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山地建筑工程边坡支护的设计优化探讨
发表时间:[2014-01-07]  作者:郑金荣  编辑录入:admin  点击数:519

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山地建筑工程边坡支护的设计优化探讨

郑金荣

(杭州钢铁集团公司基建技改部 杭州 310022)

 通过对杭州杭钢三江矿业40万吨活性石灰工程边坡支护方案结合生产工艺调整和地形实际情况进行优化取消锚索桩板式挡墙按工程量最小经济最合理治理效果最佳进行设计从而降低投资费用和缩短工期。

  边坡支护锚索桩板式挡墙优化验算投资

0 前言

杭州杭钢三江矿业40万吨活性石灰工程位于富阳市新桐乡大顶山矿区。拟建场地属丘陵地貌场地沿沟谷分布地势从+111.30~+193.90高差达82.6m地形复杂。沟谷中堆填大量的碎石、砂土及废矿石渣沟谷两侧基本由人工无组织堆放填土边坡组成。为防止边坡滑塌及掉块危害到场区建筑物、生产设施及人员的安全需对场区边坡进行治理。

1 边坡治理原则

1)确保边坡安全在不影响现有生产线的条件下消除边坡失稳隐患

2)尽量节约用地注意少用坡下土地原则

3)按工程量最小经济最合理治理效果最佳进行设计

4)按永久边坡进行设计。

2 优化前的边坡支护设计

2.1 边坡重点支护

位于工程的核心地段边坡下部平台标高为119.85m边坡上部平台标高为139.85m设有空压站基础载荷为150KN/m2边坡高差达20m由于建筑物平面布置紧凑且附近布置有道路要求边坡陡立。针对上述特征采用桩板式挡墙并在桩顶设置预应力锚索。边坡支护剖面示意图见图1。

1)抗滑桩。桩身截面2.5*3.5m典型桩长30m嵌入端长度8m桩中心间距6m共8根。采用人工挖孔灌注桩混凝土强度等级C30。

2)挡土板。采用预制钢筋混凝土矩形板拼装混凝土强度等级C30A型板厚0.3mB型板厚0.4m板宽0.5m长5m。板留吊装孔作日后的泄水孔。板作相应配筋。

3)横系梁。为增加抗滑桩的整体性在桩顶和中部分别设置1根横系梁。规格为0.6*0.8m与抗滑桩整体浇筑。

4)预应力锚索。每根抗滑桩设置4束预应力锚索共32束典型锚索长度为31m、29m、27m、25m锚固段进入中风化基岩长度不得小于5m锚索采用6515.24钢绞线锚索轴向拉力设计值660kN预加应力440kN孔径5150mm倾角20o超钻0.5m压注M30水泥砂浆。

2.2 边坡一般支护

1)一般土质低边坡。采用毛石混凝土挡墙支护墙高分为3.0m和5.0m墙底宽2.1m和2.5m墙顶宽0.7m和1.0m。

2)土质高边坡。主要分布在原料堆场西、北和南侧边坡高差最大达26m左右。采用降坡卸载处理后在坡脚处设置毛石混凝土挡墙支护墙高为5m底宽2.5m顶宽1m。

3)山体削坡形成的边坡。主要分布在场区南部最大坡高10m山体为石英砂基岩按最大稳定坡度进行削坡产生的裸露岩面采用挂网混凝土素喷封闭裂缝。

2.3 工程概算

对工程概算的分析见表1。

可知锚索桩板式挡墙工程量大费用高施工周期长影响整个工程的进度计划施工期间安全隐患多。需采取措施优化设计以降低投资费用缩短工期降低安全风险。

3 优化措施

3.1 取消锚索桩板式挡墙

经与生产线设计单位联系位于+140.00标高的压缩空气站可以移址道路相应向东北侧移位。1号窑前料仓根据地勘资料恰好位于基岩上可不作移址。在取消锚索桩板式挡墙后保持原有边坡坡度在坡脚设置毛石混凝土挡墙坡面采用挂网混泥土素喷。

3.2 边坡支护分段进行设计

边坡挡墙应按区域、标高进行分段各段结合现场情况、工艺布置进行支护设计不宜按3m或5m统一截面尺寸。

3.3 挡墙型式优化

1)净循环水系统南侧边坡高约13m5m高的毛石混凝土挡墙不能满足要求建议改为钢筋混凝土扶壁式挡墙。

2)矿区有丰富的块石混泥土上山运输困难建议毛石混凝土挡墙改为毛石混凝土基础+浆砌块石挡墙。

4 优化后的边坡支护设计

4.1 边坡挡墙支护设计

根据边坡的形态特征分17个区段进行设计

1)第1、4、5、9、10、11、14、15区段采取浆砌块石挡墙支护。墙高1~9m墙顶宽1m墙外立面75b墙背垂直墙底宽随墙高度变化。

2)第2、3区段采用削方减载+浆砌块石挡墙支护。边坡按35b削坡坡面不作防护。坡脚设浆砌块石挡墙墙高1.5m顶宽0.5m底宽0.76m墙背垂直。

3)第6区段采用浆砌块石挡墙+削坡支护。墙高2.0~6.85m墙顶宽0.8m墙外立面75o墙背垂直墙底宽随墙高度变化。墙顶土层按30b削坡坡面采用100mm厚C20喷射混凝土护面。

4)第7区段采用扶壁式挡墙+削坡支护。墙高12.0m墙宽0.8m墙趾悬挑1.5m底板高1.0m扶肋间距5.0m厚0.4m。墙顶土层按30b削坡坡面采用100mm厚C20喷射混凝土护面。

5)第8、13、16、17区段采用挂网喷砼支护。坡体主要由中风化石英砂岩构成边坡经人工清坡后采用100mm厚C20喷射混凝土护面。混凝土内配置56.5@250双向钢筋网片用510L250@400锚钉固定。

6)第12(原锚索桩板式挡墙)区段采用浆砌块石挡墙+削坡支护。墙高8~11m墙顶宽1.5m墙外立面75b墙背垂直墙底宽随高度变化。墙顶碎石按30b削坡坡面采用100mm厚C20喷射混凝土护面。

4.2 边坡挡墙验算(以第12区段为例)

4.2.1 挡墙设计

采用浆砌块石挡墙墙高11m顶宽1.5m基础底宽4.448m。墙外立面75b(10.268)墙背垂直。

4.2.2 挡墙砌体参数

砌体容重24kN/m3

地基土摩擦系数0.5

砌体容许压应力2100kPa

容许剪应力110kPa

容许拉应力150kPa

容许弯曲拉应力280kPa

墙后填土内摩擦角32b

填土粘聚力10kPa

填土容重19.6kN/m3

墙背与填土摩擦角20b

地基土容重24kN/m3

墙底摩擦系数0.5

修正地基容许承载力10000kPa

4.2.3 稳定性验算

1)土压力计算

基础为天然基础不作强度验算。以上验算表明均符合要求挡墙稳定性具有保障。挡墙断面见图2。

4.3 工程概算

优化后对工程概算进行分析见表2。

表2与表1对比钢筋混凝土扶壁式挡墙和喷锚支护费用增加较大。钢筋混凝土扶壁式挡墙因位置限制经验算无优化空间。喷锚支护主要是对第8、13、16区段的中风化石英砂岩坡面均采用挂网喷射砼护面增加面积较大。上述区段坡体在人工清坡时确认岩质情况如边坡坡体稳定喷锚支护取消。

5 施工阶段的优化

出具施工图后采用施工图预算招标中标价为286万元在施工中对第8、13、16、17区段的坡体岩面再次确认坡面按小于65b削坡清坡。取消100mm厚C20喷射砼护面及相应钢筋网片、钢锚钉。对第6、7、12区段的填土坡体按图进行喷锚支护施工。现边坡支护施工完毕未对主体工程施工造成工期影响根据施工单位上报的工程结算书(未审核)费用为225余万元。

6 结语

实践证明通过设计优化边坡支护符合现场条件情况边坡安全也得到有效保障大大减少边坡支护工程量费用从600余万元减少到200余万元做到工程量最小经济最合理治理效果最佳。通过设计优化工程工期相应缩短保证了主体工程的施工进度避开了暴雨季确保了安全。

作为工程管理技术人员在项目初步设计、施工图设计阶段要结合现场实际情况对设计方案及时审查和优化使项目的质量、安全和投资费用处于可控状态。

   

[1]   尉希成.支挡结构设计手册.北京中国建筑工业出版社1995

[2]   杜永峰.防滑凸榫挡土墙的防滑探讨.甘肃兰州理工大学学报2007(1)

[3]   陈希哲.土力学地基基础.北京清华大学出版社1997

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