本發(fā)明屬于邊坡穩(wěn)定性防治研究
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及公路、鐵路或橋梁周邊邊坡、水利堤防工程以及軟土基坑工程邊坡的搶險，具體涉及一種邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法及其結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：隨著近年來社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，越來越多大型工程進行修建，致使邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)滑移等災(zāi)害的規(guī)模與頻率呈現(xiàn)逐漸增強的趨勢，已成為對人類社會安全有極大威脅與影響的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害之一。例如，邊坡(含基坑)滑移是一種常見的工程事故，常常會造成機器設(shè)備掩埋毀損，人員傷亡，大量財產(chǎn)損失，同時還威脅與之相鄰的其它建筑物。邊坡失穩(wěn)出現(xiàn)滑移或出現(xiàn)失穩(wěn)跡象后，及時采取快速有效的防護措施搶險，能夠減小生命財產(chǎn)損失，防止發(fā)生事故，起到事半功倍的效果?，F(xiàn)有的搶險施工方法主要采用抗滑樁、擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索等進行邊坡?lián)岆U加固，然而這些方法均需要較長時間的設(shè)計，施工周期長，強度生成期長，材料運送難，施工成本高，邊坡?lián)岆U效果尚不理想，不適合邊坡?lián)岆U。此外，采用削坡剪載的施工方法進行邊坡?lián)岆U加固，對坡體的擾動大，容易加速坡體的滑移，也不適合邊坡?lián)岆U。因此，研究一種準確、快速、有效的施工方法，對邊坡進行搶險加固，具有重要的意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：鑒于此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法，該方法具有施工方便、快速、安全、成本低、對坡體擾動小等優(yōu)點，并且該方法可應(yīng)用于公路和鐵路的填方路堤、水利堤防工程、軟土基坑工程以及各類邊坡?lián)岆U工程中。本發(fā)明的第二目的在于提供一種邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)加固治理效果好，容易操作，對坡體擾動小，可靠性高，并且成本低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：本發(fā)明提供的一種邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法，包括如下步驟：(1)邊坡坡體幾何要素的確定；邊坡坡體物理力學參數(shù)的確定；(2)反壓平臺參數(shù)的確定；反壓材料的確定；(3)采用逆作法進行施工。本發(fā)明通過在邊坡坡體的坡腳填方建立反壓平臺，即在坡腳增荷反壓增加抗滑力，降低滑體重量從而降低下滑力，增大抗滑段的摩擦力或增加抗滑段的長度，進而提高邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，實現(xiàn)快速有效、低成本的邊坡?lián)岆U排危。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法還包括施工準備；所述施工準備包括向施工人員做好技術(shù)和安全交底；熟悉并檢查機械、設(shè)備的技術(shù)性能；選擇反壓材料的來源、并修建臨時通道。具體地，施工準備包括技術(shù)準備和施工現(xiàn)場準備；1)技術(shù)準備包括：①組織施工人員學習、熟悉本項目的施工說明及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程；②向施工人員做好技術(shù)和安全交底；③組織施工人員踏勘、熟悉現(xiàn)場；④熟悉并檢查機械、設(shè)備的技術(shù)性能；2)施工現(xiàn)場準備包括：①清理現(xiàn)場，平整場地，對需要保護的做好相應(yīng)保護措施；②選擇反壓材料的來源、并修建臨時通道；③施工機械、現(xiàn)場人員及材料齊備，具備開工條件。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(1)中邊坡坡體幾何要素中通過測量手段確定邊坡坡體的坡度和高度。本發(fā)明采用現(xiàn)場測量的手來確定邊坡坡體的坡度和高度，本發(fā)明中所測量的邊坡坡體的坡度典型但非限制性的數(shù)值為30°、40°、50°和60°；本發(fā)明中所測量的邊坡坡體的高度典型但非限制性的數(shù)值為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(1)中邊坡坡體物理力學參數(shù)中通過勘探、取樣和實驗手段確定邊坡坡體的粘聚力和內(nèi)摩擦角。本發(fā)明中所確定的邊坡坡體的粘聚力典型但非限制性的數(shù)值為2.5kPa、5.0kPa、7.5kPa、10.0kPa、20.0kPa；本發(fā)明中所確定的邊坡坡體的內(nèi)摩擦角典型但非限制性的數(shù)值為15°、20°、25°、30°和35°。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(2)中的反壓平臺參數(shù)包括反壓平臺的高度和寬度，反壓平臺的高度和寬度的確定包括以下步驟：(2.1)反壓后安全系數(shù)的確定；(2.2)反壓材料的擬定；(2.3)反壓平臺內(nèi)摩擦角的確定；反壓平臺的坡度的確定；(2.4)以確定的反壓后安全系數(shù)為基準，采用反演推算法來確定反壓平臺的高度和寬度。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述反壓后安全系數(shù)的確定，是根據(jù)邊坡?lián)岆U工程或防治工程等級和設(shè)計工況來確定。具體地，根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219－2006)，按照邊坡工程損壞后可能造成的破壞后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會不良影響)的嚴重性、坡高等因素，確定邊坡工程防治等級。本發(fā)明中，根據(jù)邊坡?lián)岆U工程等級和設(shè)計工況確定邊坡工程安全系數(shù)取Fs＝1.3。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述反壓平臺填筑的反壓材料為粘性土、填土、粉土、砂土或碎石土；反壓平臺內(nèi)摩擦角小于等于35°；反壓平臺的坡度小于等于60°?？蛇x的，本發(fā)明中，反壓材料擬定為臨時堆積，并且為無粘性材料?？蛇x的，本發(fā)明中，反壓平臺內(nèi)摩擦角為20°～35°，進一步，內(nèi)摩擦角為20°?？蛇x的，本發(fā)明中，反壓平臺的坡度為45°～60°，進一步，坡度為45°。作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，采用反演推算法中分析的目標函數(shù)為：其中，m為測量點的個數(shù)，Ri為第i個測量點的邊坡坡體的坡度和高度實測值與計算值之差，即殘差：其中，n為反演參數(shù)的個數(shù)，i＝1，2…，n，為第i個邊坡坡體的坡度和高度測量值，ui為第i個邊坡坡體的坡度和高度計算值，x1，x2，...，xn為反演參數(shù)反壓平臺的高度；反演計算的過程即尋找一組參數(shù)，使得F(X*)＝minF(X)；同理，所述反壓平臺的寬度與反壓平臺的高度采用同樣的反演推算法進行計算。具體地，本發(fā)明中，擬定邊坡坡體為粉質(zhì)粘土，邊坡坡體的內(nèi)摩擦角為20°，邊坡坡體的粘聚力為5kPa，反壓材料擬定為臨時堆積的無粘性材料，反壓平臺內(nèi)摩擦角為20°，反壓平臺的坡度為45°，并根據(jù)測量的邊坡坡體的坡度和高度，以反壓后安全系數(shù)Fs＝1.3為基準，采用反演推算法推算反壓平臺的高度和寬度，其邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關(guān)系見表1。表1邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關(guān)系表作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述反壓平臺的寬度，根據(jù)邊坡坡體的土質(zhì)，乘以土質(zhì)系數(shù)，其中，邊坡坡體為素填土時，土質(zhì)系數(shù)為1.1～0.8；邊坡坡體為粉質(zhì)粘土時，土質(zhì)系數(shù)為1.0～0.7；邊坡坡體為碎石土時，土質(zhì)系數(shù)為1.3～0.9。在工程應(yīng)用中，表1中反壓平臺的寬度，根據(jù)邊坡坡體的土質(zhì)，乘以土質(zhì)系數(shù)，具體地，邊坡坡體的土質(zhì)與土質(zhì)系數(shù)的關(guān)系見表2。表2邊坡坡體的土質(zhì)與土質(zhì)系數(shù)的關(guān)系表土質(zhì)類別素填土粉質(zhì)粘土碎石土土質(zhì)系數(shù)1.11.00.9作為進一步優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(3)中，依據(jù)反演推算法確定的反壓平臺的高度和寬度，采用逆作法進行施工，反壓平臺的反壓密實度不小于85％，干密度不小于20KN/m3。具體地，逆作法施工的原理是，將常規(guī)的地下結(jié)構(gòu)施工方法(順作法)的次序顛倒過來，先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續(xù)墻或其他支護結(jié)構(gòu)，同時建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結(jié)構(gòu)，作為地下連續(xù)墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底。相對于傳統(tǒng)的順作法施工，采用逆作法施工，具有能夠控制基坑或邊坡變形，施工工期短，減少材料浪費，文明施工，并且克服施工場地狹小等優(yōu)點。逆作法施工可以地下、地上同時施工，充分利用空間，加快施工進度，縮短工程的總工期；受力良好合理，基坑變形小，對周圍相鄰建筑物、道路等影響也??；并且施工受外界氣候條件影響小，施工安全，可節(jié)約資源，降低能耗，具有明顯的經(jīng)濟效益。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)，所述邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)通過前述的任一項邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法獲得，包括反壓平臺，所述反壓平臺與邊坡坡體緊密接觸，所述反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。具體地，所述邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)包括反壓平臺，所述反壓平臺沿著邊坡坡體的坡腳向上延伸，且所述反壓平臺的后側(cè)面與邊坡坡體緊密接觸，所述反壓平臺的前側(cè)面為自由端面，所述反壓平臺的上端面與水平面相平；所述反壓平臺的坡比為1：0.65～1.5，所述反壓平臺的寬度為2.0m～12.0m，所述反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法，具有對邊坡坡體擾動小、同時對周圍建筑物擾動小、施工方便快捷、安全、經(jīng)濟等優(yōu)點，采用了一種快速、簡單有效且成本低的施工方法來提高邊坡的穩(wěn)定性，具有巨大的經(jīng)濟、社會效益和廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。本發(fā)明建立了邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關(guān)系表，方便施工人員搶險時參照該表快速組織坡腳反壓施工，利用反壓平臺的重力和粘聚力，阻止邊坡滑移，提高邊坡的穩(wěn)定系數(shù)；即不用經(jīng)過設(shè)計環(huán)節(jié)，可以馬上搶險施工，并且合理搶險。本發(fā)明施工工藝簡單，方便操作，采用的機械設(shè)備較為普遍，施工速度快，適合邊坡、基坑等的搶險。本發(fā)明提供的邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)，受力合理，加固治理效果好，減小了對邊坡坡體擾動和對環(huán)境的影響，可靠性高，并且成本低。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的確定反壓平臺參數(shù)的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)示意圖。圖標：100－邊坡坡體；200－反壓平臺；300－基坑；H－邊坡坡體的高度；α－邊坡坡體的坡度；h－反壓平臺的高度；W－反壓平臺的寬度；β－反壓平臺的坡度。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。實施例本實施例中，在分析邊坡破壞原因及潛在破壞模式的基礎(chǔ)上，采用反壓逆作法對邊坡進行搶險加固，并為同類工程事故搶險提供有益的借鑒。如圖1－圖4所示，本實施例提供一種邊坡?lián)岆U反壓逆作施工方法，具體包括以下步驟：第一步：施工準備向施工人員做好技術(shù)和安全交底；熟悉并檢查機械、設(shè)備的技術(shù)性能；清理現(xiàn)場，平整場地，對需要保護的做好相應(yīng)保護措施；選擇反壓材料的來源、并修建臨時通道。第二步：確定邊坡坡體100幾何要素在待邊坡?lián)岆U治理區(qū)域內(nèi)測量邊坡坡體100幾何要素，確定邊坡坡體的坡度α和邊坡坡體的高度H。本實施例中，測量的邊坡坡體的坡度α分別為30°、40°、50°和60°；測量的邊坡坡體的高度H分別為6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。第三步：確定邊坡坡體100物理力學參數(shù)通過勘探、取樣和實驗手段確定邊坡坡體100的粘聚力和內(nèi)摩擦角。本實施例中，邊坡坡體100為粉質(zhì)粘土，邊坡坡體100的內(nèi)摩擦角為20°，邊坡坡體100的粘聚力為5kPa。第四步：確定反壓平臺200參數(shù)具體地，1)確定反壓后安全系數(shù)根據(jù)邊坡?lián)岆U工程或防治工程等級和設(shè)計工況來確定反壓后安全系數(shù)，本實施例中，安全系數(shù)Fs取1.3。2)擬定反壓材料本實施例中，反壓材料擬定為臨時堆積，并且為無粘性材料。3)確定反壓平臺200內(nèi)摩擦角本實施例中，反壓平臺200內(nèi)摩擦角為20°。4)確定反壓平臺的坡度本實施例中，反壓平臺的坡度β為45。5)采用反演推算法來確定反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W以反壓后安全系數(shù)安全系數(shù)Fs為1.3為基準，采用反演推算法確定反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W。具體地，本實施例中，擬定邊坡坡體100為粉質(zhì)粘土，邊坡坡體100的內(nèi)摩擦角為20°，邊坡坡體100的粘聚力為5kPa，反壓材料擬定為臨時堆積的無粘性材料，反壓平臺200內(nèi)摩擦角為20°，反壓平臺的坡度β為45°，并根據(jù)測量的邊坡坡體的坡度α和邊坡坡體的高度H，以反壓后安全系數(shù)Fs＝1.3為基準，采用反演推算法推算反壓平臺的高度h和反壓平臺的寬度W，其邊坡坡體的坡度和高度與反壓平臺的高度和寬度的關(guān)系見表1。在工程應(yīng)用中，表1中反壓平臺的寬度W，根據(jù)邊坡坡體100的土質(zhì)，乘以土質(zhì)系數(shù)，具體地，邊坡坡體100的土質(zhì)與土質(zhì)系數(shù)的關(guān)系見表2。進一步地，本實施例提供的邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)，包括反壓平臺200，反壓平臺200沿著邊坡坡體100的坡腳向上延伸，且反壓平臺200的后側(cè)面與邊坡坡體100緊密接觸，反壓平臺200的前側(cè)面為自由端面，反壓平臺200的上端面與水平面相平；反壓平臺的坡比為1：0.65～1.5，反壓平臺的寬度為2.0m～12.0m，反壓平臺的高度與邊坡坡體的高度比為1：1.2～2。進一步地，本實施例提供的邊坡?lián)岆U結(jié)構(gòu)，還包括基坑300，在基坑300的底部設(shè)置有反壓平臺200。最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。當前第1頁1 2 3