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某工程边坡加固治理方案比较分析

某工程边坡加固治理方案比较分析

边坡稳定问题是城市内部基础工程和公路工程中经常会遇到的难题,如何采取有效的措施确保边坡的稳定,进而使得工程顺利进行是目前岩土工程人员的艰巨任务。抗滑桩是借助桩与周围岩土共同作用,把滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑结构。本课题根据已有的边坡加

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    某工程边坡加固治理方案比较分析
    摘要:随着中国国民经济的迅速发展,工程滑坡灾害问题更是日趋严重,滑坡最为常见。抗滑桩支护是加固治理滑坡的一种行之有效的方法,它施工简便、快速、加固效果好,己经在世界各国的滑坡治理中得到比较广泛的应用。格构技术时近年来才有的支护技术,常与锚固技术结合使用。本课题根据已有的边坡加固技术理论知识,结合某边坡工程边坡治理实例,对边坡的稳定性和下滑力进行分析,根据计算得到的边坡下滑力,设计了两套边坡加固技术,方案一是钢筋混凝土抗滑桩+排水系统技术;方案二是钢筋混凝土格构梁技术,从治理工程量、治理工程成本、施工技术和环保等多个角度对两套方案进行了对比分析,分析得到从工程量和工程材料成本来说,格构梁技术都较优;但是从施工技术的难易程度来说,抗滑桩与排水系统治理措施较好。
    关键词:滑坡;钢筋混凝土抗滑桩;土格构框架
     
    Comparative analysis of Slope Reinforcement schemes for a Project
    Abstract: Along with the rapid development of Chinese national economy, engineering landslide problem is becoming more and more serious, and landslide is the most common. Anti-slide pile retaining is an effective method of strengthening the landslide treatment. It is easy to construct, simple, fast, effective and has been widely used in the landslide treatment all over the world. Lattice technology is a kind of supporting technique which has not come into use until recent several years and often used in conjunction with the anchoring technology. According to the theory of the slope reinforcement technology, combining with a engineering example of a slope, This article analysis the stability an sliding force of the slide, designing forward two sets of slope reinforcement technology according to the slide force. The first scheme links the reinforced concrete anti-slide pile with drainage system; the other one combines a reinforced concrete lattice beam technique. It compares the two sets of solutions from engineering quantity, engineering cost, technical and environmental protection aspects. According to the result of the analysis, the reinforced concrete lattice beam is better from the engineering quantity and cost of engineering materials. But the reinforced concrete anti-slide pile is better in terms of the degree of difficulty of construction technology.
    Key words: landslide; reinforced concrete anti-slide pile ; lattice frame
     
    1 引言
    随着我国西部大开发的推进,长江三峡库区、三江地区、红水河等能源基地的兴建加快,同时由于经济发展的要求,城市建设、铁道、公路及水利枢纽的修建等工程遇到的边坡稳定问题越来越突出,因而边坡加固在国民经济建设中占有日益重要的位置。边坡在堆载、扰动、大量降雨等条件下会变形失稳,从而导致滑坡、崩塌等地质灾害,此类灾害发生时,轻则增加投资、延长工期,重则摧毁建筑物,造成人员伤亡,严重制约当地的经济发展。滑坡是指斜坡的局部稳定性受破坏,在重力作用下,岩体或其他碎屑沿一个或多个破裂滑动面向下做整体滑动的过程与现象。
    近20年来,我国每年由于地质灾害造成的经济损失高达200亿人民币,在1996年到2000年年间,由于滑坡引起的人员伤亡在1156人左右; 2005年1-6月,全国共发生地质灾害7000余起,其中滑坡占据6000起以上,共造成人员伤亡、失踪近400人,直接经济损失15.52亿元,与2004年同期相比因地质灾害造成的死亡人数上升了11%[1]。2011年1-10月,全国共发生地质灾害15514起,造成人员伤亡的地质灾害114起,236人死亡、32人失踪;直接经济损失39.61亿元。2012年全国共发生地质灾害14322起,同比减少8.6%;造成375人死亡失踪、直接经济损失52.8亿元,同比分别增加35.4%和31.7 %(数字信息来自中国地质环境信息网)。
    我国是一个滑坡灾害相当严重的国家,滑坡在长江流域及云贵川等地分布相当广泛。在各类地质灾害中,滑坡占据53.87%。崩塌占据30.67%,由此可见对边坡工程的加固和整治已是迫在眉睫的任务。对于同一工程地质,可以采用不同的加固方法进行治理,在均满足强度要求时,不同方案工程造价相差悬殊,本课题以某边坡治理工程为例,设计两套加固方案,即(1):钢筋混凝土抗滑桩+排水系统;(2):预应力格构框架+植被防护,并从经济、环保等角度对两套方案的工程造价进行综合评价。
    2 边坡加固研究现状
    2.1 国内外研究现状
    早期的边坡研究的主要对象是土质边坡,初期的边坡治理的力学机理不够完善,相关工程假设也不够合理,计算结果往往与实际情况有较大差别。随着科技的不断发展和研究的不断深入,目前已有比较成熟的岩质边坡治理理论。而且,由于计算机技术水平的提高,学科之间的相互渗透,现今阶段分析边坡的数学模型大体上可以分为两类,一类是数值分析法,另外一类是基于极限平衡理论的条分法。涉及到边坡加固的工程类别主要有三类:① 铁道、公路建设中的边坡工程;② 水利水电工程建设引起的滑坡;③ 开发矿产资源引起的滑坡。
    随着经济建设的大规模发展,我国对滑坡等地质灾害的研究也逐渐深入。70年代为了对全国铁路沿线的地质状况进行普查,铁道部成立了“滑坡分类与分布”专门调研组。80年代以来,水利水电部门对五强溪、拉西瓦、龙羊峡、鲁布革、龙滩、李家峡等工程的边坡进行了较为系统的研究,取得了丰厚的成果。
    边坡工程研究是中国岩石力学与工程学会开展学术活动的重点,其所属的地面岩石工程专业委员会,于1986召开成立大会及学术会议,会后出版了《中国典型滑坡》。1991年召开第三次学术会议,会后出版了《自然边坡稳定性分析暨华蓥边坡变形研讨会论文集》。
    由中国长江三峡工程开发总公司和国家自然科学基金委员会联合资助的重大项目“三峡船闸高边坡的变形与稳定”历经了四年的研究,为高边坡的理论与实践做出了创造性的贡献。“三峡船闸高边坡的变形与稳定”的理论研究是中国边坡工程理论研究的里程纪念碑。
    我国在学者在边坡稳定性分析与研究领域取得了丰硕的成果,目前形成的边坡工程研究理论主要包括六个方面。分别为:① 边坡工程中的岩体结构控制论;② 边坡工程中的分形理论;③ 3S理论在边坡工程中的应用;④ 人工神经网络方法在边坡工程中的应用;⑤ 数值计算和仿真技术在边坡工程中的应用;⑥ 边坡工程中的可靠性分析。
    由于边坡失稳引起的滑坡、崩塌等地质灾害对国民经济的严重危害,边坡工程一直是许多国际会议的中心议题或主要议题。国际工程地质协会(IAEG)成立于1986年举行的国际地质大会期间,于该期同时成立的相关协会还有“滑坡及其他块体运动委员会”,该组织是世界上首个专门研究滑坡灾害治理的国际组织。香港政府土木工程署于1995年出版了谐波工程手册,该手册总结了香港地区滑坡加固治理的工程经验,并对斜坡工程的分析、计算和治理措施提出了实用性的建议。由中国国际减灾十年委员会、中国国家科学技术委员会与联合国救济署(UNDRO)、联合国外层空间事物司;亚太经济与社会委员会联合组织的“应用空间技术抵抗自然灾害研讨会”于1991年9月23-27日在北京召开。第六届“国际滑坡会议”于1992年2月10-14日在新西兰Christchurch召开。第七届“国际滑坡会议”于1996年6月17-21日在挪威Trondheim召开。此外,滑坡研究在国际岩石力学学会(ISRM)、国际岩土力学与基础工程学会(ISSMFE)和国际地质科学联合会(IUGS)等相关组织召开的学术会议中都是重要的研讨专题,对于滑坡等地质灾害的治理都有极大的贡献。
    2.2 边坡加固治理措施    
    文育高[2]等人总结了目前常用的滑坡治理工程措施为:①清除滑坡体;②排水工程,主要包括地表排水和地下水排水;③支挡工程,主要包括抗滑挡土墙,抗滑桩,锚固法;④土质改良法,主要有电渗法、焙烧发、动力固结法、爆破法、化学加固法等;⑤减重反压法;⑥抗滑明洞;⑦格构锚固;⑧综合治理模式。并例举了三峡库区万县豆芽棚滑坡治理的主要措施,指出了对滑坡治理的各种方法的综合考虑。
    本文将滑坡治理措施归结为五类:①削坡减载;②排水工程;③支挡结构,主要包括抗滑桩、挡墙、柔性防护结构、生态护坡结构等;④坡体内部加固,主要包括土锚土钉,岩石锚杆锚索或锚梁,微型桩,格构梁,加筋土等;⑤综合治理模式。方庆银[3]等人从滑坡治理方法研究入手,阐述了滑坡防治工程的设计工作的基础内容,详细介绍了各种滑坡防治措施的工程设计与施工组织工作,为相同地址灾害治理提供一定的借鉴。
    (一)削坡减载
    削坡减载就是指根据边坡稳定时的合理坡度,按照一定的削坡比在坡体顶部挖走一定的土方,使坡度变缓,减小下滑坡,从而稳定边坡。也可以是将高差比较明显的边坡进行分级处理,每一级都按照不同的削坡比进行削坡,可以同样达到稳定边坡的目的。对于滑坡规模不大、地质构造简单的边坡,通常可以采用削坡减载的方法达到减小滑坡推力,稳定边坡的目的。但是在一般情况下单纯使用减载方法进行治理,都不能最终稳定滑坡,减载措施必须与支挡或排水措施相结合才能有较好的成效。
    (二)排水工程
    一般情况下滑坡的产生与水都有极为密切的关系,不少滑坡都具有“大雨大滑,小雨小滑,无雨不滑”的特点,其中水的作用包括降雨、地表水、地下水等三个方面。
    降雨的影响主要是雨水使土石逐渐饱和,有的甚至在隔水层上形成暂时的含水层,在增大边坡土石体的容重、降低土石体的内聚力的同时还产生了动水压力和静水压力,使斜(边)坡的稳定性急剧降低,继而产生滑坡等地质灾害。地表水的影响主要是通过渗透作用,增大了斜坡土体的含水率,使土体达到饱和状态,同时也降低了土体层面间的摩擦力和内聚力,降低了土体的稳定性,从而产生滑坡。地下水影响斜坡稳定性主要是通过浸湿斜坡,使得土石体的容重增加,浸湿程度严重时还会降低土石体的抗剪强度;地下水位的升降还会产生较大的动水压力和静水压力;有时地下水可以溶解土石体中的一些易溶物质,使组成斜坡的土石体成分和结构都发生变化,从而严重影响斜坡的稳定性,极易导致滑坡的产生[4]
    排水工程主要包括排除地表水和地下水。地表排水的主要目的是拦截滑坡地段以外的地表水,不使水流入滑坡区内,并尽快排除滑坡范围内的雨水。排除地表水时,通常采用的方法是在滑坡体周围设置环形截水沟,将地表水引至天然沟谷,同时为了防止地表水渗透,应该夯实地表(可以进行15cm厚混凝土硬化),对于风化严重或是有裂痕的地表应该才需锚喷防护措施和灌浆措施。滑体内部应该布置树枝状排水沟,布置时主排水沟应该尽量与滑坡流动方向一致,且应尽量利用滑坡上现有的冲沟布置纵排水沟,支沟与滑体流向大致呈30°-50°交叉布置,排水沟一般采用混凝土铺设。
    (三)支挡结构
    支挡结构是边坡治理工程中的主力军,使用最为广泛,通常都能达到良好的整治效果。目前常见的支挡结构有各种结构形式的抗滑桩、挡墙、柔性防护网及生态护坡结构等。
    抗滑桩是一种用桩的支撑作用稳定滑坡的有效抗滑措施,主要在边坡加固、滑坡治理等地质灾害防治中得到了广泛的应用。一般设置在滑坡前缘、滑坡体厚度较薄、推力较小且嵌岩段地基强度较高地段,它通过滑体在滑床的一定深度处锚固,抵抗滑坡的推力作用,抗滑桩与岩土体之间的作用主要通过水平土拱完成。目前的工程实践中采用较多的结构是单排抗滑桩,单排桩在治理滑坡时,工程设计相对简单、直接,便于计算与施工。当滑坡推力较大时,一般采用双排抗滑桩进行治理。祁斌[5]等人指出双排桩可以充分利用了土拱效应,有主次地分担了滑坡推力,为双排抗滑桩单桩合理截面尺寸的设计提供了保障。但是双排桩滑坡推力的分配受到桩排拒、前后排桩截面尺寸和桩间土弹性模量等多重变量因素的影响,因此也就决定了双排桩比单排桩设计与计算更加杂。
    几十年来,国内外针对抗滑桩加固机制及设计计算方法进行了大量的研究,从早期的单纯剪力法、静力平衡法、Blum 法逐渐发展到目前通用的弹性地基梁法[6],以及最近基于有限元和有限差分法,考虑桩土相互作用的桩–边坡系统研究[7-9]。在岩土工程试验研究中,离心模型被认为是相似性最好的屋里模型试验方法。李绍军[10]等人以三峡库区边坡抗滑桩加固工程为背景,利用离心模型试验手段,模拟库区蓄水和水位循环变化条件下失稳边坡的抗滑桩加固机制,为桩土相互作用和库区边坡抗滑桩加固机制分析提供了直接的试验依据,对丰富抗滑桩设计理论和库区边坡的防灾减灾研究具有较为重要的意义。

    目 录
    摘要 1
    关键词 1
    Abstract 1
    Key words 1
    1 引言 1
    2 边坡加固研究现状 2
    2.1 国内外研究现状 2
    2.2 边坡加固治理措施 3
    2.3 边坡稳定性分析方法及影响因素研究 7
    2.3.1 边坡稳定性分析方法 7
    2.3.2 影响边坡稳定的主要因素 7
    3 某工程边坡滑动治理分析 8
    3.1工程地质与水文地质条件 8
    3.2 导致滑坡的影响因素和治理区域 9
    3.3滑坡下滑力计算 9
    4 工程加固治理方案 13
    4.1 钢筋混凝土抗滑桩+排水系统综合治理方案 13
    4.1.1抗滑桩设计与布置 13
    4.1.2 排水系统布置 15
    4.1.3 治理工程量及工程成本分析 16
    4.2 钢筋混凝土格构梁+植被护坡加固方案 19
    4.2.1 钢筋混凝土格构梁设计与布置 19
    4.2.2 治理工程量及工程成本分析 21
    4.3 以上两种加固方案的比较分析 27
    5 结论 28
    致谢 28
    参考文献: 29
    附录 施工区域全局图A3图 30

    结论
    边坡稳定问题是城市内部基础工程和公路工程中经常会遇到的难题,如何采取有效的措施确保边坡的稳定,进而使得工程顺利进行是目前岩土工程人员的艰巨任务。抗滑桩是借助桩与周围岩土共同作用,把滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑结构。本课题根据已有的边坡加固理论知识,结合某边坡治理工程实例,主要进行了两个方面的工作:首先是通过分析地形图,依据本工程边坡失稳的原因所在,计算了边坡下滑力,并设计了两套边坡加固技术;其次是从经济、施工技术和环保角度对所选的两套施工方案进行综合分析,得到比较适用于本工程的较为合理的加固方案是格构框架技术。
    本课题设计的方案一是钢筋混凝土抗滑桩与排水系统相结合的治理方案,方案使用混凝土总工程量为140m3,使用钢筋用量为51.1t,治理工程材料成本为26.5万左右。方案二是钢筋混凝土格构梁与植被护坡技术相结合的治理方案,方案使用混凝土总工程量为112.4m3,使用钢筋用量为26.2t,治理工程材料成本为15.8万元左右。不论是从工程量还是从工程材料成本来看,方案二采用格构技术都是较优的,但是方案二的最大缺点就是施工工艺比较繁琐,在工程方案设计时需要考虑的因素比较多。从这里也可以看出,在边坡加固工程中抗滑桩虽然最多,但是却不一定是最为合理的加固方案,若是合理采用其他的加固措施或是综合治理模式,在同样满足工程加固要求的条件下,可以大幅度的削减工程成本。

    参考文献:
    [1] 罗丽娟,赵法锁.滑坡防治工程措施研究现状与应用综述[J].自然灾害学报,2009,18(4):158-164.
    [2] 文育高,李家财.滑坡治理方法及其应用[J].西部探矿工程,2010,5:19-21.
    [3] 方庆银,李文洲,王洪恩.滑坡工程治理程序集方法浅析[J].华南地质与矿产,2009,3:72-76.
    [4] 李惠青.金斗山滑坡治理施工方案[J].铁道标准设计,2009,12:20-23.
    [5] 祁斌,常波.单、双排抗滑桩在滑坡治理中的对比分析[J].三峡大学学报,2010,32(1):52-55.
    [6] 戴自航,沈蒲生.抗滑桩内力计算悬臂桩法的改进[J].湖南大学学报(自然科学版),2003,30(3):81–85
    [7] JINOH W,KWANGHO Y,SANGSEOM J. Coupled effects in stability analysis of pile-slope systems[J]. Computers and Geotechnics, 2005, 32(4):304–315.
    [8] MARTIN G R,CHEN C Y. Response of piles due to lateral slope movement[J]. Computers and Structures, 2005, 83(8–9):588–598.
    [9] 李荣建,于玉贞,李广信.抗滑桩加固非饱和土边坡三维稳定性分析[J].岩土力学,2008,29(4):968–972
    [10] 李绍军,KNAPPETT JA,冯夏庭等. 模拟库水位变化的抗滑桩加固边坡离心模型试验研究[J].岩土力学与工程学报,2009,28(5):939-946.
    [11] 金丽华,袁东华.抗滑桩在公路边坡加固治理中的应用[J].中国新技术新产品,2009,21:59.
    [12] 申永江,孙红月,尚岳全等.抗滑内力的监测与计算[J].水文地质工程地质,2009,5:18-22.
    [13] 陈德权,廖陈林,李月文. 抗滑桩在山区公路滑坡治理中的应用[J].中国科技信息,2009,8:53-54.
    [14] 赵尚毅,邓颖人,杜小平等.埋入式抗滑桩在奉云高速分界梁滑坡中的应用[J].公路交通科技,2010,9:187-193.
    [15] 蒋洋,王晓谋,胡元鑫.预应力混凝土抗滑桩在滑坡治理工程中的应用[J].南水北调与水利科技,2010,8(3):110-113.
    [16] 周恒宇.锚杆挡土墙在边坡防护中力学机理的研究[D].四川:西南交通大学,2010.
    [17] O’LONGHLIN C L, ZIEMER R R. The importance of root strength and deterioration rates upou edaphic staility insteepland forests[A]. Ecology of Subalpine Zones. August 2-3.1982.
    [18] 刘世奇.植被护坡技术及综合防护体系研究[D].湖北:中国科学院研究所,2004.
    [19] 闫莫明,徐祯祥,苏自约等.岩土锚固技术手册[M].北京:人民交通出版社,2004.
    [20] 肖世国,周德培.岩石高边坡预应力锚索地梁的一种内力计算方法[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):250-253.
    [21] 朱宝龙,杨明,胡厚田等.土质边坡加固中预应力锚索框架内力分布的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(4):697—702.
    [22] 孙凯,孙学毅.土层锚杆和土钉受力分析及土钉加固土体作用[J].预应力技术,2009,5:31-33.
    [23] 谭彬建,俞敏,息飏等.桂柳高速公路边坡预应力锚索加固方案设计[J].探矿工程,2010,37(5):73-77.
    [24] 杨扶银,邵生俊,李建军.温州大桥南岸挖方边坡滑坡加固治理与分析[J].水利与建筑工程学报,2007,5(2):53-57.
    [25] 陈健.预应力锚索格构梁在边坡治理中的应用[J].重庆文理学院学报,2009,28(3):27-30.
    [26] 穆鹏,吴玮江,王思长.兰州石峡口滑坡治理工程效果分析[J].2010,37(4):87-91.
    [27] 覃秀玲.某滑坡治理工程的数值模拟[J].西北水电,2009,4:11-14.
    [28] Wei Jun. Entropy weight coefficient method’s application in software industry development strategy choice[J]. Journal of Hebei University of Economics and Trade, 2002, 23(2):82-87.
    [29] 卞金露,黎放,胡涛.基于熵权多目标决策的战时物资运输方案优选研究[J].海军工程大学学报,2004,16(1):74-78.
    [30] 闫文周,顾连胜.熵权决策法在工程评标中的应用[J].西安建筑科技大学学报,2004,36(1):98-100.
    [31] 罗君君.熵权决策法在公路工程评标中的应用[J].佳木斯大学学报,2007,25(1):28-30.
    [32] 宋喜民,周书敬.建设项目投资方案优选的熵权系数法[J].建筑技术开发,2004,31(7):113-114.
    [33] 王江晴,江迎春.基于熵权的软件质量模糊评价模型设计与实现[J].计算机与数字工程, 2008,2:29-30.
    [34] 王念秦,姚勇,罗东海.滑坡综合治理方案比选评价模型[J].2009,29(1):111-114.
    [35] 刘协强.抗滑桩在公路边坡加固治理中的应用研究[D].湖南:中南大学,2007.
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