邊坡搶險反壓逆作施工方法及其結構與流程
2023-05-15 06:11:19
本發明屬於邊坡穩定性防治研究
技術領域：
，涉及公路、鐵路或橋梁周邊邊坡、水利堤防工程以及軟土基坑工程邊坡的搶險，具體涉及一種邊坡搶險反壓逆作施工方法及其結構。
背景技術：
：隨著近年來社會經濟的迅速發展，越來越多大型工程進行修建，致使邊坡出現失穩滑移等災害的規模與頻率呈現逐漸增強的趨勢，已成為對人類社會安全有極大威脅與影響的地質環境災害之一。例如，邊坡(含基坑)滑移是一種常見的工程事故，常常會造成機器設備掩埋毀損，人員傷亡，大量財產損失，同時還威脅與之相鄰的其它建築物。邊坡失穩出現滑移或出現失穩跡象後，及時採取快速有效的防護措施搶險，能夠減小生命財產損失，防止發生事故，起到事半功倍的效果。現有的搶險施工方法主要採用抗滑樁、擋土牆、預應力錨杆、預應力錨索等進行邊坡搶險加固，然而這些方法均需要較長時間的設計，施工周期長，強度生成期長，材料運送難，施工成本高，邊坡搶險效果尚不理想，不適合邊坡搶險。此外，採用削坡剪載的施工方法進行邊坡搶險加固，對坡體的擾動大，容易加速坡體的滑移，也不適合邊坡搶險。因此，研究一種準確、快速、有效的施工方法，對邊坡進行搶險加固，具有重要的意義。技術實現要素：鑑於此，本發明的第一目的在於提供一種邊坡搶險反壓逆作施工方法，該方法具有施工方便、快速、安全、成本低、對坡體擾動小等優點，並且該方法可應用於公路和鐵路的填方路堤、水利堤防工程、軟土基坑工程以及各類邊坡搶險工程中。本發明的第二目的在於提供一種邊坡搶險結構，該結構加固治理效果好，容易操作，對坡體擾動小，可靠性高，並且成本低。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：本發明提供的一種邊坡搶險反壓逆作施工方法，包括如下步驟：(1)邊坡坡體幾何要素的確定；邊坡坡體物理力學參數的確定；(2)反壓平臺參數的確定；反壓材料的確定；(3)採用逆作法進行施工。本發明通過在邊坡坡體的坡腳填方建立反壓平臺，即在坡腳增荷反壓增加抗滑力，降低滑體重量從而降低下滑力，增大抗滑段的摩擦力或增加抗滑段的長度，進而提高邊坡的穩定係數，實現快速有效、低成本的邊坡搶險排危。作為進一步優選技術方案，所述邊坡搶險反壓逆作施工方法還包括施工準備；所述施工準備包括向施工人員做好技術和安全交底；熟悉並檢查機械、設備的技術性能；選擇反壓材料的來源、並修建臨時通道。具體地，施工準備包括技術準備和施工現場準備；1)技術準備包括：①組織施工人員學習、熟悉本項目的施工說明及相關規範、規程；②向施工人員做好技術和安全交底；③組織施工人員踏勘、熟悉現場；④熟悉並檢查機械、設備的技術性能；2)施工現場準備包括：①清理現場，平整場地，對需要保護的做好相應保護措施；②選擇反壓材料的來源、並修建臨時通道；③施工機械、現場人員及材料齊備，具備開工條件。作為進一步優選技術方案，所述步驟(1)中邊坡坡體幾何要素中通過測量手段確定邊坡坡體的坡度和高度。本發明採用現場測量的手來確定邊坡坡體的坡度和高度，本發明中所測量的邊坡坡體的坡度典型但非限制性的數值為30°、40°、50°和60°；本發明中所測量的邊坡坡體的高度典型但非限制性的數值為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。作為進一步優選技術方案，所述步驟(1)中邊坡坡體物理力學參數中通過勘探、取樣和實驗手段確定邊坡坡體的粘聚力和內摩擦角。本發明中所確定的邊坡坡體的粘聚力典型但非限制性的數值為2.5kPa、5.0kPa、7.5kPa、10.0kPa、20.0kPa；本發明中所確定的邊坡坡體的內摩擦角典型但非限制性的數值為15°、20°、25°、30°和35°。作為進一步優選技術方案，所述步驟(2)中的反壓平臺參數包括反壓平臺的高度和寬度，反壓平臺的高度和寬度的確定包括以下步驟：(2.1)反壓後安全係數的確定；(2.2)反壓材料的擬定；(2.3)反壓平臺內摩擦角的確定；反壓平臺的坡度的確定；(2.4)以確定的反壓後安全係數為基準，採用反演推算法來確定反壓平臺的高度和寬度。作為進一步優選技術方案，所述反壓後安全係數的確定，是根據邊坡搶險工程或防治工程等級和設計工況來確定。具體地，根據《滑坡防治工程設計與施工技術規範》(DZ/T0219－2006)，按照邊坡工程損壞後可能造成的破壞後果(危及人的生命、造成經濟損失、產生社會不良影響)的嚴重性、坡高等因素，確定邊坡工程防治等級。本發明中，根據邊坡搶險工程等級和設計工況確定邊坡工程安全係數取Fs＝1.3。作為進一步優選技術方案，所述反壓平臺填築的反壓材料為粘性土、填土、粉土、砂土或碎石土；反壓平臺內摩擦角小於等於35°；反壓平臺的坡度小於等於60°。可選的，本發明中，反壓材料擬定為臨時堆積，並且為無粘性材料。可選的，本發明中，反壓平臺內摩擦角為20°～35°，進一步，內摩擦角為20°。可選的，本發明中，反壓平臺的坡度為45°～60°，進一步，坡度為45°。作為進一步優選技術方案，採用反演推算法中分析的目標函數為：其中，m為測量點的個數，Ri為第i個測量點的邊坡坡體的坡度和高度實測值與計算值之差，即殘差：其中，n為反演參數的個數，i＝1，2…，n，為第i個邊坡坡體的坡度和高度測量值，ui為第i個邊坡坡體的坡度和高度計算值，x1，x2，...，xn為反演參數反壓平臺的高度；反演計算的過程即尋找一組參數，使得F(X*)＝minF(X)；同理，所述反壓平臺的寬度與反壓平臺的高度採用同樣的反演推算法進行計算。具體地，本發明中，擬定邊坡坡體為粉質粘土，邊坡坡體的內摩擦角為20°，邊坡坡體的粘聚力為5kPa，反壓材料擬定為臨時堆積的無粘性材料，反壓平臺內摩擦角為20°，反壓平臺的坡度為45°，並根據測量的邊坡坡體的坡度和高度，以反壓後安全係數Fs＝1.3為基準，採用反演推算法推算反壓平臺的高度和寬度，其邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關係見表1。表1邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關係表作為進一步優選技術方案，所述反壓平臺的寬度，根據邊坡坡體的土質，乘以土質係數，其中，邊坡坡體為素填土時，土質係數為1.1～0.8；邊坡坡體為粉質粘土時，土質係數為1.0～0.7；邊坡坡體為碎石土時，土質係數為1.3～0.9。在工程應用中，表1中反壓平臺的寬度，根據邊坡坡體的土質，乘以土質係數，具體地，邊坡坡體的土質與土質係數的關係見表2。表2邊坡坡體的土質與土質係數的關係表土質類別素填土粉質粘土碎石土土質係數1.11.00.9作為進一步優選技術方案，所述步驟(3)中，依據反演推算法確定的反壓平臺的高度和寬度，採用逆作法進行施工，反壓平臺的反壓密實度不小於85％，幹密度不小於20KN/m3。具體地，逆作法施工的原理是，將常規的地下結構施工方法(順作法)的次序顛倒過來，先沿建築物地下室軸線或周圍施工地下連續牆或其他支護結構，同時建築物內部的有關位置澆築或打下中間支承樁和柱，作為施工期間於底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支撐。然後施工地面一層的梁板樓面結構，作為地下連續牆剛度很大的支撐，隨後逐層向下開挖土方和澆築各層地下結構，直至底板封底。相對於傳統的順作法施工，採用逆作法施工，具有能夠控制基坑或邊坡變形，施工工期短，減少材料浪費，文明施工，並且克服施工場地狹小等優點。逆作法施工可以地下、地上同時施工，充分利用空間，加快施工進度，縮短工程的總工期；受力良好合理，基坑變形小，對周圍相鄰建築物、道路等影響也小；並且施工受外界氣候條件影響小，施工安全，可節約資源，降低能耗，具有明顯的經濟效益。根據本發明的另一方面，本發明還提供一種邊坡搶險結構，所述邊坡搶險結構通過前述的任一項邊坡搶險反壓逆作施工方法獲得，包括反壓平臺，所述反壓平臺與邊坡坡體緊密接觸，所述反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。具體地，所述邊坡搶險結構包括反壓平臺，所述反壓平臺沿著邊坡坡體的坡腳向上延伸，且所述反壓平臺的後側面與邊坡坡體緊密接觸，所述反壓平臺的前側面為自由端面，所述反壓平臺的上端面與水平面相平；所述反壓平臺的坡比為1：0.65～1.5，所述反壓平臺的寬度為2.0m～12.0m，所述反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。與現有技術相比，本發明的有益效果在於：本發明提供的邊坡搶險反壓逆作施工方法，具有對邊坡坡體擾動小、同時對周圍建築物擾動小、施工方便快捷、安全、經濟等優點，採用了一種快速、簡單有效且成本低的施工方法來提高邊坡的穩定性，具有巨大的經濟、社會效益和廣闊的發展應用前景。本發明建立了邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關係表，方便施工人員搶險時參照該表快速組織坡腳反壓施工，利用反壓平臺的重力和粘聚力，阻止邊坡滑移，提高邊坡的穩定係數；即不用經過設計環節，可以馬上搶險施工，並且合理搶險。本發明施工工藝簡單，方便操作，採用的機械設備較為普遍，施工速度快，適合邊坡、基坑等的搶險。本發明提供的邊坡搶險結構，受力合理，加固治理效果好，減小了對邊坡坡體擾動和對環境的影響，可靠性高，並且成本低。附圖說明為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的邊坡搶險反壓逆作施工方法的工藝流程圖；圖2為本發明實施例提供的確定反壓平臺參數的流程圖；圖3為本發明實施例提供的邊坡搶險結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的另一種邊坡搶險結構示意圖。圖標：100－邊坡坡體；200－反壓平臺；300－基坑；H－邊坡坡體的高度；α－邊坡坡體的坡度；h－反壓平臺的高度；W－反壓平臺的寬度；β－反壓平臺的坡度。具體實施方式下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面將結合實施例和附圖對本發明做進一步詳細的說明。實施例本實施例中，在分析邊坡破壞原因及潛在破壞模式的基礎上，採用反壓逆作法對邊坡進行搶險加固，並為同類工程事故搶險提供有益的借鑑。如圖1－圖4所示，本實施例提供一種邊坡搶險反壓逆作施工方法，具體包括以下步驟：第一步：施工準備向施工人員做好技術和安全交底；熟悉並檢查機械、設備的技術性能；清理現場，平整場地，對需要保護的做好相應保護措施；選擇反壓材料的來源、並修建臨時通道。第二步：確定邊坡坡體100幾何要素在待邊坡搶險治理區域內測量邊坡坡體100幾何要素，確定邊坡坡體的坡度α和邊坡坡體的高度H。本實施例中，測量的邊坡坡體的坡度α分別為30°、40°、50°和60°；測量的邊坡坡體的高度H分別為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。第三步：確定邊坡坡體100物理力學參數通過勘探、取樣和實驗手段確定邊坡坡體100的粘聚力和內摩擦角。本實施例中，邊坡坡體100為粉質粘土，邊坡坡體100的內摩擦角為20°，邊坡坡體100的粘聚力為5kPa。第四步：確定反壓平臺200參數具體地，1)確定反壓後安全係數根據邊坡搶險工程或防治工程等級和設計工況來確定反壓後安全係數，本實施例中，安全係數Fs取1.3。2)擬定反壓材料本實施例中，反壓材料擬定為臨時堆積，並且為無粘性材料。3)確定反壓平臺200內摩擦角本實施例中，反壓平臺200內摩擦角為20°。4)確定反壓平臺的坡度本實施例中，反壓平臺的坡度β為45。5)採用反演推算法來確定反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W以反壓後安全係數安全係數Fs為1.3為基準，採用反演推算法確定反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W。具體地，本實施例中，擬定邊坡坡體100為粉質粘土，邊坡坡體100的內摩擦角為20°，邊坡坡體100的粘聚力為5kPa，反壓材料擬定為臨時堆積的無粘性材料，反壓平臺200內摩擦角為20°，反壓平臺的坡度β為45°，並根據測量的邊坡坡體的坡度α和邊坡坡體的高度H，以反壓後安全係數Fs＝1.3為基準，採用反演推算法推算反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W，其邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關係見表1。在工程應用中，表1中反壓平臺的寬度W，根據邊坡坡體100的土質，乘以土質係數，具體地，邊坡坡體100的土質與土質係數的關係見表2。進一步地，本實施例提供的邊坡搶險結構，包括反壓平臺200，反壓平臺200沿著邊坡坡體100的坡腳向上延伸，且反壓平臺200的後側面與邊坡坡體100緊密接觸，反壓平臺200的前側面為自由端面，反壓平臺200的上端面與水平面相平；反壓平臺的坡比為1：0.65～1.5，反壓平臺的寬度為2.0m～12.0m，反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。進一步地，本實施例提供的邊坡搶險結構，還包括基坑300，在基坑300的底部設置有反壓平臺200。最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。當前第1頁1 2 3