[摘要]介绍了钢管桩挡墙技术的设计及施工要点,结合工程实例及数值计算说明该技术在安全、快速加固塌方边坡工程中不失为一种好的施工方法,值得推广应用。
[关键词]钢管桩;边坡支护;设计;施工
Abstract:The design and construction key points of steel tube pilewall technology are introduced. Based on prcticalpro-ject www.51lunwen.organd numerical calculation, it ia proved that the construction technology is a goodmethod in safety and quickly reinforcinglandslip slope, and it is good for application.
Key words:steel tube pile; slope support; design; construction
一些建筑物在建设之初由于只重视建筑物本身的建设质量,而没有或没有过多地考虑到周边环境,结果造成建筑物在使用过程中其周围出现边坡滑塌事故,严重影响建筑物的正常使用。塌方事故大多为突发事故,造成的危害比较大,抢险加固比较困难。但是如果不通过快捷、安全的措施进行处理,将会对这些重要建筑物的安全造成严重影响,甚至会出现不可估量的损失[1]。通过多年的工程实践,发现通过钢管桩挡墙技术能够理想地解决此类问题,达到安全、有效、快捷的目的。下面通过该技术在某工程中的成功应用来具体说明此项技术的设计、施工要点。
1 工程概况
某单位办公楼背临河道,办公楼距河道底部的垂直距离10.4m,河道边壁为一道高5. 2m砖石挡土墙,办公楼和挡墙之间用杂填土填充,并形成一个自然斜土坡,坡顶距办公楼的距离为7m,以方便车辆和行人通行。该边坡在一次暴雨后滑塌,滑塌纵向距离为25m,坍塌土方约200m3,严重威胁到办公楼的安全。本 论文 出自 无忧论文网 提供，如果您需帮写论文，可以咨询：QQ:357500023
2 边坡滑塌原因分析该办公楼后边坡原采用浆砌石挡墙进行支挡,办公楼和砌石挡墙之间用杂填土回填。挡土墙倒塌后发现回填土未按设计要求分层夯实,仅用机械推土回填,内部土体结构比较松散。大雨后,未压实的填土受水浸泡,水不能有效地从土体中排出。因水渗入坡体后改变了土体的c、φ值引起土体的重度增加、抗剪强度降低,产生动力水和静水压力,土分子颗粒近乎处于悬浮状态,对挡土墙形成巨大侧压力[2-3]。在侧压力作用下,挡土墙在距基础底面约1.5m处折断,土体坍塌。
3 钢管桩挡墙设计经过多次对现场勘查,塌方土体为人工填土,土性为粉质粘土,部分为生活和建筑垃圾,其间夹杂大量卵砾石,并含有大量孤石。考虑到在此类土层中成孔比较困难,且边坡地层中孔隙较大。为了在施工中既保证护坡的安全性,又保证施工技术措施的可行性,设计中首先采用强力打入花管锚固,该方法对周围松散地质体扰动小,可以保证注浆效果。塌方边坡采用击入式锚管高压水泥灌浆并在基础底部打入钢管桩进行加固。花管直径48mm,纵横间距2m,锚管击入深度分别为6、9m,击入的锚管用18螺纹钢筋进行横向和竖向锚拉。沿砌石挡墙内壁打入竖向花管,水平间距为1m花管直径45mm,并沿原砌石挡墙基础依原挡土墙高度放置108mm竖向钢管桩,与竖向花管焊接牢固,在塌26的砌石墙处形成一排钢管桩。之后,用22螺纹钢筋将竖向钢管与断面上先击入的锚管进行斜拉,并焊接牢固,使之成为一个整体,边坡支护剖面如图1所示。
图1 边坡支护剖面在钢管桩的内外两侧分别用6. 5钢筋编制一层钢筋网片,钢筋网间距为200mm×200mm。外侧钢筋网用18螺纹钢筋在横向上作为加强筋与钢管桩焊接加以固定,加强筋间距2m。钢管桩面层喷射混凝土强度等级为C20,厚度20cm。为保证喷射混凝土的效果,在两层钢筋网片之间靠内侧钢筋网片可以放置一层素混凝土预制板,预制板厚度为3~5cm。锚管击入后进行高压灌浆,高压注浆压力为1~1. 5MPa。为能使浆灌到锚管周围的土体中,采取的办法是,根据砂砾石级配,在锚管上钻数个小孔(见图2),经压力灌浆,浆液通过小孔流到管体周围的土体中,把管体和土体粘结在一起,从而形成所需的锚固力。锚管灌浆材料为水泥净浆,为加快工程进度,灌浆水泥选用P•O42. 5早强硫铝酸盐水泥。为灌浆方便,在浆体内加入适量外加剂,使浆体初凝时间30min,水灰比0.4,8h后可达到设计强度的80%。图2 
锚管体示意在边坡土体中,有大量滞水。内部水及时排出,既减少地下水储存在边坡内浸泡边坡,影响边坡的稳定;又避免冬天水对面层的冻涨现象,从而提高整个边坡的稳定性。设计在距坡顶1. 5m开始设置排水孔,排水孔水平和垂直间距均为3m,直径80mm,排水孔深度500mm,外斜坡度5%,材料采用80mm带孔PVC管,管外包扎两层60~80mm目金属滤网。排水管结构详图如图3所示。
4 钢管桩挡墙施
4.1 锚杆施工4.1.1 施工方法图3
排水管结构示意按照设计图纸用红漆标识各锚孔位置,按照锚杆孔与水平面夹角15°用冲击器将锚管击入坡体。一般锚管在打入过程中都有泥土从出浆孔流入管体内,因此必须进行洗孔。洗孔须用压力水,用胶管从锚管出口处逐渐冲洗到管底。当从锚管内流出的水变清后,再将锚管出口堵死,冲水胶管仍留在管底,使锚管内的水产生一定压力,并从出浆孔流出,冲出锚管外侧虚土,以此保证锚管与孔壁间的空隙。锚管灌注 砂浆拌制用JW180型灰浆搅拌机拌制,注浆采用MZ-1型锚杆注浆机灌注至孔内砂浆饱满为止,并稳压3min。
4.1.2 施工程序锚杆施工程序 处理工作面→标识孔号→击入锚管→锚管制作、运输→清孔→锚管注浆→砂浆拌制→质量检查。
4.2 排水管施工排水管钻孔在锚管施工之后进行,混凝土喷射前人工将PVC排水管插入已钻好的钻孔内,填充粗砂安装钢网。
4.3 钢管桩施工在标示好的位置按设计要求击入竖向钢管,焊接钢管桩,与边坡锚管焊接锚拉。最后按照设计要求挂钢筋网片,放置混凝土板,喷射混凝土。
5 边坡稳定性验算结果与坡顶实测位移采用理正岩土分析软件对边坡进行稳定性验算。有关计算参数为:q=25kN/m2,c=18. 6kN/m2,φ=12.4°,β=5°,fy=310MPa。通过验算,边坡最小安全系数为1. 573,说明边坡的设计是安全的,满足承载力要求,边坡稳定性验算简图如图4所示。
为了解边坡变形,工程完工后在坡顶不同部位设置了位移监控点,根据实测结果绘制的边坡位移时程曲线如图5所示。
监测结果表明,坡顶最大位移量不到6mm,并逐渐趋于稳定。宏观观察,地表无裂缝,邻近建筑物未发现由不均匀沉降而引起的墙体变形,边272007增刊汪剑辉等:钢管桩挡墙技术在快速加固塌方边坡中的应用图4 边坡稳定性验算简图图5 边坡坡顶位移时程曲线稳定性良好。采用ANSYS进行有限元分析时,考虑到土坡长度远较其宽度大,沿长度方向取单位长度按平面问题来计算。模型采用m-kg-s单位制,由粘土、锚杆、注浆体、钢筋网、喷射混凝土5部分组成。粘土采用Solid45单元,材料选用Drucker-Prager模型,锚杆采用Pipe20单元,材料选用双线性随动硬化模型。注浆体采用Solid65单元,材料选用Concrete模型。喷射混凝土采用Solid65单元,材料选用Concrete模型。计算参数与理正分析同,其余材料参数均参阅MSC.Mvision标准材料参数库。根据几何尺寸构建实体模型,指定单元尺寸后采用映射网格进行单元划分,得到图6所示有限元模型。执行Solve命令进行求解,基于通用后处理器将基坑原截面与变形图进行比较,基坑最大竖向变形约为0.005 3m,小于规范允许变形值。
图6
边坡有限元模型
6 结语
1) 该边坡抢险加固从进场到完成支护,总计只用8d。宏观结果表明,地面无裂缝,挡墙无变形,整体稳定性良好。边坡加固完工后,又经过两次大雨的考验没有出现异常情况,挡墙稳定,确保了挡墙自身及周围建筑物的安全。
2) 2)锚管支护效果的关键是锚管体的制作、洗孔和注浆,只要严格按照上述施工工艺要求施工,注浆压力大于1.0MPa,都能保证锚管外侧包裹有一定厚度的砂浆层。3)通过数值计算,其加固段抗力可以满足车辆和行人通行要求,并能达到永久性支护的要求和目的。4)采用钢管桩挡墙技术加固类似边坡塌方问题安全、快捷,值得推广应用。
3)
参考文献:
[1] 曾宪明,林润德,易平.基坑与边坡事故警示录[M].中国建筑工业出版社, 1999.[
2] 范锡盛,王跃.建筑工程事故分析及处理实例应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.
[3] 唐长馥,唐启明,郑国强,等.工程事故与危险建筑[M].上海:同济大学出版社, 1994.
[4] 铁道部科学院研究院西北研究所.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社, 1987.
[5] 刘杰.土的渗透稳定与渗流控制[M].北京:水利电力出版社,本 论文 出自 无忧论文网 www.51lunwen.org提供，如果您需帮写论文，可以咨询：QQ:357500023
