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1、浅述岩土工程稳定与加固的措施张三(大学 学院，山西 太原，030000) 摘要：岩土工程包括了隧道、边坡、地基等大型工程，不可避免地穿越各类不良复杂地质区 域，为保证施工质量，完全发挥建筑物的功能，必须对不良地质段进行加固稳定处理。本文 介绍了隧道、边坡、地基的加固稳定措施。关键字：隧道，边坡，地基，加固，稳定Stability and Reinforcement Measures ofGeotechnical EngineeringAbstract：Geotechnical engineering concludes tunnel, slope, foundation and other l
2、arge projects, inevitably traverse all kinds of bad and complicated geological area, to ensure the construction quality, fully play the function of the engineering, we have to take measures to reinforce and stabilize this area. This article introduce these measures to reinforce and stabilize tunnel,
3、 slope and foundation.Key Word：tunnel, slope, foundation, reinforce, stablize0 引言顾宝和大师在浅谈岩土工程的专业特点一 文中认为，岩土工程的实践性很强，从工程实践角 度，包括下列范围1:(1) 岩土作为支承体。房屋建筑、道路、桥梁 堆场、大型设备等，都建造在岩土上，岩土作为地 基，作为支承体，研究的主要问题是岩土承载力和 变形问题。(2) 岩土作为荷载或自承体。边坡工程、基坑工 程、露天矿等地面开挖，隧道、地下洞室等地下开 挖，面临的是另一类稳定和变形问题。这时，岩土 体担任的角色，既可能是荷载，也可能是自承体。
4、同时，地下水的控制常常具有举足轻重的影响。(3) 岩土作为材料。填方工程，特别是大面积高 填方、填海造陆，要用大量岩土作为材料; 围堰、 水坝、路堤等也用岩土为材料。这些工程除了研究 其稳定和变形外，岩土材料的选用和质量控制也是 主要问题。(4) 地质灾害的防治。岩溶、塌陷、崩塌、滑坡、 泥石流、地面沉降等地质灾害，对工程构成严重威 胁，防治工程必须针对具体条件和地质演化规律进 行设计和施工。场地和地基的地震效应也是岩土工 程的一部分。(5) 环境岩土工程。地质和水文地质环境的评 估、废弃物的卫生填埋、土石文物的保护等，都涉 及复 杂的环境岩土工程问题。随着人们对环境保护的重 视，环境岩土工程
5、正日益受到人们的重视。以上各类工程，不仅涉及天然岩土，还包括各 种人工土，包括对天然土的加固和改良，利用排水 压实、加筋、改性、注浆、锚定、设置增强体等方 法，改变岩土体的强度、变形和渗透性能。岩土工 程加固和稳定是岩土工程的重要组成部分，它广泛 的存在于隧道、地基、边坡等大型岩土工程中。1 隧道工程的加固隧道工程常穿越各种复杂不良地质区域，在施 工中为了保证开挖面稳定，防止隧道坍塌，通常采 用超前锚杆、超前小导管、注浆等预加固技术，尤 其在隧道围岩破碎和不良地质情况下，预加固是保 证隧道能否顺利安全施工的前提条件。1.1 地表注浆预加固在隧道工程埋深较浅，围岩破碎，节理裂隙发 育，其自稳能力
6、差，难以形成平衡拱效应，大管棚 施作时出现成孔困难、卡钻、塌孔现象时，通过注 浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透 和挤密等方式，赶走碎石土及岩体裂隙中的水分和 空气后占据其位置，使双浆液在劈裂的孔隙或裂隙 中混合并迅速凝结，形成“结石体”，使原来松散围 岩胶结成一个整体，改善隧道成拱稳定的条件，从 而达到保证工程安全及顺利掘进的目的2。1.2 地表锚网喷预加固隧道施工的特殊不良地质情况有坡面溜坍体且 围岩软弱时，可采用采用锚网喷对地表进行预加固 在隧道通过溜塌体范围内，并向四周延伸一定距离 打设注浆锚杆并紧贴隧道壁挂钢筋网，两者采用焊 接连接。喷混凝土厚15cm,喷混凝土采用湿喷工艺
7、, 严格按施工配合比。1.3 超前小导管+水泥浆预加固当隧道浅埋穿越极软弱破碎围岩时,此种浅埋 段若采用大开挖,则施工土石量会增大且开挖后新 洞口须采取系统加固成本会很高。当采用洞内开挖 时,防洞顶坍塌安全问题又是施工的最主要的问题 必须有可靠的预支护措施。此时,除在隧道顶部地表进行地表预加固之后 洞内可采用多层超前小导管注水泥浆进行预加固 3,导管的长度和间距要经过严格计算予以确定。 1.3超前小导管+双液浆预加固隧道位于断层破碎带中,破碎严重,挤压,揉 皱现象发育,岩层片理产水紊乱,基岩裂隙水发良 隧道围岩很差时,对于此种地质若预加固不当则 极易造成洞内大面积坍塌,以致造成人身伤害和工 程
8、量的加大。这种情况下应在隧道在拱部打设超前小导管并 注水泥-水玻璃双液浆进行预支护,同时加强止水作 用3。这时一定要保证注浆时间和注浆量。1.4 喷锚加固拱部围岩为页岩、砂岩夹页岩、砂页岩互层时, 由于页岩易风化,开挖后强度降低较快,尤其是中 厚层、薄层页岩,开挖排险后应立即进行初喷混凝 土施工封闭围岩。除厚层砂岩外,拱部施作大张角 的超前砂浆锚杆对掌子面前方一开挖循环内岩体进 行预加固4。当隧道施工情况复杂时,如隧道上下立体交叉 或围岩完整性欠佳时,影响段内的隧道应加强加固 可在喷锚支护的基础上增加格珊支护或钢架。1.5 人工冻结法在我国人工冻结法最早用于煤矿矿井的掘进施 工,后被引入城市地
9、铁隧道的施工中。冻结法既适 用于松散不稳定的冲积层和裂隙发育的含水岩层, 也适用于淤泥、松软泥岩以及饱和含水和水头特别 高的地层。沿海地区地下土体含水丰富、强度低、 流动性强,普通施工方法难以满足要求。人工冻结 法通过冻结土体,提高其承载能力,从而使其满足 施工要求。1.6 加固效果通过隧道施工全过程监测结果.经过每隔5m间 距的断面测量，测量如下三项指标：洞内外观察, 水平相对净空变化值的及拱顶下沉量测量；浅埋 地段地表下沉测量；围岩内部变形测。若三项指 标均满足施工规范要求,则可确保隧道开挖、初期 支护、二衬的顺利施工。2 边坡稳定随着国家公路、铁路、水电等基础建设的迅猛 发展,出现了大量
10、裸露的岩土边坡,产生了严重的 水土流失现象,既破坏了生态环境,又严重危及基 础设施建设的安全。随着对边坡稳定的研究不断深 入，边坡稳定的治理已出现了极大进步。2.1 边坡锚固技术岩土锚固技术是通过埋设在岩土体中的锚杆， 将结构物与岩土体紧紧地联锁在一起，依赖锚杆与 岩土体的抗剪强度传递结构物的拉力或使岩土体自 身得到加固，以保持结构物和岩土体的稳定。与完 全依靠自身强度、重力而使结构物保持稳定的传统 方法相比，岩土锚固技术尤其是预应力锚固技术具 有许多鲜明的特点5。1）能在岩土体开挖后，立即提供支护抗力，有 利于维持岩土体的固有强度，阻止岩土体的进一步 扰动，控制岩土体变形的发展，提高施工过程
11、的安 全性。2）提高岩土体软弱结构面、潜在滑移面的抗剪 强度，改善岩土体的其他力学性能。3）改善岩土体的应力状态，使其向有利于稳定 的方向转化。4）锚杆的作用部位、方向、结构参数、密度和 施工时机可以根据需要方便地设定和调整，能以最 小的支护抗力，获得最佳的稳定效果。5）将结构物-岩土体紧密地联锁在一起，形成 共同工作的体系。6）伴随着结构的减小，能显著地节约工程材料， 有效地提高土地利用率，经济效益十分显著。7）对预防、整治滑坡,加固、抢修出现病害的 结构物具有独特的功效，有利于保障人民生命财产 的安全。2.2 碎石桩加固碎石桩是软土地基加固处理的常用措施。边坡 工程中人工填土以下的坡体基本
12、饱和，土体组成物 质力学指标较低，加之地下水的作用，在填土前已 处于极限稳定状态，坡顶填土加荷后，易使坡体平 衡失稳下滑，而坡体地形相对较缓，主要表现为蠕 滑变形，后缘出现圆弧形拉裂缝，边坡滑动表现为 多级多层滑动。可从增强边坡自身稳定能力的角度 考虑，通过提高土体自身的力学性质，将抗剪强度 较低的土体替换为强度较高的碎石。具体采用碾压 堆石压坡方案，以回填堆石压坡增稳为主，局部辅 以振冲碎石桩置换6。2.3 预应力锚索抗滑桩预应力锚索抗滑桩是一种有效的整治滑坡的手 段，改变了普通抗滑桩的悬臂锚固梁柱结构为近似 弹性支座简支梁柱结构，桩身受力状态更趋合理， 并具有主动加固滑坡体的作用和功能，在
13、同等边坡 受力条件下，预应力抗滑桩比普通抗滑桩可以节约 工程造价约15%30%,是一种具有广泛发展前途的 新一代抗滑结构7。2.4 土工织物加筋法软土地基的主要特征是天然含水量高、天然孔 隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小, 在荷载作用下地基承载力低、变形大、不均匀变形 也大,且变形稳定历时较长,自然排水固结历时较 长,工后变形较大,因此进行合理的地基加固处理 十分重要。土工织物加筋法能很好地应用在以上软基中 的,土工布具有较强的抗拉能力,一般将土工布铺 设于软基表面或者垫层中作为加筋垫层,限制软土 的侧向位移、提高地基承载力、均化应力分布以及 减小不均匀沉降8。2.5 抗滑桩联合土工
14、格室采用抗滑桩联合土工格室加固岸坡,即在传统 抗滑桩加固岸坡的基础上,于坡顶或一定深度处的 土中水平铺上一层或多层土工格室,并将其和抗滑 桩相交处固定连接,以此利用土工格室和抗滑桩、 土的相互作用联合加固岸坡。2.6 植被护坡加固植被护坡是指“用活的植物,单独用植物或者植 物与土木工程和非生命植物材料相结合,以减轻坡 面的不稳定性和侵蚀。植被护坡是利用植被涵水固 土的原理稳定岩土边坡同时美化生态环境的一种新 技术,是涉及岩土工程、恢复生态学、植物学、土 壤肥料学等多学科与一体的综合工程技术。由于植 被的根系有一定的影响范围，一般小于2m,因此植 被护坡只能防护浅层不稳定的边坡,植被覆盖良好 的
15、边坡比裸露的边坡出现滑坡的频率要低的多9 。2.7 锚杆土工网垫喷播植草护坡技术对于不适合植被生长的高陡边坡和岩质边坡， 采用工程防护措施。通常采用的防护形式主要包括 浆砌片石、灰浆抹面、喷混凝土面层和挂网锚喷等 此类方法加固边坡较牢固，防治效果明显，但工程 造价较高，不仅不能恢复植被，反而破坏了生态环 境，与改善环境 的主旨相违背。并且坡面、混 凝 土面层、挂网钢筋易受风、雨等自然因素的破坏， 时间愈久，其护坡功效愈小。生态护坡指用活的植 物或者植物与土木工程非生命的植物材料相结合， 以减轻坡面的不稳定性和侵蚀，在坡面恢复或形成 与周围景观相协调的生态系统9。针对岩质边坡，可通过锚杆土工网垫
16、喷播植草 护坡技术来达到稳定边坡、保护生态的目的。3 地基加固地基是土建工程中的基础，其承载着上部整个 建筑结构的荷载，其施工质量直接关系到工程的正 常使用与质量问题。因此要想保证土建工程的施工 质量与使用质量，就需要从基础做起，通过地基加 固技术来提高地基的稳定性与质量，从而保证建筑 物各项功能的健康发挥。地基加固的意义：1）对地基加固处理有利于提高地基土的抗剪强 度；2）对地基加固处理有利于缩小地基土的压缩 性；3）对地基加固处理有利于改善地基土的动力特 性。3.1 换土加固技术分析在处理浅层地基的过程中，施工人员一般会采 用换土加固技术进行，这是最常见的方法之一。首 先，需要将软弱土层彻底挖出，然后再填入结构相 对较好的土壤或者其他材料，例如石屑、煤渣、工 业
