边坡工程

陈文昭

目录

  • 1 边(滑)坡工程概论
    • 1.1 课程简述
    • 1.2 边(滑)坡的概念及类型
    • 1.3 边坡的变形破坏
    • 1.4 边坡的安全等级的划分
    • 1.5 边(滑)坡工程设计基本原则
    • 1.6 边坡工程设计的一般规定
    • 1.7 边坡工程常用处理措施
    • 1.8 边坡工程的地质勘探
    • 1.9 边坡工程施工
    • 1.10 边坡工程质量检验、监测及验收
    • 1.11 边坡工程设计
  • 2 边(滑)坡工程安全性分析评价
    • 2.1 边(滑)坡稳定性分析概述
    • 2.2 单平面滑动边坡稳定性分析
    • 2.3 条分法
    • 2.4 瑞典条分法
    • 2.5 Bishop条分法
    • 2.6 不平衡推力传递法
    • 2.7 Janbu条分法
    • 2.8 最危险滑裂面的确定方法
    • 2.9 土坡稳定分析中的图解法简介
  • 3 支挡结构荷载计算
    • 3.1 边坡支护结构上的侧向岩土压力计算
    • 3.2 滑坡推力计算
  • 4 坡率法与削坡减载设计
    • 4.1 概述
    • 4.2 坡率法的设计
    • 4.3 削坡减载的设计
  • 5 挡土墙设计与计算
    • 5.1 概述
    • 5.2 挡土墙分类及适用范围
    • 5.3 重力式挡土墙的设计
    • 5.4 悬臂式挡土墙的设计
    • 5.5 扶壁式挡土墙的设计
  • 6 抗滑桩的设计与施工
    • 6.1 概述
    • 6.2 抗滑桩设计荷载的确定
    • 6.3 抗滑桩内力分析与变形计算
    • 6.4 抗滑桩结构承载力设计
    • 6.5 抗滑桩的设计
    • 6.6 施工注意事项
  • 7 锚杆(索)设计与施工
    • 7.1 概述
    • 7.2 锚杆(索)的设计与计算
    • 7.3 锚杆(索)的构造设计
    • 7.4 锚杆(索)的施工
    • 7.5 锚杆(索)的试验与检测
  • 8 锚杆(索)挡墙支护
    • 8.1 概述
    • 8.2 锚杆(索)挡土墙设计荷载及内力计算
    • 8.3 土质边坡的静力平衡法和等值梁法
    • 8.4 锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计
    • 8.5 锚杆挡墙构造设计
  • 9 排水工程设计与施工
    • 9.1 概述
    • 9.2 地表排水设计
    • 9.3 地下排水设计
  • 10 边坡工程读书报告及课程设计
    • 10.1 边坡工程读书报告写作安排
    • 10.2 边坡工程课程设计任务书
锚杆(索)的施工

锚杆施工质量的好坏将直接影响锚杆的承载能力和边坡稳定安全,一般在施工前应根据工程施工条件和地质条件选择适宜的施工方法,认真组织施工。
在施工过程中如遇与设计不符的地层,应及时报告设计人员,以作变更处理。
锚杆施工包括施工准备、造孔、锚杆制作与安装、注浆、锚杆锁定与张拉等五个环节。


1、施工前的准备工作
 

施工前的准备工作包括施工前的调查和施工组织设计两部分。施工前的调查是为施工组织设计提供必要资料,其内容有:
    1)锚固工程计划、设计图、边坡岩土性状等资料是否齐全;
    2)施工场地调查,施工对交通的影响情况,对于新建中的公路可不考虑;
    3)施工用水、用电条件调查;
    4)边坡工程周边可能对施工造成影响的各种状态调查;
    5)对于城区公路边坡,考虑施工噪音、排污的影响;
    6)掌握作业限制、环保法规或地方法令对施工造成的影响;
    7)其他条件的调查,如施工用便道、气象、安全等条件。


2、造孔
   

    钻孔是锚固工程费用最高、控制工期的作业,因而是影响锚固工程经济效益的主要因数。锚杆钻孔应满足设计要求的孔径、长度和倾角,采用适宜的钻孔方法确保精度,要使后续的杆体插入和注浆作业能顺利地进行。一般要求如下:
 1) 确定孔位以及锚孔方位角:一般要求锚孔入口点水平方向误差不应大于50mm,垂直方向误差不应大于100mm。
 2) 选取钻孔机具、确定机座水平定位和立轴倾角(即锚孔倾角),钻孔;
 3)采集岩芯,并尽量提高岩芯采取率。
锚孔深度应超过设计长度0.5~1.Om,同时锚孔锚固段必须进入中风化或更坚硬的岩层,深度一般不得小于5m。


3、锚杆制作与安装


    锚杆制作:棒式锚杆的制作十分简单,一般首先按要求的长度切割钢筋,并在外露端加工成螺纹以便安放螺母,然后在杆体上每隔2~3m安放隔离件以使杆体在孔中居中,最后对杆体按要求进行防腐处理;对于多股钢绞线的锚杆制作较复杂,其锚固段的钢绞线呈波浪形,自由段的钢绞线必须进行严格的防护处理。
对于各种形式的锚杆总的要求如下:
 1)严格进行钢筋(或钢绞线)选材;
 2)严格按照设计长度进行下料:校直、出锈、断料,其长度误差不应大于50mm。一般实际长度应大于计算长度的0.3~0.5m,但不可下得过短,以致无法锁定或者给后续施工带来不便。
 3)锚杆组装:对于Ⅱ、Ⅲ级钢筋连接时宜采用对接焊或双面搭接焊,焊接长度不应小于8倍钢筋直径,精轧螺纹钢筋定型套筒连接。锚杆自由段必须按照设计作防腐处理和定位处理。
 4)安放锚束:检查孔道是否阻塞、查看孔道是否清理干净、并检查锚索体的质量,确保锚束组装满足设计要求。安放锚束时,应防止锚束扭压、弯曲,注浆管宜随锚体一同放人钻孔,注浆管端部距管底宜为50~100mm,锚束放人角度应与钻孔角度保持一致,在人孔过程中,注意避免移动对中器,避免自由长度段无粘结护套或防腐体系出现损伤。锚束插入孔内深度不应小于锚束长度的95%。


锚索锚固段(内锚头):钢绞线不置于套管内,端部穿尖状“铁靴”,便于在孔中顺利下索。锚固段一般设8-10m长,以保证提供足够的锚固反力。锚固段必须置于完整基岩内部。锚固段与自由段间设置“止浆塞”。


4、注浆施工


1)按规定选择水泥浆体材料:
水泥:标号应为灌浆浆液标号的1.5~2倍,且不宜低于425#的新鲜普通硅酸盐水泥;
水:不含有影响水泥正常凝结、硬化的有害物质;
砂料:含泥量按重量计不得大于3%,砂中有害物质(如云母、轻物质、有机物、硫化物等)含量应低于1%~2%,砂的粒径以中砂(平均粒径0.3~0.5mm)较好,但要求含水量不应大于3%;
外加剂:品种与用量由试验确定,一般情况下加速浆体凝固的水玻璃掺量为0.5%~3%;提高浆液扩散能力和可泵性的表面活性剂(或减水剂),如三乙醇胺等,其掺量为水泥用量的0.02~0.05%;为提高浆液的均匀性和稳定性,防止固体颗粒离析和沉淀而掺加的膨润土,其掺量不宜大于水泥用量的5%。
2)锚束浆液:在28天龄期后要求抗压强度达到设计标号强度;当注浆为水泥砂浆时,一般选用灰砂比为l:1~1:2,水灰比为O.38~O.48,且砂子粒径不得大于2mm,而二次高压注浆形成的连续球型锚杆的材料宜选用水灰比0.45~0.50的纯水泥浆。
3)注浆作业:应连续紧凑,中途不得中断,使注浆工作在初始注入的浆液仍具塑性的时间内完成;在注浆过程中,边灌边提注浆管,保证注浆管管头插入浆液液面下50~80cm,严禁将导管拔出浆液面,以免出现断杆事故。实际注浆量不得少于设计锚索的理论计算量,即注浆充盈系数不得小于l.0。
4)二次高压注浆形成连续球型锚杆的注浆还应注意:一次常压注浆作业应从孔底开始,直至孔口溢出浆液;对锚固体的二次高压注浆应在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5.0MPa时进行,注浆压力和注浆时间可根据锚固体的体积确定,并分段依次由下至上进行。

5、锚杆的张拉与锁定


    锚杆的张拉,其目的就是要通过张拉设备使锚杆杆体自由段产生弹性变形,从而对锚固结构施加所需求的预应力值。在张拉过程中应注重张拉设备选择、标定、安装、张拉荷载分级、锁定荷载以及量测精度等方面的质量控制,一般要求如下:
1)张拉设备:要根据锚杆体的材料和锁定力的大小进行选择。
2)张拉前对张拉设备进行标定:对于1000kN以下的千斤顶,可用2000kN的压力机标定,标定的数据与理论出力误差应小于2%。
3)锁定:安装锚夹具前,要对锚具进行逐个严格检查。锚具安装必须与孔道对中,夹片安装要整齐,裂缝要均匀,理顺注浆管后依次套人锚垫板、工作锚、限位板,在限位板上用千斤顶预拉,每根预拉一定荷载后,再套入千斤顶、工具锚、工具夹片等。


下索后,锚固段灌浆,锚墩浇筑。待内锚速凝、锚墩养护 具有一定强度后,进行锚索单根校直作 业。


单根校直,以小千斤顶拉拔每根钢绞线,以使锚索每根钢绞线在孔内都拉直并锚紧。这样,在下一步张拉中,每根钢绞线才能受力均匀。


在锚墩具有足够强度,且钢绞线校直后,用工具锚对多束钢绞线同时张拉。图为用大吨位液压千斤顶张拉:以千斤顶缸头的工具锚夹住钢绞线,另一侧顶住永久锚具,施加张拉力。
 4)张拉前,必须待锚固段、承压台(或粱)等构件的混凝土强度达到设计强度方能进行张拉,同时必须把承压支撑构件的面整平,将台座、锚具安装好,并保正和锚索轴线方向垂直(误差<5º)。
 5)张拉应按一定程序和设计张拉速度(一般为40kN/min)进行。正式张拉前进行二次预张拉,张拉力为设计拉力的l0%~20%。正式张拉荷载要分级逐步施加,不能一次加至锁定荷载。分级施加荷载和观测变形的时间可按表6.10执行。



注:Nt为锚索设计拉力,即最终锁定荷载。