岩土工程典型案例范例6篇

岩土工程典型案例

岩土工程典型案例范文1

【关键词】路堑边坡;高边坡防护;锚杆防护

根据地形测量报告,对湖南新溆高速公路YK55+372~YK55+386右侧进行边坡稳定性分析。稳定性分析的评价方法为规范推荐的简化bishop法。在保证边坡稳定,不危及高速公路的修建和运营前提下,为最大限度地减少工程量,节省投资资金,经过反复比选优化,选择了分级削坡+框架锚杆(预应力锚索)的加固方案,优化开挖坡率如下分5级。

1. 削坡方案

以10m高为一级,按1:0.3坡比进行削坡,削坡后边坡典型断面剖面图如图1所示。

经计算削坡后边坡典型断面安全系数为1.147,根据《公路路基设计规范》(JTG D30―2004)表3.7.4的要求:高速公路路堑边坡安全系数正常工况下的安全系数为1.20~1.30,安全不满足规范要求,应采取适当的支挡措施,提高边坡安全系数,增加边坡稳定性。

2. 边坡加固方案

(1)对于削坡的第一级,开挖后岩体主要为中风化板岩,岩体力学强度较高,稳定性较好,可采用短锚杆+框架梁的支护方式,锚杆采用Φ32螺纹钢全长粘结压力注浆型锚杆,锚杆长度为8m,间距为3m3m,框架梁尺寸为30cm30m。

(2)对于削坡的第二级,开挖后岩体表层为强风化板岩,深层为中风化板岩,采用锚杆支护时锚杆长度应穿过强风化层,因此,锚杆采用Φ32螺纹钢全长粘结压力注浆型锚杆,锚杆长度为12m,间距为3m3m;锚杆框架梁尺寸为30cm30m。

(3)对于削坡的第三、四级,边坡开挖后滑动面范围主要为强风化板岩层,且厚度较大,为使其稳定性满足要求可采用预应力锚索进行加固,采用7As15.2的预应力锚索,锚固段长度为10m,锚固力设计值为900kN,预应力为500kN,锚索间距为3m3m,钻孔直径130mm,第三级边坡锚索长度为25m,第四级边坡锚索长度为30m;锚索框架梁尺寸为50cm50m。

边坡典型断面加固防护剖面图如图5所示。经计算采用上述方法加固后边坡安全系数达到了1.31,满足相关规范的要求。

3. 辅助措施方案

(1)边坡应做好截排水工作。坡顶与坡脚合理设置接排水沟,坡面设置一定数量的排水孔,以免由于大气降水等因素,造成雨水下渗,使岩石风化加剧,抗剪强度参数降低。

(2)边坡表面应植草绿化。选用的植物品种应以根系短小为宜,既能防止雨水对边坡表面的冲刷,又能防止植物根系对边坡的破坏。

4. 注意事项

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)施工时间:宜在旱季进行,应高度注意安全,严禁雨季施工。

(2)施工流程:上部截水沟施工――削坡――边坡防护。

(3)格构梁内植草时,应在底部铺设一层粘土,减小雨水对岩层的破坏。

(4)削坡与边坡防护同时进行,削坡一级,防护一级。避免因岩石时间过长,岩土体抗剪强度降低而诱发边坡垮塌、滑移等不良地质灾害。

(5)边坡开挖时严禁采用大剂量爆破,并加强现场检测与监测。

5. 经济效益

对YK55+800边坡典型断面进行支护方案优化前后经济性对比分析可知:

(1)对于支护材料:支护方案优化前,边坡支护共需9m长Φ32压力注浆锚杆6根,7As15.2的预应力锚索7根,总长为203m;支护方案优化后,边坡支护共需8m长Φ32压力注浆锚杆3根,12m长Φ32压力注浆锚杆3根,7As15.2的预应力锚索5根,总长为135m。对于典型断面,支护方案优化前后,支护材料消耗相差较大,特别是对于预应力锚索,沿边坡每延米可节约大约60余米。

(2)对于开挖土方:对于典型断面,方案优化前后开挖界线图如图3所示,优化后开挖土方明显减小,沿边坡每延米少挖土方约790m2。

岩土工程典型案例范文2

[关键词]岩质边坡支护;板肋式锚杆挡墙;逆作法

中图分类号: C93 文献标识码: A

Lessons learned from recent three construction accidents on rocky slopes

WangChen

CCDI international design and consulting (Shenzhen) Co., Ltd. Chongqing branch

Abstract:The lessons of three accidents that took place in the construction of supported rocky slopes are reported. The project overview, original design, cause of the each failure and the post-failure remediation measures are descried in details.

Keywords: Supported rocky slope; ribbed-plate-assembled-rods anchored retaining wall; inverse construction

0引言

在山地地区,较为平坦的建设用地尤为匮乏,大量建设项目用地均或多或少含有边坡或与之相接,使得边坡开挖与支护成为山地地区结构设计与施工的常有内容。而因地产开发建设周期紧张,边坡现场施工往往不能严格按照设计文件要求进行,不少建设、监理单位对此也疏于监管,导致近年来边坡工程事故频发,轻则财产损失、工期延误,重则人员伤亡、追究法责。本文对笔者所经历过的几次典型边坡项目工程事故与处理进行详尽介绍,分析事故原因,提出处理方案,给出总结建议,以期对类似工程的设计与施工提供参考和帮助。

1重庆某滨江住宅区项目岩质高边坡塌方事故处理

1.1工程概况:

该边坡最高高度15.7m,为高边坡。根据地勘报告分析:边坡岩性主要为泥岩,局部有砂岩,中风化岩体类别为Ⅲ类,采用赤平投影分析,该边坡为顺向坡,其稳定性主要受岩层结构面控制,经计算,边坡稳定系数0.815,边坡不稳定,直立开挖边坡可能沿岩层层面产生滑塌。地勘报告提出:岩体破裂角取38°,边坡岩体等效内摩擦角取50°,建议采用放坡处理方案,坡率取1:1.3,若无放坡条件,建议采用板肋式锚杆挡墙进行支挡,锚杆挡墙施工采用逆作法,分级分段施工。

1.2设计方案:

该处边坡无放坡条件,故采用板肋式锚杆挡墙,岩石侧压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算,各计算参数均取地勘报告建议值,并强调应采用“逆作法”分级分段并跳槽施工。

1.3事故回放:

在挖方过程中,坡顶上部出现裂缝,并于不久后发生一次小型垮塌;后停工观察一段时间后,继续挖方,导致裂缝逐渐增大并最终发生一次中型塌方,无人员伤亡,现场施工支架被破坏。

1.4原因分析:

事发后,业主单位迅速组织市内岩土、地勘方的专家与设计、施工、监理各方的项目负责人组成事故处理小组开展工作。根据现场人员对项目施工情况的回顾描述与书面记录,相关各方一致认为产生该垮塌事故的主要原因为:①该边坡稳定性受岩层结构面控制,而现场开挖临时坡率较大,施工过程中未严格按照分段跳槽、逆作法施工;②施工期间正值春夏季节雨水较多,层面间的软弱夹层被雨水浸泡后迅速软化,从而造成边坡滑体沿岩层结构面顺层滑塌。

1.5处理方案:

经对现场情况进行仔细分析后,设计方提出改用桩锚支挡结构体系[1],如图1所示。并按如下措

图1桩帽结构体系切坡施工顺序

施进行处理:

(1)在坡底危险区域设置显著标志并安排专人值守,以保证坡下人员活动安全;

(2)清除尚未塌落但已与母体分离的孤石危岩,并在坡顶做好监测和排水工作,防止可能发生的后续塌方;

(3)在保留坡脚岩体、维持边坡稳定的同时,优先施工竖桩,待竖桩浇筑成型后再从上至下分层施工锚杆;

作者简介:王晨,本科,工程师,国家一级注册结构工程师,Email:.cn。

(4)在将上部岩体支挡稳定后,再对坡脚岩体按逆作法施工,分段开挖的同时分级制作锚杆直至边坡底部;

(5)从边坡临空面向岩体内开槽,绑扎挡板钢筋并浇筑成型,完成施工。该方案经事故处理小组审议,由各方讨论后一致通过。该挡墙早已完成施工,竣工后情况稳定。

1.6总结建议:

(1)边坡工程实际情况复杂,必须具体情况具体对待,设计方应尤其重视设计交底,将设计思路与注意事项向建设、施工、监理等单位详细阐明,勤跑工地,当发现不利征兆时应及时作出预判处理。

(2)施工技术方案应在认真领会设计意图的基础上制定,对于危险性较大的分部分项工程(如高边坡、深基坑)尚应编制安全专项施工方案,并提交专家论证通过后严格实施。

(3)当地勘报告揭示或现场开挖发现岩层间存在软弱夹层时,应重点关注并减轻降水对岩质边坡稳定性造成的不利影响。

2重庆某山地温泉项目岩质边坡塌方事故处理

2.1工程概况:

该边坡最高高度12.1m,由赤平投影图分析可知,边坡倾向与岩层倾向反向,为逆向坡,对边坡稳定性影响小;裂隙J1、J2均与边坡倾向呈大角度相交,大于30°,对边坡稳定性影响小;但岩层层面与裂隙J2的交线与边坡倾向呈小角度相交,小于30°,对边坡稳定性不利,易形成楔形体崩塌掉块破坏,但倾角较缓(仅39°),垮塌可能性较小。详见图2。

图2 含拟建边坡位置的赤平投影图

注:当夹角≥30°时,边坡稳定性由岩体强度控制。

根据边坡不同高度,建议采用重力式挡墙、锚杆挡墙进行支护。

2.2设计方案:

高度较低部分边坡采用重力式挡墙,高度较高部分边坡采用板肋式锚杆挡墙,岩石侧压力以岩体等效内摩擦角按侧向土压力方法计算,各计算参数均取地勘报告建议值,并强调应采用逆作法分级分段施工。后经建设方要求,为保证挡墙完成立面效果一致,将原设计为重力式挡墙的部分亦改用板肋式锚杆挡墙。

2.3事故回放:

边坡在锚孔钻进过程中,发生局部垮塌,幸未伤人。现场施工支架被破坏,垮塌岩体尚未处理,其余部分仍存在下滑可能。

2.4原因分析:

经施工、监理、业主单位对现场施工情况的描述与记录,与会各方均认为产生该垮塌事故的原因有三:①实际施工时因场地原因产生放线误差,导致边坡实际走向发生改变,与裂隙J2的夹角已接近(甚至部分区段已小于)30°,边坡稳定性实际上已由裂隙J2产生的岩石压力控制。详见图3。

图3 含实际开挖边坡位置的赤平投影图

②施工过程中未按照分段跳槽逆作法施工,而是采用大型机械一次性开挖到坡底,甚至有局部岩体呈悬空状态,从而造成上方岩体突然塌方;③为提高钻进速度、减少钻头损耗,锚杆钻孔中大量采用水钻,水浸入岩层内部,使边坡设计参数明显降低,更加剧其不稳定。

2.5处理方案:

(1)清除有垮塌危险的岩体,做好边坡坡顶监测和应急预案,一旦发生险情,现场人员应尽快撤离、避免伤亡;

(2)已垮塌边坡高度较低,且已不宜进行钻孔施工,故改用重力式挡墙;

(3)对较高部分边坡,仍沿用板肋式锚杆挡墙进行支护。因现状已不具备采用逆作法的施工条件,故采取按稳定坡率分台堆积沙袋的措施反向加载,先保证边坡稳定,再模拟逆作法的施工条件进行分级施工;

(4)支护设计中将侧向岩石压力按外倾软弱结构面公式进行复核,取较大值,破裂角取裂隙J2的视倾角,并适当增加锚固段深度;

(5)将水钻成孔改为干钻成孔,以减少渗水对岩体内部结构的不利影响。该挡墙目前已完成施工,竣工后情况良好。

2.6总结建议:

(1)将赤平投影图中裂隙或外倾结构面与边坡走向的夹角控制范围适当扩大,即:考虑到地勘野外作业误差(虽误差允许值有限,但不排除个别实际误差较大的情况)、地形复杂与施工偏差等因素,将控制夹角扩大到35°:将与边坡走向间夹角小于35°的裂隙或外倾结构面均认定为可能滑动面,按照几种破坏模式分别计算岩土压力后取包络值进行设计[2]。

(2)严格按照逆作法进行锚杆挡墙的施工;

(3)对于强度较低岩层,尽量采用干钻工艺,避免水钻工艺对岩层的侵蚀与软化。

3重庆某公园地产项目岩质边坡超开挖处理

3.1工程概况:

该项目背靠一山顶公园,与公园接壤一侧的用地红线位于半山腰,为使建设用地较为平整,需将山腰以下部分山体作适当挖除,从而形成高约10m的岩质边坡。

3.2设计方案:

因岩质边坡完整性较好,无外倾结构面与顺层裂隙,根据地质勘察报告建议,采用板肋式锚杆挡墙进行支护。

3.3现场情况:

由于场地岩层埋深较浅,开挖困难,故土石方平场时采用埋药爆破和大机械开挖,造成拟施工挡墙背后岩体被超开挖,超出设计定位线(即用地红线)近2米,为不超红线,必须对该情况予以处理。

3.4问题分析:

(1)由于该部分岩体已被挖除,无法实施钻孔和注浆工序,故该部分锚杆无法形成锚固体,并造成锚筋外露;

(2)如采用抛填,则填料的自由下落与自重下沉,除对锚杆施加一个弯曲荷载外,锚杆下部的土体将脱离锚杆而使其悬空,锚杆自身自重也将产生弯曲,这些不利因素均将影响锚杆的受力性能;

(3)此时挡墙受力情况近似于平行墙间填土,由稳定直立的岩石坡面与挡墙的肋柱-面板形成两道近似平行的刚性墙,其相互距离在库仑破裂面范围内,其土压力属于静止土压力,与按照古典土压力理论计算出来的土压力在分布及总值上都完全不同,不能保证原设计计算合理与结构安全。

3.5处理方案:

(1)要求现场向设计方提供超开挖的准确距离测定值;

(2)按照平行墙间填土理论对锚杆、肋柱、挡板进行验算或修改;

(3)对该部分外露锚筋采取防腐处理和保护措施:a.防腐处理:对外露锚筋采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹防腐,其层数≥ 2层;b.保护措施:在锚筋所在位置浇筑素混凝土肋板,即:沿每列锚筋伸出方向,开挖一道深度≥300mm、宽度 300mm的基槽,再沿每列锚筋竖向分布方向浇筑一道厚度为 200mm的 C20素混凝土肋板。肋板至少应嵌固于完整岩层标高下 300mm,肋板顶标高为每列锚筋最上面一排之标高再往上 200mm标高处。填土时在肋板两侧同时回填,以保证肋板结构安全和避免出现裂缝;

(4)若现场实施(3)条措施存在一定困难,也可增加锚杆抗弯刚度(如采用直径≥300mm的锚杆,主筋沿周边配置),以承受因填土出现的弯曲应力,并设置一定的斜向支撑,防止挠曲破坏,且在填土施工时仔细夯实锚杆下部填土,最好在上下锚杆间采用片石码砌,防止沉降。该挡墙目前已完成施工,竣工后情况良好。如图4所示。

图4岩质边坡超开挖部分处理方案示意图

3.6总结建议:

(1)平场施工应尽量按照平场图范围线进行,当临近外边界时,应注意控制爆破药量、采用小机械开挖,力争避免超开挖。

(2)当现场无法避免超开挖时,应及时告知设计方,由其根据实际情况重新确定计算模型,采取整改措施以满足受力需要。

4结语

通过以上实例我们可以得出以下几点体会:

(1)任何一个人为的疏忽和麻痹都有可能成为引发工程事故的原因,而边坡失稳垮塌所呈现出的突发性要求我们必须以严谨的作风和端正的态度来对待每一项工程。

(2)对设计意图领会不准确、未严格按照设计图纸施工是造成岩质边坡工程事故的主因。表面上“简洁、高效、节约”的施工方案,却因违背设计原理而极易导致额外的工期延误与成本花费。

(3)事故发生后的迅速处理与妥善整改对于防止后续事故发生非常重要,而这有赖于对事故发生原因进行及时、全面、准确的分析与判断。

本文囿于笔者从事工程类型与工作经验所限,仅对岩质边坡支护工程事故分析与处理作以上例举,其中若有观点不成熟之处,还望各位专家读者指出为感。

参考文献

岩土工程典型案例范文3

关键词:基坑;物理力学参数;原位测试

中图分类号:TV551 文献标识码: A

1.引言

岩土参数是岩土工程设计的基础。岩土参数的选取,对建筑工程的建设、安全和造价有重要影响。岩土工程评价是否符合客观实际,岩土工程设计是否可靠,很大程度上取决于参数选取的合理性。影响岩土工程参数选取的因素很多,有岩土层的类别、成因、特征,工程特点,以及地区经验、勘察者的水平等等。

2.基坑的特点

随着基坑工程不断向大、深方向发展,深基坑的稳定难度也随之加大。目前国内的基坑工程大体上呈现了四个方面的特点。

(1)开挖深度大。基坑开挖深度在迅速增大,目前最深已达40m左右。如上海地铁4号线修复工程深基坑开挖深度接近41m,天津117大厦基坑最大开挖深度35m左右,20~30m深的基坑在全国大城市中已属平常。

(2)基坑面积大,有的已形成基坑群。天津站交通枢纽工程是京津城际高速铁路,地铁2、3、9号线,津秦客运专线及原天津站普速铁路的超大型换乘枢纽,地下工程总面积19万m2,占地面积约5万m2,基坑边长500多m,最大开挖深度达33.5m。上海虹桥综合交通枢纽工程包括一个新航站楼、10条磁悬浮列车站台、30条城际及高速列车站台、一个能容纳5条线路的地铁站以及一个新城际巴士总站,地下空间总面积20余万m2,是继天津站交通枢纽工程之后又一个软土地区超大地下工程。

(3)施工难度大。我国地下工程、超高层建筑等涉及的深基坑工程,往往集中在城市建筑物、道路及地下设施密集的区域,场地狭小,周围环境对基坑工程限制严格,施工难度大,基坑稳定难度大,一旦出现事故影响恶劣,后果严重。

(4)地质条件复杂。由于经济发展的原因,我国深基坑工程多在沿海地区,而沿海又多为软土地区,软土地区的深基坑工程设计、施工难度相对较大。

基于以上四个显著特点,深基坑工程的稳定性问题也越来越突出,尤其是伴随近年来此类工程的逐渐增多,基坑安全事故也呈现高发趋势。

3.基坑事故典型案例

根据建设部近几年的事故统计,在基础施工中,基坑开挖过程中造成的坍塌约占坍塌事故总数的三分之二,说明基坑基槽的安全性对保证建筑基础施工的安全至关重要。目前全国范围内地铁工程、房屋建筑进行基础施工时,普遍采用基坑形式,基坑坍塌的事故时有发生,造成了较大经济损失及人员伤亡,以下是一些典型的工程质量事故案例。

案例一:2005年7月21日中午12时,位于广州市海珠区江南大道中海珠城广场工地基坑南端约100m长挡土墙发生倒塌,造成一段6m长的水泥路面下陷,同时造成位于工地旁的砖木结构平房倒塌,以及附近的海员宾馆以及江南大道中部分居民楼结构受影响,事故造成3人死亡、8人受伤,直接经济损失超过2亿元。

根据调查组分析,事故原因:原因分析如下:

1、超挖:原设计4层基坑17m,后开挖成五层基坑(20.3m),挖孔桩成吊脚桩;

2、超时:基坑支护结构服务年限一年,实际从开挖及出事已有近三年;

3、超载:坡顶泥头车、吊车、钩机、超载;

4、地质原因:岩面埋深较浅,但岩层倾斜。

案例二:2008年11月15日下午3时15分,正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故,造成21人死亡,24人受伤,直接经济损失4961万元。

坍塌事故调查得出3点原因:一是杭州的土质特殊,属于淤泥质粘土,含水的流失性强;二是事故坍塌所在地点风情大道一直作为一条交通主干道来使用,车流量大,给基坑西面的承重墙带来太大冲击;三是今年十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过程,使得地底沙土地流动性进一步加大。

案例三:青海西宁佳豪广场4号楼基坑边坡坍塌事故。2009年3月19日13时35分,西宁市商业巷南市场的佳豪广场4号楼施工现场发生坍塌事故,基坑东侧边坡坍塌,8人遇难。经调查组调查分析,确认此次事故的直接原因是:基坑支护工程在施工过程中,钢管锚杆长度不够,锚杆注浆孔孔径偏小且注浆数量偏少,压网筋节点连接只有一根Φ14水平通长筋,喷射的混凝土面层厚度不够,没有竖向超前微型桩,不能保证基坑边坡的整体稳定。同时在现场施工中,未采取有效安全防范措施。并使用震动较大的冲击锤,造成已经解冻融化的土体失稳坍塌。

案例四:2007年3月28日上午9点30分左右,北京市地铁10号线2标段施工过程中,由于对施工复杂的地质情况不清,当施工断面发生局部塌方和导洞拱部产生环向裂缝的险情时,未采取保护抢险人员的安全技术措施即指挥作业人员实施抢险,发生二次塌方,造成6人死亡。

事故主要原因为渗水,渗水后致使工作面被水泡了以后土层发生松动,强度降低,最终形成塌方。

通过典型案例事故分析表明,由于地质条件的复杂性、不均匀性,往往造成勘察所得的数据离散性很大,无法保障支护结构设计的精确度及安全性,而支护结构的强度、刚度或稳定性不足,引起支护结构破坏而导致基坑坍塌。因此,基坑支护结构必须建立在对土质有全面清楚认识的基础上进行设计,特别是要对土层物理力学参数取值准确确定,同时施工过程中能根据土质条件的变化灵活应变,遵循动态设计、动态施工的原则,加上合理的施工措施、工期和造价等,事故是完全可以避免的。

4.原位测试

土层物理力学参数取值的确定可以采用已有勘察资料统计分析、现场原位测试以及取样室内试验等方法。

原位测试是在岩土层原来所处的位置,基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下,测定岩土的物理力学性质指标。原位测试是确定岩土层工程力学指标行之有效,且公认科学准确的方法,其主要使用于(1)当原位测试比较简单,而室内试验条件与工程实际相差较大时;(2)当基础的受力状态比较复杂,计算不准确而又无成熟经验,或整体基础的原位真型试验比较简单;(3)重要工程必须进行必要的原位试验。原位测试的优点是可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质,可避免取样过程中应力释放的影响,测量值影响范围大,代表性强;其缺点是各种原位测试有其适用条件,有些理论往往建立在统计经验的关系上等,影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难。原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。

5.小结

随着轨道交通工程的大面积开展和高层建筑的发展,全国范围内的基坑工程不断增加,对基坑设计以及施工的要求提出了前所未有的机遇和挑战,准确地确定深基坑主要地层物理力学参数,可以为基坑设计及其施工提供有效的参数和实际指导意义,可以创造巨大的经济效益和社会效益。搜集以往的勘察资料,进行统计分析,并结合原位测试的现场实测数据,优化处理,准确确定基坑主要土层物理力学取值势在必行,对社会的发展和人民财产安全具有重要的意义。

参考文献:

[1]吴金娜.基于南宁盆地地层组合的高层建筑地基-基础(短桩)的共同作用分析[D].南宁:广西大学,2007.05.

[2]张油军.南宁市轨道交通一号线沿线岩层组合模型及区划研究[D].南宁:广西大学,2012.05.

岩土工程典型案例范文4

关键词:轨道交通;大直径灌注桩;承载性能

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.075

0 前言

济南市轨道交通建设中存在的复杂地质条件、多种基桩类型与尺寸等因素,对轨道交通桩基工程的承载要求、变形控制、稳定性、施工质量提出了更高的要求,给济南市轨道交通桩基工程的设计与施工造成较大困扰,进而埋下安全隐患或增加工程总造价与施工工期。为确保济南市轨道交通工程安全、合理控制工程造价与施工工期,开展济南市轨道交通大直径桩承载性能试验研究具有重大的社会效益和经济效益。

1 国内外研究现状

大直径桩一般是指直径等于或大于800mm的桩,它的使用可以显著提高桩的承载力,在桩长不变的情况下,增大桩径可使桩侧面积、底面积增大,从而使得单桩的极限承载力得以提高[1]。目前国内外学者多针对大直径灌注桩荷载传递的一般规律进行了研究,研究方法采用试验、数值模拟、理论分析等方法,而很少针对特定地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的侧阻力、端阻力取值、嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及嵌岩深度影响开展研究。

对于大直径灌注桩成桩质量的研究,多集中在成桩质量检验方法的研究[2],较少涉及施工工艺、地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响和控制技术方面的研究。

2 主要研究内容

2.1 济南市典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩的承载性能研究

1)桩身荷载传递规律;

2)不同岩土层的桩侧、端阻力取值及影响因素;

3)嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及影响因素;

4)桩身压缩量及影响因素。

2.2 济南市典型地质条件下大直径灌注桩成桩质量研究

1)大直径灌注桩成孔质量及影响因素,包括施工机具、工艺流程、地层条件等影响因素;

2)大直径灌注桩桩身完整性、沉渣厚度及影响因素。

2.3 斜坡地基(基岩)上的嵌岩桩承载性能及稳定性研究

R1线高架段某地质单元区局部基岩面埋深较浅,基岩面倾角较大,例如K4+288~K5+142里程范围内达到基岩面倾角5°~18°,倾斜率9%~32%。该区域内嵌岩桩两侧覆盖土层厚度不相等,长期作用下有可能对桩基产生水平推力,影响桩基稳定性,危及工程安全。

2.4 振动荷载作用下基桩承载性能研究

桩基不均匀沉降是危及轨道交通安全的重要因素之一,而轨道交通车辆振动荷载,特别是运营后的振动荷载长期影响,对桩基承载性能(包括桩基沉降)会有较大影响。

3 研究思路

依托济南市轨道交通R1线高架段工程,选择典型地质条件剖面进行足尺模型试验,一次进行成桩质量检验、单桩竖向抗压静载试验与内力测试,研究典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的荷载传递规律,确定不同岩土层的极限侧阻力、端阻力取值,提出嵌岩深度对嵌岩桩侧、端阻力发挥程度的影响,为优化设计提供依据;结合试验桩施工及测试结果,研究施工工艺、典型地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响,为桩基施工提供参考。具体技术路线如下:

1)调研和资料收集;2)优化技术路线,制定试验方案;3)试验桩桩孔位置岩土层划分;4)试验过程监控与测试元件埋设;5)试验桩成孔直径测试;6)声波透射法测试;7)单桩竖向抗压静载试验;8)桩身内力测试;9)钻芯法检测;10)基桩承载性能分析;11)基桩成桩质量分析;12)基桩侧、端阻力取值及嵌岩深度;13)基桩施工质量控制与验收技术。

4 结论

通过提出一种研究轨道交通大直径灌注桩承载性能试验研究思路预期达到以下目的:

(1)济南市典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的极限侧阻力、端阻力取值,嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及影响因素,为优化桩基设计提供依据。(2)桩基施工工艺、典型地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响及控制技术,为桩基施工质量控制提供依据。(3)提出济南市典型地质条件下大直径灌注桩施工质量验收技术。

参考文献:

[1]朱骏.大直径桩承载性状理论分析[D].南京:南京工业大学,2004.

岩土工程典型案例范文5

“乡土”是一个广义的综合性区域环境资源实体,“乡土文化”是居住于某一地区居民思想感情上的一种共同的区域自我意识。“乡土文化资源”有一个内涵十分丰富的体系,它包括自然地理资源、人文历史资源和社会发展资源等。物态文化层面包括自然景象(山水风貌)、客观物象(聚落建筑、文物古迹、民间民俗工艺品等);行为文化层面包括生活习惯、民俗风情、传统节日文艺表演、语言文化等;精神文化即观念文化,包括制度文化、孝文化、宗族家族文化、宗教文化等。

“营造地表形态的力量”是人教版必修1中重要的一课,新课程标准对本节要求是:“结合实例,分析造成地表形态变化的内、外力因素,用示意图说明岩石圈物质循环过程。”教育家维果斯基“最近发展区理论”指出,教师引导学生将认知建立在已有的智力背景基础上,更有利于学生自主探究活动进行,更好地将感性认识上升到理性认识。来自身边、来自生活的乡土文化,地方色彩浓郁、内容鲜活,对激发学习兴趣、形象解读地理原理、降低学习难度有重要意义,体现“学习对生活有用的地理”新课程理念。实践是教不会的,必须学生亲自从事实践活动才可以学到,实现教和学的协同发展。新课改推出“一标多本”的教材体系,在高中地理课程标准中常出现“举例说明、运用实际”等描述方式,说明新课标要求教师主动地开发教学资源。课堂中挖掘乡土文化素材,运用乡土案例探究地理原理,可激发学生的地理学习兴趣,提高学科能力,培养乡土情感。

二、乡土文化融入地理教学的生活化

学是和生活融为一体,上海市特级教师徐宽洪先生提出:好的课堂教学导入要有悬念,具体表现为3个“I”,即Information、Impact和Interest,中文可翻译为提供信息、产生碰撞和激发兴趣。导入时笔者讲述了自己成长的小故事:笔者老家是山西,自小就在这千沟万壑、荒凉贫瘠的黄土高原上长大,后来读书工作来到富饶的长江中下游平原,期盼外出地理实习科学考察,其中印象最深刻的是南京的桂子山。于是笔者给学生展示两张照片分别是图1所示黄土高原千沟万壑的地貌、图2所示南京桂子山石柱林地貌,让学生感受、体验情景,设疑激趣:看到这两张地貌图片有什么感觉?这些地貌是怎么形成的?自然导入课堂主题“营造地表形态的力量”。

三、乡土文化融入地理教学素材的丰富性

乡土区域是学生生活、活动的主要空间,乡土文化具有区域性、综合性、空间性、开放性的特点,成为高中地理教学最有效的信息库和资源库。把感性的乡土地理材料编成案例进行高中地理教学,构建符合新课程教育教学理念的丰富的素材资源库、乡土案例、教案、多媒体教学课件等,形成有效的乡土文化课程资源。尤其是原理性知识教学,有利于学生把感性知识上升为理性知识,从而获得高中地理与乡土地理教学的双赢。在营造地表形态力量这节课前师生有针对性搜集了很多无锡地貌资料,如文字材料1:无锡地貌雏型、材料2:全新世以来的无锡地貌、图像、视频、故事等。

岩土工程典型案例范文6

砂质黄土及泥岩隧道建设中,可能出现塌方等事故。本文以实际工程为例,详细的说明了隧道塌方事故可能的原因及处置方法,以及处置过程中的体会和建议。

关键词:砂质黄土;泥岩;隧道;塌方处理

0 引言

隧道施工项目中,塌方是很典型的一种事故类型。一旦有塌方灾害性事故的出现,不仅会大幅度提高施工费用、延误工期,更有可能出现比较严重的人员伤害以及机械损失等;此外,如果对塌方事故处置不当,还会为后续施工和工程质量留下隐患,极大的影响工程后期养护和维修工作。因此,要十分重视对隧道塌方事故的超前预报并且及时妥善的处理可能出现的突发事故。许多因素都可能引起隧道塌方事故,既包括人为因素也包括地质因素,其中地质因素是出现塌方事故的首要原因。针对地质条件,加强施工管理能够有效的预防和避免塌方事故的发生。不断培养和强化施工技术人员,在不良地质环境中施工的应变能力以及对塌方等突发性事故的处理能力。

1 工程概况

1.1 隧道概况

隧道位于鄂尔多斯低山丘陵、台地沟壑区,冲沟发育、深切,下切深度在50~100m,隧道进出口跨大部分区域在雨季下雨后沟底会出现少量流水,是由碎屑岩孔隙水通过岩风化带及层面渗流出汇集形成;隧道进出口跨和洞身范围中大部分覆盖砂土。主要地层是泥岩、中更新统风和上更新统风积砂质黄土。隧道跨度从里程DK6+855至DK9+185,最大埋深77m,全长2330m。

1.2 工程地质和水文地质特征

(1)工程地质地质特征

隧道洞身通过区主要沉积地层有第四系上更新统砂质黄土、三叠系下统,砂岩夹泥岩等,具体特征如下:

砂质黄土:工点范围中基本出露,厚度在3~20m,严重砂化,上层土质为粉色细砂状,中密,稍湿~潮湿。

砂岩夹泥岩:棕红~砖红砂岩、青灰~灰白、泥质砂岩以及棕红色泥岩;砂岩属于泥钙质胶结,巨厚~厚层层状构造,砂泥质~中细粒结构;泥岩属于薄层状构造、砂泥质结构;中~强等风化层厚15~20m。

(2)地质构造

工点环境下地质构造简单,岩层呈平缓的波状起伏,无大型构造。

(3)不良地质

工点环境下特殊岩土主要属于泥岩及砂质黄土:砂质黄土具有自重湿陷性,砂质黄土上层砂化成细砂状;泥岩有弱膨胀性,遇水容易软化、膨胀,失水容易收缩开裂。

(4)水文地质特征

工点范围内地下水补、径、排等特征以及赋存条件:

工程区环境中地下水主要为基岩接触带分布与第四系松散层的少量基岩裂隙水、砂岩地层中的孔隙水及上层滞水,基岩与松散层常分布有上层滞水和砂岩风化裂隙水产生水力联系,雨季冲沟处有水顺着接触带渗出。隧道洞身出露地层主要属于砂岩夹泥岩,砂岩属于中细粒~砂泥质结构,碎屑岩类构造,其中赋存一定量的孔隙水,可以与风化层中基岩裂隙水产生水力联系。

围岩富水程度分区:

通过工点地层岩性和水文地质特征、地质构造特征,将隧道围岩赋存水程度划分为贫水区;按照隧道埋深和位置差异,赋存水程度也会有所差别。

(5)隧道涌水量估算:

本次主要利用大气降水渗入法,开展隧道涌水量估算工作,隧道涌水量大致为252.1m3/d。

2 塌方情况及原因分析

隧道使用上下断面法进行施工。2010年8月10日,仰拱施工至DIIK8+348,上断面施工至DIIK8+251,同时下断面施工至DIIK8+334,二次衬施工至DIIK8+388,在隧道出口方位下断面区域,爆破作业时,突发一起冒顶坍塌事故,塌方里程DIIK8+334。

塌方事件原因初步分析如下:

(1)依据现场情况,隧道上断面属于砂质黄土层,可进行人工开挖;下断面属于泥岩,进行爆破开挖。但是地质围岩差,并且未采取有效的防护、支护措施,是引发事故的主要原因。

(2)现场监控测量不规范,缺乏对施工过程的严格监控。隧道监控测量工作细致,测量数据未能有效反映围岩变形状况,缺乏对施工的指导,是引发事故的重要原因。

(3)安全防范意识不足,未按相关施工规定的进行作业,这也是引发事故的一个原因。

3 塌方处理方案

塌方事故发生之后,根据现场实际情况,综合之前处理类似塌方事故的经验,初步拟定了以下两个方案,通过比选,以便选取更为“科学可行,安全稳妥”的处理办法。

方案一,洞外明挖:

工段埋深约18m~24m,以坍塌位置为中心在DIIK8+348~DIIK8+280段进行纵向开挖,此方案施工十分安全。然而考虑到砂质黄土滑坡、排水等因素对后期的运营带来病害难以根治。该方案长期效果不佳。

方案二,洞内处理:

(1)将滞后的二衬混凝土浇注至目前仰拱位置,仰拱再向塌方位置浇注,以封闭成环,确保施工安全。

(2)在塌方发生后,线路左侧出现一个长75m,宽80m(垂直线路走向),深18m的三角形大坑,最深处离拱顶约1.4m,开挖后出现了的倾斜坡面,造成了隧道偏压。故需要对塌坑位置加以处理:用水泥与地表土按照比例10进行掺拌,反压回填5m,并且沿坑边增加截水沟,在开口线边缘和反压回填顶面设置沉降观测点。

(3)双排φ42mm长度约为4.5m超前导管。加入混合浆液(水玻璃+水泥浆)设置超前预支护。超前支护起始于靠近塌方地段前,约为2m左右的区域提前进行,打入超前导管进行注浆,因塌方扰动会使得土体处在松散状态,注浆效果与原状土相比要更好,增加注浆压力(1.0Mpa左右),固化拱顶上部土体。如采用φ42mm导管每40cm循环一次,间距控制在30cm左右,延续到塌方位置,以实现棚洞的效果。

(4)重新开挖塌方底部土体,每循环控制在40cm进尺,使用三台阶预留土法施工,调整参数:C25钢纤维混凝土按30cm设置厚度,钢架间距调整至0.5m。以此进尺严格保障三个台阶的步长,并逐步推进至渡过该塌方位置。

(5)塌方段全部工作完工后,对地表塌坑地段进行回填,进行地表复原工作。

4 方案选择和体会建议

4.1 处置方案选择

方案一的优点在于,根据以往处理塌方事故的经验,该方案可靠性较高,能快速的恢复隧道的施工;其缺点在于排水困难,并且对运营后的维护保养造成困难,不够经济。

方案二的优点是,经济效益要优于明挖方案,可以保证工程质量。小导管压力注浆工艺已经比较成熟,现场设备齐全,操作也较为简单便利。不足之处在于,小导管压力注浆施工质量需要进行严格的控制。

综合上述分析,最终采用第二套施工方案,成功处置了塌方。

4.2 体会和建议

(1)砂质黄土及泥岩地层,如偏压段、沟谷段、洞口段应使用超短台阶开挖,做到紧跟衬砌,随挖随支,尽量缩短衬砌距离,减少围岩暴露,必要时设置超前支护,保障安全。

(2)加强施工用水控制,保持排水畅通,严防地基软化引发的坍塌事故。

(3)对已出现塌方的隧道,塌方段衬砌后方空洞必须及时回填密实,衬砌厚度要按设计要求施工,以避免留有隐患。

5 总结

砂质黄土及泥岩隧道施工中,施工与设计必须合理细致,对于软弱地层应给予足够的重视,严格按设计规范施工,努力保障在施工期间的安全,竣工后能正常的完成养护和维修工作。

参考文献