监理工程师对边坡与滑坡、崩塌治理工程,首先,必须有丰富的坡体危害治理基本知识,善于识别坡体的各种危害,而且要有数年治理坡体灾害的工作经验,用以对付实际工程中的岩土体、地下水等隐蔽参数的变化。其次,根据边坡与滑坡、崩塌的地形地貌判别病害的特点、类型,审核治理方案。然后,对整治全过程开展监理工作,加强过程监控,及时测量量测,落实整治方案。
边坡是在有限的平面范围内立面上有相对高差之间的岩(土)体形成的。滑坡是在一定自然条件下的斜坡,由于河流冲刷、人工切坡、地下水活动或地震力作用等因素影响,使部分土体或岩体在重力作用下,沿一定的软弱面或带,作整体、缓慢、间歇性、以水平位移为主的变形现象。
滑坡是边坡灾害中的一种特殊情况,故本章将边坡与-滑坡统称为坡体。坡体破坏的表现形式有很多种,除上述的滑坡外,还有错落、坍塌、崩塌、风化剥落、高边坡倾覆等。
滑坡、错落与坍塌的区别见表1。
滑坡、错落与坍塌的主要区别
表1
1.监理目标
监理目标的确定,必须考虑到每个目标对其他目标值的影响,进行各方面的分析比较,做到目标系统最优。再则必须保证工程的安全可靠性、适用性能及施工质量合格目标,并力争在此基础上使目标系统最优。监理目标确定后,尚须进一步确定目标计划手段标准,然后在此基础上采取各种控制和协调措施,通过合同管理和信息管理,争取监理目标实现。
边坡与滑坡、崩塌治理工程监理有其特殊性,根据有关专家的经验数据统计和实际监理工作中积累的参数分析,列出不同性质的坡体治理工程在当前情况下监理目标的基本值见表2。
监理目标基本值 表2
2.监理工作程序
图1 监理工程程序
3.质量控制
3.1边坡与滑坡、崩塌治理工程质量监理作业流程(见图2)。 3.2滑坡、错落和坍塌的治理原则(见表3)。
图2 边坡与滑坡、塌治理工程监理工作程序框图
滑坡、错茖和坍塌的治理原则 表3
3.3崩塌治理工程质量控制 (1)崩塌产生的条件和影响因素
1)地形地貌 崩塌多产生于55。以上陡而高的山坡,坡度愈陡,崩塌的破坏力愈强;
2) 岩性崩塌 多发生于坚硬性脆的岩石,因为这类岩石抗剥蚀性强,常形成高陡的山坡,在节理比较发育、岩石比较破碎的情况下,容易发生崩塌;
3) 地质构造 任何崩塌都必然有结构面的参与,例如节理、断层及层面等对崩塌的产生都有重要的作用; 4)风化 当山坡由软硬性质不同的岩石构成时,硬的因风化慢而突出成悬崖,软的因风化慢而成凹的崖腔,最终硬岩因下部失去支撑而沿节里崩塌;
5)气候及水的影响 气温变化能促进岩石风化;降水渗入能降低岩石强度、增大自重、矿大裂隙;谁沿坡面流动加速软盐的剥蚀;河流能冲刷坡脚,造成陡坡,这些都有利于崩塌的产生。
这里还必须指出,在上述各种因素影响下,岩体的不稳定性不断的增加,最后在某种诱发因素(地震、暴雨、洪水)的作用下,突然崩塌。
土崩多发生于黄土层中,因为黄土能形成直立的边坡,加上垂直节理发育,在暴雨或洪水的诱导下产生崩塌。
(2)崩塌岩土勘查技术要求(见表 )
崩塌岩土工程勘察内容 表4
(3)崩塌的工程分类(见表5)
崩塌的工程分类 表5
(4)崩塌的治理方案
对于Ⅰ类崩塌体,由于规模大,投资高,原则上不应选用该区的场地;对于Ⅱ类崩塌区,使用场地应于坡脚之间留有足够的安全距离,否则必须对崩塌体进行加固处理,Ⅲ类崩塌区对危岩进行处理后,一般该区场地可用。
崩塌治理方法 表6
岩崩地区落石槽的设计 表7
4.滑坡治理工程质量控制 (1)滑坡质量勘察控制 1) 钻探
钻探除满足一般要求(参见《岩土工程勘察设计手册》8.12章)外,尚应符合表8特殊要求。
2)抗、槽勘探(见表9)
钻孔特殊要求 表8
试坑、探槽分布面积要求 表9
3)探井、探洞勘探
有关性质复杂的大型滑坡,为了更多的观察滑坡深部情况,取得关键性资料,如利用大面积剪切试验确定滑带土力学指标,方采用探井或探洞。但探井、探洞的工程量大,耗资高。对于工期紧的治理工作,可考虑将探井与支挡桩体统一综合利用
(2)滑坡治理工程设计质量控制
滑坡治理的设计阶段是质量、投资控制的关键阶段。质量和投资两者之间,质量是核心,投资是由质量决定的。首先应使整治项目的质量在符合现行规范和标准的条件下,满足坡体影响范围内建筑物的正常使用;但另一方面又不能不顾及投资的限制,过分地去追求治理工程的牢固性与美观性。设计监理的目的,正是要通过对项目质量目标和水平的控制,进而达到对治理项目投资的控制。
1)滑坡治理工程设计工作开始前的监理工作
监理应与设计工作者们一起,综合分析勘察所提供的资料,判断坡体所处的运动状态。只有做出正确的坡体破坏性质的分析,方能做到设计方案最优; 如果治理工程是在一个滑坡群里进行,监理工程师必须协助岩土工程设计单位拟定设计的先后顺序,以应工程的紧迫性;
监理工程师还必须预先落实与治理工程有关的水、电、运输、通讯等资料,有义务提交给设计单位。
2)滑垃治理工程设计工作过程中的监理工作 A)方案比选
① 处理滑坡体:对无向上及俩侧发展可能的小型滑坡,可将整个滑坡体清
除;用某些导滑工程,将滑坡的滑动方向改变,使其不危害原坡体影响范围的有关建筑物。
②处理地表水:在滑坡体周围作截水沟,使地表水不能进入滑坡范围以内;在滑坡范围内修筑各种排水沟,使地表水排出滑坡范围以外;整平地表,夯实裂缝和地面,筑隔水层,减少地表水下渗并使其尽快汇人排水沟内。
③ 处理地下水:①加深滑坡范围以外的截水沟,切断其补给来源;②针对出露泉水和湿地等,作排水沟或渗沟,将水引出滑坡体外;③滑坡前缘,常因土中水活动面松散潮湿,引起边坡坍塌,可作边坡渗沟疏干,或作小盲沟,兼起支撑或疏干作用;④拦截:要求所设建筑物的走向垂直于地下水的流向,根据地下水的埋藏深度、平面分布情况和岩(土)体密实程度而使用不同的建筑物,一般浅层地下水可以使用截水沟、盲沟,深层则用盲洞、平孔等;⑤降低地下水位:若滑动带上的水是由下向上承压补给时,多采用补给水源排走的盲洞或平孔,及将补给水源自下漏走的垂直排水孔等措施,使地下水位降低到滑动面以下。
④改变滑坡体的外形:①后部减重:推动式滑坡,在后部主滑地段减重,常为根治工程;对其他类型的滑坡,在主滑地段减重也能起到减小下滑力的作用;②前部加重:在滑坡的抗滑地段或滑坡范围之外的前部加重,如做成堤、坝等,能增大抗滑力量而稳定滑坡。
⑤设支挡结构:根据滑坡性质和使用材料不同,可以采用砌片石垛、浆砌片石或混凝土抗滑挡墙、钢筋混凝土或旧钢轨混凝土普通刚性抗滑桩与锚索柔性抗滑桩、钢筋混凝土抗滑洞等措施。这些建筑物的基础都必须建筑在滑动面以下的稳定地层中才能起到撑作用。
对高大型边坡,一般采用锚索锁定或钢板桩锁定法。
B)配合设计单位,做好推力计算中安全系数的选择(见表10)
滑坡稳定计算可见《岩土工程勘察设计手册》中的6.17、2.2条和表8. 12-15。
安全系数的选用 表10
影响滑坡安全系数大小的因素很多,而且有时这些影响因素又是相互矛盾的,比如变形急骤者,势必危害大,应取大一点的K值;但变形既然急骤,则滑坡的诸参数又易于搞准确,分析结果较为可靠,这时K值又应取小一点。故要选择的完全合理是很困难的,这就要求
监理工程师与设计工作者具体情况具体分析,做出比较切合实际的判断。
C)地震力的计算参见[《岩土工程勘察设计手册》中的式(6.17-2)] D)锚杆安全系数的选用
对临时性锚杆,作用于其上的工作荷载必须小于强度标准值的62.5%;而对永久性锚杆,其设计荷载必须小于强度标准值的58%。另一方面,考虑到估算荷载的误差,同时也为了考虑。由于锚杆群中个别锚杆的破坏使其锚杆荷载增加,建议用表11的安全系数。
锚杆安全系数(香港,1980) 表11
设计阶段的其他监理内容,如审查设计方案、图纸和概预算,组织设计文件和图纸的报批、验收、使用和建档工作,均与其他章节相似,本章节不再赘述。
(3)滑坡治理工程施工质量控制
施工阶段的质量控制可分为质量事前控制、质量事中控制与质量事后控制三部分,监理工程师在治理坡体的项目施工阶段,除按前述监理依据中的有关要求进行工作外,还必须注意以下的特殊性:
1)挖孔桩施工质量要求 A)锁口要求
锁口是挖孔桩的基础工作面,它是桩体开挖与桩身浇灌施工的人口,也是工作人员的惟一进出口。有关参数见表12、13。
主筋要求表 表12 锁口垂直深度 表13
B)井壁支撑质量要求
井壁开挖支撑一般采用木支撑和薄壳混凝土护壁两种。近来,混凝土薄壳护壁用的较多,由上向下每开挖好一段竖井,经检查断面尺寸符合设计要求,并作好施工地质编录后即可支护。一次性开挖的深度与地层岩性有关,参见表14。护壁不计人植截面内,所以开挖断面应加大护壁所需的宽度。为节省圬工,在能确保护壁混凝土质量及其桩体混凝土黏结成整体的条件下,也可作为桩截面的一部分,但两者的混凝土强度等级应该相同,护壁的厚度参数和最小钢筋直径见表15。
一次性开挖深度 表14
护臂厚度和钢筋直径最小值 表15
C)垂直度的控制
挖孔桩护壁的垂直度关系到主筋的应力效应,必须保证正负偏差的绝对值和小于桩长的0 2%。
D)桩身主筋的特殊要求
支挡抗滑桩在滑动面附近的受力形式复杂,主筋要求滑动面上下各2.5m范围内接头数不得超过主筋总数的四分之一。 E)桩身跳槽开挖问题
抗滑桩的桩体通常在平面上是布置于精体较薄的抗滑部分,桩身的施工开挖,不利于滑坡的稳定,故开挖施工时必须分析滑坡所处的状态及其他边界条件,决定开挖临空面积的比例,有关参数参考表16。
开挖临空面积要求
表16
2)锚索抗滑桩
锚索抗滑桩的桩体施工要求与前述普通支挡抗滑桩一致,所不同的是桩的头部有一定的结构要求。锚索锁定坡体与锚索抗滑桩中的锚索作用机理一致,这里仅就锚索体作简要论述。
内锚固长度 内锚固长度指锚索锚固在坡体稳定岩(土)体中的长度。通常控制设计的参数是锚索水泥砂浆柱与围岩(土)体之间的摩擦力,该摩擦力取决于下列两种主要因素:第一种是地层的岩性;第二种是锚索水泥砂浆柱的长度与表面积。其中水泥砂浆柱与围岩(土)体之间摩擦力与水泥砂浆柱的长度又非简单的线性关系,只是在有限长度范围内近似线性,实用参考表88。
锚固体(水泥砂浆)摩阻力
表17
5.边坡与滑坡、崩塌治理工程监控量测 观测及监测是边坡和滑坡、崩塌防治工作中重要的一环,一般贯穿于边坡和滑坡、崩塌防治全过程。在轮廓勘察后,即应提出一些简易观测和单项观测。在进行定性勘测中常按需要对边坡或滑坡进行全面观测而建立观测网,以精密仪器观测为主,结合简易观测来查明边坡或滑坡性质。在定量勘测中,由于对一些边坡或滑坡性质的变化虽可查明其定性趋势,但缺乏测量的尺度,特别是工程效果,故对某些项目安排长期观测为工程设计和变更提供依据,甚至移交给管理单位,以便当其变动至某种程度可及时考虑后续工程与采取措施。在施工期间为保证不发生突然的滑坡局部或整体大滑动破坏,应按实际情况进行全自动或半自动监测的边坡和滑坡预报和报警工作。
边坡和滑坡观测与监测从内容上分为地表移观测、深层动态观测及监测、地下水变动观测及监测、各部位应力监测四类。对地质调查、测绘和勘测中的某些判断,它是予以核对、补充、完善与肯定的手段,特别是能提出所依据的动态数值。基本上要查明:①边坡或滑坡周界的变化及其发展过程;②边坡或滑坡滑动的稳定阶段及其历程;③边坡或滑坡滑动带(面)的层数及每层活动的情况;④边坡或滑坡条、块的划分及各条块的活动情况;⑤边坡或滑坡的主轴位置及各部分滑动的方向;⑥边坡或滑坡内牵引、主滑和抗滑地段的划分及其变化;⑦边坡或滑坡滑动与各种作用因素的关系,特别是要在不同阶段中找出滑动的主因的变化 及其作用的大小;⑧滑体各部分组成的刚度与推力传递的关系;⑨边坡或滑坡滑动的机制及机理;⑩边坡或滑坡空间范围的预测和边坡或滑坡发生时间的预报两者的依据;⑩边坡或滑坡防治工程措施的效果监测;⑩判断滑动性质,监测边坡或滑坡变形的动态要能及时报警、减少大滑动破坏的灾害。
上述12项边坡或滑坡观测及监测的内容,目前国内外仅仅研究完成其中一部分,特别在大滑动破坏的时间预报上仅能采用渐进的多种手段在监测下对某些类型边坡或滑坡可以提出;有的边坡或滑坡是在各种破坏迹象已经明显暴露后始能预报。
用仪器量测时量测数据整理、分析与反馈应符合下列要求:
(1)每次量测后应及时进行数据整理,并绘制量测数据时态曲线和距开挖面关系图:
(2)对初期的时态曲线应进行回归分析,预测可能出现的最大值和变化速度; (3)数据异常时,应根据具体情况及时采取加厚喷层、加密或加长锚杆、增加钢架等加固措施。
根据经验滑体位移速度小于0.2mm/d时基本达到稳定。详见《铁路隧道施工规范》(TB 10204--2002)。 4.15.4进度控制
滑坡的运动大致分7个阶段,即蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、急剧变形阶段、滑带固结阶段、暂时稳定阶段、消亡阶段。坡体治理工程进度控制与其他建筑工程的进度控制截然不同的概念。 一般建筑工程的进度影响,只是影响产品的投产或其他时间与投资回收的问题,可坡体治理工程必须于急剧变形阶段之前完成全部治理工程的程序。这就要求岩土工程设计与岩土工程施工根据岩土工程勘察确定的坡体运动状态来进行进度控制。
坡体治理的进度控制,不仅直接影响坡体影响范围内的其他建筑物,而且直接关系到坡体能否成功地得到治理,从而进一步影响到投资能否得到控制。因为坡体的运动通常是分级、分块或分层进行的,一级、一块或一层的坡体运动只要对另级、另块或另层的坡体平衡产生极限性影响时,就能改变整个坡体运动的性质与坡体运动的规模,所以治理首级、首块或首层的坡体运动进度就显得极其重要。
对一些预防性坡体的治理,进度控制的基本程序与前述有关章节的内容一致的。对破坏状态下的坡体治理,监理工程师必须掌握工程的勘察、设计与施工进度,使整个治理工程完工于坡体急剧变形运动之前。
有些坡体的运动,由于人们认识上的错误,治理方法不当,以致延误治理的进度,一旦人们基本认识到问题的根本,在按部就班的进行勘察、设计与施工就来不及了,这就必须由监理工程师与设计工程师们综合分析考虑,力求勘察、设计与施工同步进行。通常将钻孔与旋喷桩等结合起来,探井的开挖与支挡结构抗滑桩或锚索抗滑桩统一起来。一旦施工中发现原分析有偏差,监理工程师必须密切配合设计和施工及时研究处理,从而保证治理工程既有好的质量,又有进度控制。
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