水部
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