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摘要:采用锚索抗滑桩直立挡墙支护技术,在寸土寸金的今天,特别适用于因用地规模受制约的城市开发,它不仅仅能保证建筑物周边边坡的安全稳定,还能大大扩展土地利用效率。
关键词:锚索抗滑桩挡土墙边坡
随着我国经济建设的蓬勃发展,房地产开发市场的日益繁荣,人民对于居住环境的需求与城市用地规模的制约,尤其对于山多平地少的城市,在房地产开发的同时,必须对所开发区域的边坡进行有效治理。
一、工程概况
梧州月桂花城小区位于梧州市蝶山二路原梧州市中药厂区范围内,位于市中心区,商业兴隆,交通方便。由梧州市城月建设开发有限公司开发的商住一体化的小区内,根据小区规划设计,山坡开挖后形成的人工边坡顶标高约26.50~59.9m,坡脚标高为31.80~44.24m,相对高差约3.50~18.15m,走向为西东向~东南向;东侧坡顶为密集的1~4层居民楼,距离坡边最近处约1~3m。
地质构造与岩层性质:梧州月桂花城边坡处于侵入岩燕山早期花岗岩风化地带,地貌类型主要为垄状低丘,根据钻探揭露及地质调查资料,场地内的地层有:
1、素填土①:属人工填土(Q4ml),分布于整个场地,属老填土,堆填时间超过20年,厚0.50~8.50m,黄褐、灰褐杂色,主要由花岗岩残积土碎屑物组成,少量砖块、碎石等建筑垃圾,土质均匀性差,结构稍密,孔隙度大,稍湿~湿,高压缩性。
2、淤泥质粉质粘土②:属新近沉积物(Q4l ),位于东侧最低处,厚1.50~4.40m,灰黄、灰褐色,土质均匀性较差,含少量炭粒及有机物,略有臭味,切面较光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,湿~很湿,软塑状,高压缩性,钻进易缩颈。
3、粘土③:属坡积成因(Q4dl),厚度 0.6~6.50m,红黄、土黄色,土质较均匀,含砂质粘性土碎屑物30~50%,切面光滑,手捻滑感较强,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,稍湿~湿,可塑状,中压缩性。
4、砂质粘性土(花岗岩残积土)④1:厚度2.30~6.00m。灰褐、黄褐杂白色,原岩结构模糊难辨,土芯遇水易软化,手捏易碎散,稍湿,稍具塑性,呈可塑状,中压缩性,其强度随深度增加而增大,土性介于砂土与粘性土之间。
5、砂质粘性土(花岗岩残积土)④2:层厚6.50~ 15.50。灰褐、黄褐杂白色,原岩结构模糊难辨,土芯遇水易软化,手捏易碎散,稍湿,稍具塑性,呈硬塑状,低压缩性,其强度随深度增加而增大,土性介于砂土与粘性土之间。
6、全风化花岗岩⑤1:厚3.50~8.50m,黄褐、棕褐杂黑、白色,原岩结构基本已破坏,岩芯呈坚硬土状,遇水易软化崩解,手捏易碎散,风化程度不均匀,底部含少量强风化岩块。
7、强风化花岗岩⑤2:与全风化带分层界线较模糊,呈逐渐过渡关系。厚3~6.25m。黄褐色,原岩结构大部分已被破坏,节理、裂隙发育,裂面被Fe、Mn氧化物渲染呈褐黄色,岩芯呈坚硬土状,岩质极软,易折断,遇水易软化。属破碎的软岩类,岩体基本质量分级属Ⅴ级。
二、方案设计与选择
1、方案比选:针对本高边坡的地质特点和用地限制,经设计验算可确定“放坡锚索框架加固”和“锚索抗滑桩直立挡墙”两种方案,方案比选见下表1。
边坡加固方案比选表表1
序号 比选内容 方案一:放坡锚索框架加固 方案二:锚索抗滑桩直立挡墙
1 主体措施 为预应力锚索框架 锚索抗滑桩
2 坡率 1:0.3~1:0.5 直立桩板墙
3 开挖占地 开挖较多,占地较多 开挖较少,占地较少
4 抗滑稳定性 总体稳定,但施工最下级锚索框架时,边坡处于最不利工况 边坡总体稳定,挖桩施工有一定安全风险。
5 施工难度及扰动 锚索工程本身施工简易,但施工中控制变形难度大,先开挖后支护对上部扰动大。 挖孔桩施工难度较大,施工对边坡扰动小。
6 方案确定 确定不采用 确定采用。
经比对方案二锚索抗滑桩直立挡墙具有开挖少,占地少,在保证边坡安全稳定性前提下,大大满足房地产开发用地需求。
2、方案设计
预应力锚索桩的施工分桩身施工、锚索施工以及挡土板施工三大部分,因工期等特殊条件可采取桩身工程与锚索施工相互交叉进行,通常为避免桩与锚索位置不匹配,先进行桩身施工再进行锚索施工,然后再进行挡土板的施工。
(1)、抗滑桩跟据现场施工条件和地质地层性质,主要设计五种不同类型锚索抗滑桩:
A型抗滑桩(3#~30#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长18.0m,地面悬臂长度12m,桩身设4根锚索。
B型抗滑桩(31#~32#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.5×1.2m,桩长16.0m,地面悬臂长度8.5~10.0m,桩身设3根锚索。
C型抗滑桩(33#、34#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长12.0m,地面悬臂长度5.8~7.0m,桩身设2根锚索。
D型抗滑桩(1#、35#~38#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长10~12.0m,地面悬臂长度2.5~4.5m,桩身不设锚索。
E型抗滑桩(2#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长18.0m,地面悬臂长度8.1m,桩身不设锚索。
桩身锚索钻孔孔径为Ф150mm,锚索规格采用6×Φ15.2及4×Ф15.2两种,钻孔倾角均为20°。桩间设钢筋混凝土挡土板封闭。
锚索抗滑桩简图:
22m
20m
16m
16m 6Φ15.2锚索 A型抗滑桩1.2m×1.2m,桩长L=18m
(2)锚索抗滑桩施工工艺
A.抗滑桩施工工艺
a.桩身开挖准备:现场测定桩位,进行施工放样。
b.桩孔开挖(1)土质开挖采用短镐、铲、锹人工开挖,萝筐装土碴,卷杨机起吊出碴。每节开挖深度1.0m,即进行护壁,上节砼护壁浇灌后,经过一段时间(根据气温、土质与砼设计强度而定)继续下挖,当发现滑动面位置与设计标高不符时要及时进行分析研究和补充设计办理变更设计。护壁的砼灌注,上下节连成整体,在滑动面附近和土石分界处,必要时应增加护壁钢筋,且建成整体。下送砼时做好对称和四周均匀捣固,防止模板偏移。
c.灌注抗滑桩身砼:钢筋绑扎、焊接定位,使用商品砼输送泵,应随时观察井内情况防止意外。当钢筋笼定位后,以串筒漏斗将砼传送至井中捣固,捣固可采用振动棒进行作业。
B.锚索施工工艺
锚索施工工艺流程:
钻孔:根据设计要求进行钻孔,首先进行定位放线,用测角仪按设计要求调整倾角,确定倾角、孔位后用紧固件紧固后开始钻孔,钻孔过程中必须及时清除孔内土渣,复核孔深,确保孔口不掉入杂物。
锚索制安:锚索制作时必须比设计孔深外加1.5m张拉段,根据设计要求确定锚固长度和自由段长度,自由段长度采用波纹管进行套装,波纹管没有破裂现象,钢绞线必须无锈蚀、无打结等质量问题,安装好定位架后用铁丝每隔1.5m绑扎一道,检查合格后标明锚索编号、长度,安装时对应孔位与锚索编号,待安装完毕即进行注浆,注浆前应清孔,排放孔内积水,注浆管宜与锚杆锚索同时放入孔内,注浆管端头到孔底距离宜为100mm,照设计要求,进行孔底反浆兼用二次注浆法,以保证确保浆体灌注密实。
锚索张拉:现场采用8mm厚钢板和砼锚墩作为受压构件,按设计要求吨位进行分级张拉,及时记录张拉数据,测算张拉伸长量,张拉完后留5cm钢绞线,多余的截除后进行封锚。
C.挡土板施工工艺
挡土板施工时应从上向下分段施工,施工前,将桩边处凿毛,冲洗干净,扫M10水泥浆两道,自护壁伸出的预留钢筋与挡土板钢筋连接时应采用双面焊接形式,焊接接头错开,钢筋保护层厚25mm,浇筑砼时应分层捣实,强度为C30,厚度达到设计30cm,挡土板埋入坡脚不小于70cm。
三、支护效果观测
1、根据理论伸长量公式计算:
L=P*L/E*S
P-----锚索张拉力(N)
L-----自由段长度(mm)
E-----弹性模量(2.0*105)
S-----钢绞线截面积
A型桩中22m、20m、16m锚索设计张拉力分别为550KN、500KN、400KN,自由段长度分别为10m、10m、8m,截面积为840mm、840mm、560mm,根据上述计算公式分别计算伸长量为△L=32.74mm、△L=29.76mm、△L=28.57mm即理论总伸长量约为32.74mm、29.76mm、28.57mm,根据实际张拉情况结论平均张拉伸长量为31.22mm,28.35mm、27.47mm,由此可见,锚索施工质量完全符合设计要求。
四、结束语
抗滑桩锚索挡板支护施工技术在我国边坡支护尤其是房地产开发后形成边坡开挖和支护技术中发挥越来越重要作用,我公司承建的梧州市月桂花城边坡治理工程,成功解决了开发用地与边坡安全的两者关系,在保证边坡安全前提下,相对放坡支护技术,大大利用土地开发,达到了相当好的社會效益和经济效益,为解决此类问题提供了可借鉴思路。
参考文献:
邓安.锚索抗滑桩施工工艺,西部探矿工程,1004-5716(2008)03-0024-03
汤康民.岩土工程.武汉:武汉工业大学出版社,2001
古浩.边坡稳定及抗滑桩加固研究.南京:河海大学,2006.3
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:锚索抗滑桩挡土墙边坡
随着我国经济建设的蓬勃发展,房地产开发市场的日益繁荣,人民对于居住环境的需求与城市用地规模的制约,尤其对于山多平地少的城市,在房地产开发的同时,必须对所开发区域的边坡进行有效治理。
一、工程概况
梧州月桂花城小区位于梧州市蝶山二路原梧州市中药厂区范围内,位于市中心区,商业兴隆,交通方便。由梧州市城月建设开发有限公司开发的商住一体化的小区内,根据小区规划设计,山坡开挖后形成的人工边坡顶标高约26.50~59.9m,坡脚标高为31.80~44.24m,相对高差约3.50~18.15m,走向为西东向~东南向;东侧坡顶为密集的1~4层居民楼,距离坡边最近处约1~3m。
地质构造与岩层性质:梧州月桂花城边坡处于侵入岩燕山早期花岗岩风化地带,地貌类型主要为垄状低丘,根据钻探揭露及地质调查资料,场地内的地层有:
1、素填土①:属人工填土(Q4ml),分布于整个场地,属老填土,堆填时间超过20年,厚0.50~8.50m,黄褐、灰褐杂色,主要由花岗岩残积土碎屑物组成,少量砖块、碎石等建筑垃圾,土质均匀性差,结构稍密,孔隙度大,稍湿~湿,高压缩性。
2、淤泥质粉质粘土②:属新近沉积物(Q4l ),位于东侧最低处,厚1.50~4.40m,灰黄、灰褐色,土质均匀性较差,含少量炭粒及有机物,略有臭味,切面较光滑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,湿~很湿,软塑状,高压缩性,钻进易缩颈。
3、粘土③:属坡积成因(Q4dl),厚度 0.6~6.50m,红黄、土黄色,土质较均匀,含砂质粘性土碎屑物30~50%,切面光滑,手捻滑感较强,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,稍湿~湿,可塑状,中压缩性。
4、砂质粘性土(花岗岩残积土)④1:厚度2.30~6.00m。灰褐、黄褐杂白色,原岩结构模糊难辨,土芯遇水易软化,手捏易碎散,稍湿,稍具塑性,呈可塑状,中压缩性,其强度随深度增加而增大,土性介于砂土与粘性土之间。
5、砂质粘性土(花岗岩残积土)④2:层厚6.50~ 15.50。灰褐、黄褐杂白色,原岩结构模糊难辨,土芯遇水易软化,手捏易碎散,稍湿,稍具塑性,呈硬塑状,低压缩性,其强度随深度增加而增大,土性介于砂土与粘性土之间。
6、全风化花岗岩⑤1:厚3.50~8.50m,黄褐、棕褐杂黑、白色,原岩结构基本已破坏,岩芯呈坚硬土状,遇水易软化崩解,手捏易碎散,风化程度不均匀,底部含少量强风化岩块。
7、强风化花岗岩⑤2:与全风化带分层界线较模糊,呈逐渐过渡关系。厚3~6.25m。黄褐色,原岩结构大部分已被破坏,节理、裂隙发育,裂面被Fe、Mn氧化物渲染呈褐黄色,岩芯呈坚硬土状,岩质极软,易折断,遇水易软化。属破碎的软岩类,岩体基本质量分级属Ⅴ级。
二、方案设计与选择
1、方案比选:针对本高边坡的地质特点和用地限制,经设计验算可确定“放坡锚索框架加固”和“锚索抗滑桩直立挡墙”两种方案,方案比选见下表1。
边坡加固方案比选表表1
序号 比选内容 方案一:放坡锚索框架加固 方案二:锚索抗滑桩直立挡墙
1 主体措施 为预应力锚索框架 锚索抗滑桩
2 坡率 1:0.3~1:0.5 直立桩板墙
3 开挖占地 开挖较多,占地较多 开挖较少,占地较少
4 抗滑稳定性 总体稳定,但施工最下级锚索框架时,边坡处于最不利工况 边坡总体稳定,挖桩施工有一定安全风险。
5 施工难度及扰动 锚索工程本身施工简易,但施工中控制变形难度大,先开挖后支护对上部扰动大。 挖孔桩施工难度较大,施工对边坡扰动小。
6 方案确定 确定不采用 确定采用。
经比对方案二锚索抗滑桩直立挡墙具有开挖少,占地少,在保证边坡安全稳定性前提下,大大满足房地产开发用地需求。
2、方案设计
预应力锚索桩的施工分桩身施工、锚索施工以及挡土板施工三大部分,因工期等特殊条件可采取桩身工程与锚索施工相互交叉进行,通常为避免桩与锚索位置不匹配,先进行桩身施工再进行锚索施工,然后再进行挡土板的施工。
(1)、抗滑桩跟据现场施工条件和地质地层性质,主要设计五种不同类型锚索抗滑桩:
A型抗滑桩(3#~30#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长18.0m,地面悬臂长度12m,桩身设4根锚索。
B型抗滑桩(31#~32#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.5×1.2m,桩长16.0m,地面悬臂长度8.5~10.0m,桩身设3根锚索。
C型抗滑桩(33#、34#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长12.0m,地面悬臂长度5.8~7.0m,桩身设2根锚索。
D型抗滑桩(1#、35#~38#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长10~12.0m,地面悬臂长度2.5~4.5m,桩身不设锚索。
E型抗滑桩(2#桩),桩中心间距均为4.0m,桩截面均为高×宽=1.2×1.2m,桩长18.0m,地面悬臂长度8.1m,桩身不设锚索。
桩身锚索钻孔孔径为Ф150mm,锚索规格采用6×Φ15.2及4×Ф15.2两种,钻孔倾角均为20°。桩间设钢筋混凝土挡土板封闭。
锚索抗滑桩简图:
22m
20m
16m
16m 6Φ15.2锚索 A型抗滑桩1.2m×1.2m,桩长L=18m
(2)锚索抗滑桩施工工艺
A.抗滑桩施工工艺
a.桩身开挖准备:现场测定桩位,进行施工放样。
b.桩孔开挖(1)土质开挖采用短镐、铲、锹人工开挖,萝筐装土碴,卷杨机起吊出碴。每节开挖深度1.0m,即进行护壁,上节砼护壁浇灌后,经过一段时间(根据气温、土质与砼设计强度而定)继续下挖,当发现滑动面位置与设计标高不符时要及时进行分析研究和补充设计办理变更设计。护壁的砼灌注,上下节连成整体,在滑动面附近和土石分界处,必要时应增加护壁钢筋,且建成整体。下送砼时做好对称和四周均匀捣固,防止模板偏移。
c.灌注抗滑桩身砼:钢筋绑扎、焊接定位,使用商品砼输送泵,应随时观察井内情况防止意外。当钢筋笼定位后,以串筒漏斗将砼传送至井中捣固,捣固可采用振动棒进行作业。
B.锚索施工工艺
锚索施工工艺流程:
钻孔:根据设计要求进行钻孔,首先进行定位放线,用测角仪按设计要求调整倾角,确定倾角、孔位后用紧固件紧固后开始钻孔,钻孔过程中必须及时清除孔内土渣,复核孔深,确保孔口不掉入杂物。
锚索制安:锚索制作时必须比设计孔深外加1.5m张拉段,根据设计要求确定锚固长度和自由段长度,自由段长度采用波纹管进行套装,波纹管没有破裂现象,钢绞线必须无锈蚀、无打结等质量问题,安装好定位架后用铁丝每隔1.5m绑扎一道,检查合格后标明锚索编号、长度,安装时对应孔位与锚索编号,待安装完毕即进行注浆,注浆前应清孔,排放孔内积水,注浆管宜与锚杆锚索同时放入孔内,注浆管端头到孔底距离宜为100mm,照设计要求,进行孔底反浆兼用二次注浆法,以保证确保浆体灌注密实。
锚索张拉:现场采用8mm厚钢板和砼锚墩作为受压构件,按设计要求吨位进行分级张拉,及时记录张拉数据,测算张拉伸长量,张拉完后留5cm钢绞线,多余的截除后进行封锚。
C.挡土板施工工艺
挡土板施工时应从上向下分段施工,施工前,将桩边处凿毛,冲洗干净,扫M10水泥浆两道,自护壁伸出的预留钢筋与挡土板钢筋连接时应采用双面焊接形式,焊接接头错开,钢筋保护层厚25mm,浇筑砼时应分层捣实,强度为C30,厚度达到设计30cm,挡土板埋入坡脚不小于70cm。
三、支护效果观测
1、根据理论伸长量公式计算:
L=P*L/E*S
P-----锚索张拉力(N)
L-----自由段长度(mm)
E-----弹性模量(2.0*105)
S-----钢绞线截面积
A型桩中22m、20m、16m锚索设计张拉力分别为550KN、500KN、400KN,自由段长度分别为10m、10m、8m,截面积为840mm、840mm、560mm,根据上述计算公式分别计算伸长量为△L=32.74mm、△L=29.76mm、△L=28.57mm即理论总伸长量约为32.74mm、29.76mm、28.57mm,根据实际张拉情况结论平均张拉伸长量为31.22mm,28.35mm、27.47mm,由此可见,锚索施工质量完全符合设计要求。
四、结束语
抗滑桩锚索挡板支护施工技术在我国边坡支护尤其是房地产开发后形成边坡开挖和支护技术中发挥越来越重要作用,我公司承建的梧州市月桂花城边坡治理工程,成功解决了开发用地与边坡安全的两者关系,在保证边坡安全前提下,相对放坡支护技术,大大利用土地开发,达到了相当好的社會效益和经济效益,为解决此类问题提供了可借鉴思路。
参考文献:
邓安.锚索抗滑桩施工工艺,西部探矿工程,1004-5716(2008)03-0024-03
汤康民.岩土工程.武汉:武汉工业大学出版社,2001
古浩.边坡稳定及抗滑桩加固研究.南京:河海大学,2006.3
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。