锚杆锚索在岩土边坡治理工程中的应用分析
摘要
关键词
锚杆;锚索;岩土边坡治理;工程应用
正文
前言:伴随着我国社会发展水平的不断提升,我国政府部门以及工作人员对于环境治理的要求越来越严格,对于环境的保护也越来越重视,因此,在进行锚杆锚索使用的过程中,就要将生态环境保护问题与边坡治理工程相结合,以保证整个工程的可持续化发展。锚杆锚索的应用最早期源于美国,在国外,与之相关的技术达到600余种之多,而我国对于这种技术的应用最早是在五十年代,将其应用在了隧道、铁路等工程建设之中,后来,随着时间发展的推移被逐渐应用到了大坝加固、水电站边坡加固等相关工程之中。
1锚杆锚索的相关概述
1.1锚杆锚索的定义
锚杆所指的是在煤矿中,起到巷道支护作用的最基本组成之一,将围岩进行加固,以便于起到支护自身的作用。而锚索所指的在吊桥作业中,从边孔进行主缆的锚固时,需要将主缆进行钢束的划分,以便于及时锚在锚锭内,锚索就是所谓的钢束[1]。
1.2锚杆锚索的作用
锚杆经过不断发展,在当前,已经不仅仅局限于矿山作业的采用了,在相应工程技术的发展中也得到了及时地应用,对于隧道、边坡等主体的加固作用也是十分显著的,作为深入到地层内部的“受拉构件”,在进行使用时,两端分别与建筑物以及底层内部相连接[2]。
锚索的作用主要体现在,锚索在应用时通过外端在坡面上固定,然后,通过另一端在滑动面内侧的稳定岩体中锚固,然后穿过滑动面的预应力钢绞线直接在上面形成抗滑阻力,使机构面时刻处在压紧状态下,促进摩擦阻力的增加、促进高边坡岩体整体性的提升,从根本上推进岩体力学性能的改变与调整,把控好岩体的位移,保证岩体的稳定性,进而使整顿治理顺层、危岩以及滑坡的目的能够顺利达成。
1.3锚杆锚索的组成
锚杆的组成:锚杆是一个杆体,这个杆体的特点就是它的抗拉强度是比岩土体的抗拉强度要强的,杆体在进行应用时,能够将一端与岩土体之间进行紧密的接触,以便于形成摩擦阻力,而没有与岩土体进行接触的另一端,所能够形成的则是对于岩土体的径向阻力。
锚索的组成:在进行锚索的应用时,锚索、钻孔以及注浆是共同进行操作的,将钻杆钻头、钻杆接手进行连接,将泥浆护壁的方式进行及时地应用,然后,就是注浆钻进,同时进行,在自由端完成相应的操作后,就可以利用稠水泥浆来进行旋进。
2锚杆锚索在岩土边坡治理工程中的实际应用
2.1实际工程概况
某市气象局的应急救灾项目位于一处较为独立的山坡上,需要治理的面积大概为4585.12平方米,此处的边坡属于高陡边坡,在前期的作用主要是用于人们上山的行进。边坡的坡度一般在35度到40度之间,高差一般在15到25米之间,植被的发育十分茂盛,部分边坡处较陡。在该段边坡中,主要存在的问题就是在早期施工修建的过程中,边坡的施工,没有进行分层回填,同时也没有压实,截排水沟的设置也没有在外围进行及时的设置,这种现象的产生就造成路面的排水会对下方的坡面造成直接的冲刷,使得整个园区的道路就会发生面积较大的崩滑[3]。据实地调研显示,当前路段,混凝土墙、支护桩等已经失去了稳定性,并且会不断跟随土体一起滑落,道路上的张拉裂缝也十分的明显,道路外侧已经出现坍塌现象,基于此,相关部门以及工作人员必须采用针对性的策略进行有效的治理。
2.2整个工程建设的地质条件简述
在进行实际施工的过程中,相关工作人员根据现场钻孔勘探以及踏勘揭露,该地区地层根据成因以及物理力学等相关因素可以进行一下几个方面地质层的划分,顺序从下到上为,最下层是下覆基岩,是震旦系砂岩,是一种强风化的砂岩;中间为第四系残积层,是一种粉质的黏土;最上层是第四系填土层,主要是由碎石渣以及粉质黏土所构成的素填土。该地区的工程地质条件主要有以上几方面的划分,需要相关工作人员在进行实际加固工作的过程中进行及时的注意。
2.3工程项目开展治理措施的详述
在进行实际施工的过程中,需要根据现场地形的实际情况,将整个边坡划分为两个部分进行治理,分别为南侧坡段以及北侧坡段,其中南侧坡段又可以分为两侧段以及中间段的治理。而在保证施工安全的前提条件下,前期需要对现有的边坡进行浮土的清理与加固,同时也需要将道路进行修复,也可以进行边坡的美化与绿化,以保证道路功能性的运用。同时,相关工作人员需要根据边坡岩土的分布状况以及实际勘察的相关资料,与该区域的边坡地形相结合,将治理方案进行进一步确定,经过多方资料的探查、数据的查阅、综合所有影响因素确定,采取锚杆、锚索、设置截水排沟、绿化修复措施以及格构梁、适当修坡方式的应用,对于岩土边坡的治理以及坡顶道路的修复来说,所起到的作用以及效果是十分显著的。
接下来根据实际施工中所进行的现场治理坡段划分进行治理工作的开展。首先就是针对北侧坡段的治理,北侧坡段长度在65米左右,加固工作的进行需要先将坡面所存在的一些松散土体进行相应的清除,并且需要将已经坍塌的混凝土墙进行拆除清理后,再外运。然后就可以进行锚杆的设置,锚杆型号是II级Ф25螺纹钢。在平台最低位置,基础标高为27米的地方,进行第一排标杆的设置,然后锚杆到道路之间的需要进行3-8排的设置,锚杆在进行设置的过程中,垂直的间距最好控制在3米,而水平间距也最好控制在3米,成孔直径需要控制在Ф100毫米,成孔角度在25度,然后就可以开始注浆工作,强度最好控制为M30的水泥沙浆,注浆压力要控制在1到2兆帕之间, 竖梁截面尺寸为30厘米×20厘米,格沟横梁尺寸也需要设置在30厘米×20厘米,同时,格沟梁需要比原路面高出十厘米左右,然后进行现浇砼的强度需要控制在C25,最后,就可以在格沟梁内进行草籽的播撒,以达到绿化环境的目的。
而对于南侧坡段的治理,需要注意南侧坡段长度在65米左右,与北侧坡段相同,需要将原有松散土体进行清除清理,同时需要将南侧坡段进行两侧段以及中间段的划分,并且需要按照总体设计坡率进行整体放坡等级的划分,此外,还要注意部分已坍塌混凝土墙的拆除、外运。
接下来就是根据对于南侧坡段的划分进行治理工作的开展,一方面,就是对两侧段的治理,对于两侧段的治理需要在原平台的最低处,标高27米的位置进行锚索的设置,到道路之间需要设置4到8排,锚索的制作要应用4Φ15.201 毫米×7毫米的预应力钢绞线来进行制作,钢绞线需要具备高强低松弛的特点,锚索水平间距设置为3米,垂直间距也需要设置为3米,成孔直径需要设置为Φ130毫米,成孔角度为25度,锁定值需要设计在250kN到300kN之间,轴向拉力的值需要设计在300kN到350kN之间,然后就可以开始注浆工作,强度最好控制为M30的水泥沙浆,注浆压力要控制在1到2兆帕之间,竖梁截面尺寸为40厘米×30厘米,格沟横梁尺寸也需要设置在40厘米×30厘米,同时,格沟梁需要比原路面高出十厘米左右,然后进行现浇砼的强度需要控制在C25,同样,也是在格沟梁内进行草籽的播撒,以达到绿化环境的目的。同时,在南侧坡段,也需要进行12根锚杆的设置,以达到坡面支护的目的,锚杆长度需要控制在10米左右,所有的工艺数据均和北侧坡段相同,竖梁截面尺寸为30厘米×20厘米,格沟横梁尺寸也需要设置在30厘米×20厘米,然后进行现浇砼的强度需要控制在C25,同样,也是在格沟梁内进行草籽的播撒,以达到绿化环境的目的。在以上所有工序完成之后,也要注意加强排水系统以及排水沟的建设与完善。
另一方面,就是对南侧坡段中间段的治理,对于中间段的治理需要在原平台的最低处,标高30米的位置进行锚索的设置,到道路之间需要设置5到6排,锚索的制作要应用4Φ15.201 毫米×7毫米的预应力钢绞线来进行制作,钢绞线需要具备高强低松弛的特点,锚索水平间距设置为3米,垂直间距也需要设置为3米,成孔直径需要设置为Φ130毫米,成孔角度为25度,锁定值需要设计在250kN到300kN之间,轴向拉力的值需要设计在300kN到350kN之间,然后就可以开始注浆工作,强度最好控制为M30的水泥沙浆,注浆压力要控制在1到2兆帕之间,竖梁截面尺寸为50厘米×40厘米,格沟横梁尺寸也需要设置在50厘米×40厘米,同时,格沟梁需要比原路面高出十厘米左右,然后进行现浇砼的强度需要控制在C25,同样,也是在格沟梁内进行草籽的播撒,以达到绿化环境的目的。
2.4锚杆锚索的施工工艺阐述
2.4.1锚杆的施工工艺
锚杆的整体流程为坡面的修整、脚手架的搭建、放线的测量、就位、成孔、清孔等工作的进行,锚杆的安装以及最后注浆环节的进行。整个制作工艺流程,首先就是采用型号为用II级中Φ25毫米的螺纹钢锚杆(锚杆计算公式为L=KH+L1+L2),在进行锚杆制作的前期,也需要进行一些工序的处理,主要就是除油除锈、焊接接头的采用以及钢筋的顺直,在进行焊接时,长度要控制在500mm到30d之间。定中支架的设置需要按照锚杆杆身轴线的方向,每间隔2米设置一个。同时,锚杆杆体的防腐处理也要及时进行,并且要将锚杆杆体与排气管之间进行绑固。锚杆的后续工艺流程数据信息主要体现在表1之中。
表1 锚杆施工工艺的相关信息
施工项目 | 数据信息 |
钻空位偏差 | 控制在50mm以内 |
钻孔偏斜设计角度误差 | 控制在1°以内 |
可能渗漏部位的加固预堵漏 | 外侧采用三根Φ800 mm的高操作压旋喷桩呈“品”字型排布进行 |
旋喷桩中心点位与连续墙之间的距离 | 500毫米 |
桩间距 | 600毫米 |
2.4.2锚索的施工工艺
锚索的整体流程为坡面的修整、脚手架的搭建、放线的测量、就位、成孔、清孔锚索间排距的计算等工作的进行,锚索的安装以及最后注浆环节、二次注浆环节的进行。其中,锚索间排距的确定也需要采用L=nF2/[BHγ-(2F1sin⊖)/L1]这个公式来计算。而整个锚索的制作工艺流程信息主要体现在表2之中。
表2 锚索施工的相关信息数据
施工项目 | 数据信息 |
锚索制作材料 | 4Ф15.201 mm×7 mm 高强低松弛预应力钢绞 |
钢绞线强度 | Rb=1860 MPa |
锁定锚具型号 | 0VM15-4 型 |
钢绞线的预留 | 比设计长度多预留1m的张拉段 |
锚索固段长度 | 8-10m |
自由段套 | 内径Ф17mm的PVC管 |
箍环的采用 | 铅丝环绕 2 圈 |
扩张环厚度 | 20mm的聚氯乙烯制成 |
结论
综上所述,锚杆锚索这两种技艺在岩土边坡治理工程施工的过程中,是十分常见的,在进行实际应用的过程中,这两种技艺的优势是较为明显的,主要包含了投入成本低、工期较短以及应用起来十分简单等特点,因此,在边坡治理作业中被广泛应用。
参考文献
[1]曹扬政.锚杆锚索在岩土边坡治理工程中的应用[J].资源信息与工程,2021,36(2):4.
[2]谢雨霖.探析预应力锚索在高边坡岩土工程治理中的运用[J].中华建设,2020(18):2.
[3]黄涛.岩土工程边坡治理中预应力锚索技术的运用[J].城市建设理论研究:电子版,2021(5):2.
作者简介:向象(1988-),男,汉族,湖北宜昌人,毕业于湖北国土资源职业学院,本科学历,工程师,现就职于湖北万泰岩土勘察设计有限公司,研究方向:岩土工程。
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