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格宾网柔性挡墙在孝子店滑坡处治中的应用研究

作者:时泰丝网   发布:2015-02-01 19:48   阅读:14,167次  

摘要双绞合六边形金属网格宾网柔性挡墙是一种新型支挡结构。在孝子店滑坡处治中,通过采用格宾网新型结构,有效地解决了边坡支挡结构变形与排水、河流冲刷等诸多难题,取得了良好效果。关键词:双绞合六边形金属网、格宾网柔性挡墙、滑坡处治设计。

格宾网结构(或称石笼结构)是由机械编织而成的双绞合六边形金属网构成的箱形结构,装入块石填充料,用于做堤防、路基防护、边坡支挡等工程。这种结构本质上属于重力式挡墙结构。目前,格宾网结构主要用作一般挡土墙、桥台等构造物,极少在治理滑坡中应用。京广铁路湖北广水改造工程孝子店特大桥修建过程中,4号桥墩边坡开挖引起山体滑坡,通过专家论证分析,在国内首次采用了双绞合六边形金属网格宾网柔性结构处治滑坡,较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合。

水利格宾网

1、工程及水文地质条件京广铁路湖北广水改造工程DK1027+911~DK1028+047段孝子店特大桥0号桥台、1~3号墩位于低山丘陵区(图1),相对高差约60m,山体自然坡度约40°,坡脚河宽40~100m,河道顺直,走向与线路方向夹角约40°。表层为薄层种植土,下伏元古界七角山组(Pt1q)片麻岩,全风化层厚0~0.7m,强风化层厚0~15m,弱风化层岩石完整。据区域地质资料及现场勘察,该区无大的区域构造,不考虑抗震设计。地下水不发育,主要为大气降水补给,山体表层的全-强风化垂直节理裂隙发育,利于雨水下渗,排泄至坡脚河中。弱风化片麻岩透水性差,为隔水层。河流常水位高程98.20m,设计洪水位103.04m。

2、滑坡成因及特征孝子店特大桥修建过程中,4号桥墩基础开挖,引起山体滑坡,滑坡堆积体滑入桥梁施工区,影响施工。整治前滑坡东西向长约106m,南北向宽约108m,前后缘高差达51m,滑坡面积约8000m2,滑坡体积为51000m3。为施工期产生、发展和形成的牵引式滑坡。为保障京广铁路改造工程的修建与运营安全,必须及时进行有效整治。

3、处治方案:分析滑坡产生后,武汉铁路局京广改造工程指挥部召集设计、施工、监理等单位分析研究,最终确定采用刷方减载+坡体防护与排水+格宾网柔性支挡+预应力锚索+锚固桩进行加固。(图1、图2)。限于篇幅,以下仅介绍格宾网挡墙的设计应用。格宾网挡墙刚柔相济,不需设沉降缝,结构连续,即使地基有一定的不均匀沉降发生,也可通过内部柔性自行调整,不会产生开裂破坏,用于格宾网的填石,质量要求相对较低,同时格宾网为积木式施工,效率高,其挡墙造价较浆砌条石挡墙节省20%左右。由于格宾网挡墙以其柔性、对不良地基变形的适应性、透水性、施工便捷性、造价较低等优点终被选用。于山体坡脚河岸DK1027+958左65m~DK1028+070右15m共设置130m。

图 2 孝子店滑坡处治典型断面图

4、格宾网柔性挡墙设计

4.1技术参数格宾网单元由网笼和内填石块组成,网格为8cm×10cm,网面抗拉力≥50kN/m;钢丝抗拉强度350~500N/mm2,延伸率不低于10%;钢丝直径为2.70mm,边端钢丝直径3.40mm,绞边钢丝直径2.20mm;钢丝容许公差0.06mm;钢丝镀高尔凡(5%铝-锌合金及少量稀土元素),最小用量为245g/m2,符合EN10223-3标准,格宾网单元示意见图3。

4.2计算与设计以重力式挡墙结构设计原理为基础,基于金属网结构,在设计计算中增加其他参数,按相关规范进行抗滑稳定验算、抗倾覆稳定验算、地基承载力验算、整体稳定验算。墙体力系如图4,H为墙高,B为基础宽度,单位以m计;Wg为墙体重量;dg为重力与墙踵的水平距离;da为墙背土体压力作用点与墙踵的垂直距离;φ为土体摩擦角;β为墙背与竖直面的夹角;α为墙后填土与水平面的夹角;δ为墙背与填土的摩擦角。挡墙高H=5m,面墙退台50cm,墙背与铅垂面夹角β=6°;格宾网挡墙力学参数为:γ=17.5kN/m3,φ=35°;挡墙结构填土γ=19.0kN/m3,φ=30°。按规范[3]有关要求完成相应计算后,核查格宾网结构体剪应力与压应力。大量研究表明格宾网网可增强填充石料的剪切承受力[2]。依照Mohr-Coulomb规则,可获知格宾网网参数(τ=σtanφ+c)为τ允许=σtanφ*+Cg式中σ为格宾网挡墙任一截面上的正应力,kPa;φ*为格宾网网箱之间的似内摩擦角,φ*=25rg-10;Cg为格宾网网箱之间的似凝聚力,Cg=0.03Pu-0.05,其中Pu为单位网箱中网丝的重量,正常使用的1m格室的格宾网网箱,每m3容积的网丝重量约为5.9kg/m3,故Cg=0.03Pu-0.05=0.03×5.9-0.05=0.127kg/m2。为安全起见,取Cg=12.5kPa。计算结果,抗滑移安全系数Kc=2.50>1.3,抗倾覆安全系数Ko=4.28>1.6,整体稳定性安全系数K=1.89,基底容许应力=279.37kPa<300kPa,均满足规范要求。 5、结语(1)孝子店滑坡采用双绞合六边形金属网格宾网柔性结构处治,施工顺利,竣工至今2年,历经多个雨季考验,证明效果良好,较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合。(2)有鉴于5.12汶川大地震对路基工程的严重破坏,考虑到格宾网挡墙是柔性结构,具有较好的抗震性,施工简便,造价较低,建议广大工程技术人员在支挡结构中推广应用。

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