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摘要 :我国国土面积极为辽阔,不同地区的地质条件 构成也异常复杂。再加上多种因素的影响,各个地区随时 都可能出现地质灾害问题。在众多地质灾害类型当中,尤 以滑坡地质灾害所产生的破坏力最大,不仅会对周围的生 态环境产生难以逆转的破坏,还有可能对周围居民的生命 财产安全产生巨大的威胁。因此,滑坡灾害问题的治理与 预防,要引起相关地质灾害治理工作单位的高度重视。本 文首先分析了滑坡地质灾害问题的形成因素,然后阐述 了抗滑桩在地质灾害滑坡治理工程中的应用原理、应用优 势、应用分类、应用原则以及具体的应用方法。
关键词 :地质灾害,滑坡,滑坡治理工程,抗滑桩
在我国社会经济发展速度不断加快的形势下,人类活动对于自然环境的影响程度也越来越大。矿产资源的开采 与利用,更是引起了周围地质条件的改变,越来越多的地 区开始出现滑坡等地质灾害问题。我国相关单位也对滑坡 地质灾害问题的预防与治理予以了高度的重视,并研发出 了各种形式的滑坡地质灾害预防与治理方法。在这些预防 与治理方法中,优异抗滑桩技术的应用效果最为突出。而 且,抗滑桩技术因为抗滑功能突出,技术条件便利,已经 受到诸多施工单位的认可与青睐。但是,在多种利益因素 的综合影响下,抗滑桩在地质灾害滑坡治理工程中的设计与施工还有很多需要完善和优化的地方。因此,要对抗滑 桩技术的设计与应用进行持续而深入的研究。
1 地质灾害滑坡的形成因素
1.1 滑坡地质灾害的形成内部因素
(1)边坡的形态因素。结合以往地质灾害滑坡的预防与 治理工作经验,可以明确边坡的具体形态,决定着滑坡地 质灾害的发生几率。如果边坡的形态不好,那么就可能在 坡脚产生剪切应力,并对边坡产生剪切破坏。而这种剪切 破坏,就可能对坡顶的张力应力产生破坏,引起坡顶张拉 裂缝,进而导致护体失稳,形成滑坡地质灾害。一般情况 下,边坡的坡度越高, 就越容易出现边坡失稳问题。
(2)边坡岩石与土体类型。边坡岩石与土体的实际类型, 对于边坡的稳定性也有着直接的影响。边坡岩体不同,其 相应的内力传导机制也不同,最终表现出了边坡稳定性也 不同。边坡稳定性越差, 出现滑坡地质灾害的几率就越高。 另外,边坡土体的性质越好,边坡土体的稳定性也就越有保证。一般情况下,内聚力与内摩擦角大的土质边坡稳定 性就高于内聚力与内摩擦角小的土质边坡稳定性。
(3)地质构造。很多地质灾害的形成,都与地质构造的 改变有关。滑坡地质灾害也不例外。首先,同向边坡倾角 比坡脚反倾边坡小,出现边坡失稳的几率就相对较高。其 次,边坡运动自由度与结构层面,也与边坡坡度之间有着 极为紧密的联系。如果边坡走向对结构层面越不利,就越 容易引起边坡失稳问题。边坡结构面与边坡走向之间的角 度越大,边坡运动条件越差,边坡的稳定性就越有保证。 最后,如果边坡结构表面存在着大量的软弱土体,那么也 有可能削弱边坡的剪切强度。一旦遭受外界其他因素的干 扰,就有可能出现滑坡地质灾害。
1.2 滑坡地质灾害形成的外部因素
(1)水。水量过多,会对边坡的抗滑力和下滑力产生 影响。例如, 暴雨天气、雨水季节以及地下水过多时, 边坡 坡体的抗滑力就会降低,下滑力就会增大,边坡失稳的可 能性也相对较大。边坡岩体内的水分主要分为两种类型。 第一种是结合水,对于黏性土土粒的黏结作用影响比较 大。因为在静电力的作用下,土粒表面会相互吸引,形成 水化膜的水分,进而在土粒中形成较强的结合力,增加粘 性土的稠度和强度。第二种是自由水, 即结合水以外的水。 这种水又可以细分为以下两种类型,即毛细水和重力水。 毛细水容易受到土岩颗粒表面的吸引,不会形成较大的流 动性。而重力水则不容易受到吐艳颗粒表面的吸引,因此 流动性较大, 对于土岩施加的水压力也比较大。水的存在, 对于软化岩石和边坡的影响最大,能够降低软化岩石的强 度,并使边坡产生静水压力和动水压力。水渗透到土体当 中,边坡土体就可能因为静水压力的影响而降低其应有的 稳定性, 进而出现滑坡地质灾害。
(2)振动。在振动作用下,边坡的滑动力会明显增加。 例如,在实际的爆破作业中,边坡的岩体会遭到严重的破 坏,岩体的强度会明显降低。雨水和地下水渗透到岩体中, 就会加快岩体的风化速度。另外,在振动作用下,边坡内 还有可能出现饱水液化现象,并因为水体流动而引起边坡 失稳。
(3)人为。人类活动对于边坡稳定性的影响也非常大。 例如,在各类工程的施工建设过程中,过度削坡、弃土堆 载等不恰当行为,就可能对边坡的稳定性产生影响。如果砍伐过度,且没有做好裸露坡面的防护措施,那么在雨水 的冲刷作用下, 就可能引起滑坡地质灾害。
2 地质灾害滑坡治理工程中抗滑桩的应用原理与应用分类
2.1 抗滑桩的应用原理
所谓抗滑桩,其实就是一种专门的支挡抗滑结构物, 在浅中层滑坡治理工程中的应用效果非常突出。在具体 应用过程中,需要将抗滑桩嵌入到滑床内的一定深度,就 可以有效支挡上部滑体传递出的滑动力,保证滑坡的稳定 性。在地质灾害滑坡治理工程中,在应用抗滑桩时,需要 对滑坡的实际情况进行分析,并选择合适的抗滑桩类型, 然后合理的确定抗滑桩的布置位置。
2.2 抗滑桩的应用分类
目前,研发出的抗滑桩类型非常多。参考不同的标准 依据, 可以将抗滑桩分为不同的类型。以施工方法为依据, 可以将抗滑桩分为以下三种 :第一打入桩、第二桩孔桩、 第三挖孔桩。以施工材料为依据,可以将抗滑桩分为以下 三种 :第一木桩、第二钢桩、第三钢筋混凝土桩。以截面 形状为依据,可以将抗滑桩分为以下三种 :第一圆形桩、 第二管型桩、第三矩形桩。以桩与土的相对刚度为依据, 可以将抗滑桩分为以下两种 :第一刚性桩、第二弹性桩。 以结构形式为依据,可以将抗滑桩分为以下两种 :第一排 式桩、第二排架桩。
2.3 常用的抗滑桩类型
(1)支腿抗滑桩。支腿防滑桩的应用,需要利用山床 抵抗力,才能够发挥抗滑作用。由于应用形式非常灵活, 最终的抗滑效果也可以得到保证。需要注意的是,支腿抗 滑桩并不适用于所有的山体,其应用效果受到山形及现场 地质构造的影响。针对早期的平衡类型滑坡地质灾害,在 抗滑桩应用方面,只需要选择使用单层设备或者多层设 备,就能够达到相对理想的滑坡治理管控效果。如果滑坡 地质灾害出现横向形式的滑坡载荷,就需要使用到超长悬 臂结构。在钢筋强度的限制作用下,为了保证超长悬臂的 应用效果,需要参照直径更粗的钢筋标准,对支腿抗滑桩 的载荷强度进行提高, 以免山体结构遭到破坏, 引起滑坡、 泥石流等地质灾害,对周围居民的正常生活产生不利影 响。需要注意的是,抗滑桩的应用并不能 100% 的保证防 滑效果,支腿抗滑桩产生的悬臂力也非常有限,所以最终 的防滑效果还有很大的改善空间。要想保证支腿抗滑桩的 应用效果,需要对地质灾害滑坡治理工程中的各类参数进 行准确的分析和深入的研究,确保支腿抗滑桩的应用能够 满足相应的防滑载荷力要求。
(2)悬臂抗滑桩。在地质灾害滑坡治理工程中,悬臂抗 滑桩设备的应用,因为能够有效解决山体滑坡引起的自然危害,且抗滑能力较强,抗滑优势较突出,受到诸多施工 单位的高度认可与青睐。悬臂抗滑桩的应用关键在于长悬 臂设备作用的发挥。这类设备在滑坡地质灾害治理过程中 的应用灵活性较强,可以有效抵抗平衡类型滑坡灾害的破 坏力,将滑坡灾害的负面影响范围控制到最小。悬臂抗滑 桩的应用安全性比较高,不仅可以对滑坡灾害产生的破坏 力,还能够加强设备的控制,防止设备位移过大,使最终 的滑坡灾害治理效果达不到预期。
(3)锚固抗滑桩。在地质灾害滑坡治理工程中,锚固抗滑 桩的应用频率非常高。这是一种防滑栓设备的衍生产物, 能够对山体各地层的滑动灾害问题进行有效的处理与解 决。锚固抗滑桩的结构主要由两部分构成 :一部分是抗滑 桩体、另一部分是锚固装置。这两部分都具有一定的抗滑 作用,提高这两部分之间的协调配合度,还能够进一步增 强防滑效果。锚固抗滑桩体的主要作用是抵抗滑坡行为, 避免滑坡行为持续发展,引起更为严重的砸损房屋、堵塞 河道、伤害人们身体等危害。锚固设备非常坚固,主要由 钢筋、绞线组合而成,能够在滑坡桩体上滑动。再加上其 自带的高支撑能力,在固定抗滑桩方面有着突出的效果。 与其他抗滑桩相比,锚固抗滑桩的应用优势是治理成本 低,操作简单, 治理效果好。
3 地质灾害滑坡治理工程中抗滑桩的应用原则
在地质灾害滑坡治理工程中,抗滑桩有着极为广泛的 应用。但是,要想保证地质灾害滑坡的治理效果,在应用 抗滑桩时,还需要遵循一定的原则。首先,提高抗滑桩布 置位置的合理性,以免抗滑桩位置不合理,降低抗滑桩支 撑结构的安全性与稳定性,并对最终的滑坡灾害治理效果 产生影响。其次,对施工材料的类型与种类进行严格的控 制。在正式开始施工之前,做好施工材料的使用规划。最 后,在准确把握抗滑桩位置、滑坡区域地质条件、水文条 件等因素的基础上,对滑坡灾害的具体表现形式有一个准 确的把握, 然后以此为基础进行施工措施的调整和优化。
4 地质灾害滑坡治理工程中抗滑桩的应用方法
4.1 滑坡治理中抗滑桩的设计
(1)对桩群平面布置和桩距桩位进行确定。在抗滑桩 应用过程中,无论是桩群的平面布置,还是桩距,都需要 通过标准化的计算获得。而桩位的确定,则应当使用到以 下几种方法 :第一经验法、第二有限单元法、第三地质工 程法、第四地基梁法、第五悬臂梁法。在抗滑桩的应用过 程中,桩位确定的科学与否,不仅关系着滑坡的安全性与 稳定性,还关系着滑动面的形状。如果使用有限单元法确 定桩位,需要先借助有限元折减法,对滑带和滑体的强度参数进行折减,借此明确滑坡的安全系数。然后再以桩为 买入滑坡体中的梁单元,进行相关推力的计算。这样,就 可以对桩位进行确定。
(2)选定桩型和桩长。针对桩型的选定和桩长的确定, 不仅要对现场的地质条件进行深入的分析,还需要对相应 的规定要求进行参考。
(3)力的分析。抗滑桩在应用过程中,主要承受了两 种力 :一种是滑坡推力,作用在桩上部 ;另一种是反力, 来自于桩周围地层。其中,滑坡推力在桩背上的作用点和 作用力大小,直接受到滑坡类型、滑坡部位、坡体变形程 度以及地基反力等因素的影响。滑坡推力的大小可以利用 不平衡推力传递系数法进行计算。在弹性阶段,可利用弹 性抗力对地基反力进行计算 ;在塑型阶段,虽然地基反力 的计算比较复杂,但是其大小也应当处于锚固段的允许承 载能力范围。抗滑桩的应用目的是对水平方向的荷载进行 抵抗,其竖向方向上有利于增强抗滑桩安全性与稳定性的 力可以忽略, 例如黏着力、摩阻力以及桩变形力等。
4.2 施工前期的准备工作
在地质灾害滑坡治理工程中,正式应用抗滑桩之前, 需要做好相应的准备工作,对地上管线和低下管线进行探 查,并根据实际情况采取管线拆除措施。对施工图纸进行 分析,并按照相关要求对抗滑桩的位置与高程进行确定。 打好定位桩和相关附桩,然后由监理测量工程师进行验 收。确认无误后,再正式开始接下来的施工操作,做好施 工技术交底,确保施工人员能够准确把握施工工序的操作 要点,并严格按照施工图纸中的相关要求进行施工。对孔 口地面进行整平。优先处理桩位附近边坡或者表层滑塌几 率较高的部位。加强桩区地表的截水处理、排水处理以及 防渗处理。如果在雨季施工,应当在孔口出搭设雨棚,加 强孔口地面的衬砌处理,然后在孔口地面上进行40cm 厚 钢筋混凝土桩井锁口的加筑。做好各种施工机具施工器材 以及其他照明设备、通风设备以及排水设备的准备。对滑 坡的变形问题和移动问题进行实时观测。在施工人员进入 施工现场后,要加强人员安全管理,保证安全防护措施的 有效性与全面性。在施工设备的配置方面,需要符合相关 工程的施工特点。在使用完施工设备后,还要做好相应的 维修与保养工作。
4.3 抗滑桩施工控制技术的应用
针对抗滑桩施工控制技术的应用,需要注意以下几方 面。首先,在正式开始施工之前,要对相应的设计图纸进 行研究,并严格按照相关要求进行施工现场的勘测与调 研,然后根据勘测结果对地质编录内容进行优化和完善, 明确每一个施工阶段的施工重点与难点。其次,针对已经完成的桩孔,需要对其附近的杂物进行彻底的清除,并对 相应的地表水位和地下水位进行控制,以免水渗入桩孔, 影响桩孔的正常使用。
4.4 加强钢筋笼上浮与下沉的预防与控制
在抗滑桩应用过程中,如果选择是应用矩形截面钢筋 混凝土挖孔桩,那么施工单位斌要对混凝土的配比进行控 制,还要加强混凝土的搅拌,提高混凝土材料的和易性, 并确保混凝土的坍落度始终不会超出 18cm~22cm范围。在 对导管法兰进行焊接时,应当在导向斜面上进行焊接。这 样不仅可以减少导管挂笼问题的出现,还能够在拔管时, 保证混凝土的整体性不会被破坏。在混凝土浇筑初期阶 段,施工单位需要结合混凝土的配比,加强混凝土浇筑时 间的控制,以免浇筑时间过长,出现凝固不均匀等问题。 在对钢筋笼进行绑固的是偶,需要将钢筋笼放到井门以下 处。
4.5 加强钢筋笼变形问题的控制
在对钢筋笼进行焊接施工时, 需要对主筋、箍筋以及加 劲筋的焊接牢固性进行控制。首先,对主筋进行调直处理, 保持主筋在统一铅垂线上,这样才能够确保所有的钢筋笼 都处于同一铅垂线上,确保钢筋笼上的所有孔位都符合相 关设计标准,不会出现钢筋笼与孔壁相碰撞的问题。其次, 对钢筋笼进行紧固处理, 并将螺栓欧威相应的紧固措施。
4.6 加强桩位偏移问题的控制
为了减少桩位偏移等问题的出现,建议采取以下措 施。首先,对桩位进行反复多次的测量和校验,确保打桩 施工位置在正确的桩位点上。其次,在打桩转变阶段,需 要先在桩位处进行十字定位标志的布置,然后再进行打 桩。在完成打桩操作之后, 再利用极坐标法进行桩位复合, 使钢筋笼顺利的到达桩孔内。最后,针对已经进入到桩位 的钢筋笼,要使用定位卡进行持续的加固处理,为后续的 施工操作提供便利。
5 结语
综上所述,在地质灾害滑坡工程的治理过程中,抗滑 桩是一种非常实用的施工技术。但是,要想将这一技术的 应用优势充分发挥出来,需要更多的努力。施工单位不仅 要掌握相应的技术应用原理,还要做好相应的施工准备 工作,在掌握相关技术要点的基础上,严格按照相关设计 要求和规定进行施工操作,抗滑桩的应用还有很多不足之 处。科研人员只有对抗滑桩技术进行持续深入的研究,才 能够加快技术升级,将抗滑桩在地质灾害滑坡工程中的应 用优势表现出来。
(作者单位 :四川省煤田地质局一四一队)
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