边坡抢险反压逆作施工方法及其结构

摘要

本发明涉及边坡稳定性防治研究技术领域，涉及一种边坡抢险反压逆作施工方法及其结构。本发明提供的边坡抢险反压逆作施工方法，包括如下步骤：(1)边坡坡体几何要素的确定；边坡坡体物理力学参数的确定；(2)反压平台参数的确定；反压材料的确定；(3)采用逆作法进行施工。本发明的边坡抢险反压逆作施工方法具有施工方便、快速、安全、成本低、对坡体扰动小等优点，并且该方法可应用于公路和铁路的填方路堤、水利堤防工程、软土基坑工程以及各类边坡抢险工程中。

权利要求

1.一种边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)边坡坡体几何要素的确定；边坡坡体物理力学参数的确定；

(2)反压平台参数的确定；反压材料的确定；

反压平台参数包括反压平台的高度和宽度，反压平台的高度和宽度的确定包括以下步骤：(2.1)反压后安全系数的确定；

(2.2)反压材料的拟定；

(2.3)反压平台内摩擦角的确定；反压平台的坡度的确定；

(2.4)以确定的反压后安全系数为基准，采用反演推算法来确定反压平台的高度和宽度；采用反演推算法中分析的目标函数为：其中，m为测量点的个数，Ri为第i个测量点的边坡坡体的坡度和高度实测值与计算值之差，即残差：其中，n为反演参数的个数，i＝1，2…，n， 为第i个边坡坡体的坡度和高度测量值，ui为第i个边坡坡体的坡度和高度计算值，x1，x2，...，xn为反演参数反压平台的高度；反演计算的过程即寻找一组参数，使得F(X*)＝minF(X)；

所述反压平台的宽度与反压平台的高度采用同样的反演推算法进行计算；

拟定边坡坡体为粉质粘土，边坡坡体的内摩擦角为20°，边坡坡体的粘聚力为5kPa，反压材料拟定为临时堆积的无粘性材料，反压平台内摩擦角为20°，反压平台的坡度为45°，并根据测量的边坡坡体的坡度和高度，以反压后安全系数Fs＝1.3为基准，采用反演推算法推算反压平台的高度和宽度，其边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系见表

1；

表1 边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系表(3)采用逆作法进行施工。

2.根据权利要求1所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过测量手段确定边坡坡体的坡度和高度。

3.根据权利要求1所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过勘探、取样和实验手段确定边坡坡体的粘聚力和内摩擦角。

4.根据权利要求1所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述反压后安全系数，是根据边坡抢险工程或防治工程等级和设计工况来确定。

5.根据权利要求1所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述反压平台填筑的反压材料为粘性土、粉土、砂土或碎石土；

所述反压平台内摩擦角小于等于35°；

所述反压平台的坡度小于等于60°。

6.根据权利要求1－5任一项所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述反压平台的宽度，根据边坡坡体的土质，乘以土质系数，其中，边坡坡体为素填土时，土质系数为1.1～0.8；边坡坡体为粉质粘土时，土质系数为1.0～0.7；边坡坡体为碎石土时，土质系数为1.3～0.9。

7.根据权利要求6所述的边坡抢险反压逆作施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，依据反演推算法确定的反压平台的高度和宽度，采用逆作法进行施工，反压平台的反压密实度不小于85％，干密度不小于20KN/m3。

8.一种边坡抢险结构，其特征在于，所述边坡抢险结构通过权利要求1－7任一项所述的边坡抢险反压逆作施工方法获得，包括反压平台，所述反压平台与边坡坡体紧密接触，所述反压平台的高度与边坡坡体的高度比为1：1.2～2。

说明书

边坡抢险反压逆作施工方法及其结构

技术领域

[0001] 本发明属于边坡稳定性防治研究技术领域，涉及公路、铁路或桥梁周边边坡、水利堤防工程以及软土基坑工程边坡的抢险，具体涉及一种边坡抢险反压逆作施工方法及其结构。

背景技术

[0002] 随着近年来社会经济的迅速发展，越来越多大型工程进行修建，致使边坡出现失稳滑移等灾害的规模与频率呈现逐渐增强的趋势，已成为对人类社会安全有极大威胁与影响的地质环境灾害之一。例如，边坡(含基坑)滑移是一种常见的工程事故，常常会造成机器设备掩埋毁损，人员伤亡，大量财产损失，同时还威胁与之相邻的其它建筑物。边坡失稳出现滑移或出现失稳迹象后，及时采取快速有效的防护措施抢险，能够减小生命财产损失，防止发生事故，起到事半功倍的效果。

[0003] 现有的抢险施工方法主要采用抗滑桩、挡土墙、预应力锚杆、预应力锚索等进行边坡抢险加固，然而这些方法均需要较长时间的设计，施工周期长，强度生成期长，材料运送难，施工成本高，边坡抢险效果尚不理想，不适合边坡抢险。此外，采用削坡剪载的施工方法进行边坡抢险加固，对坡体的扰动大，容易加速坡体的滑移，也不适合边坡抢险。

[0004] 因此，研究一种准确、快速、有效的施工方法，对边坡进行抢险加固，具有重要的意义。

发明内容

[0005] 鉴于此，本发明的第一目的在于提供一种边坡抢险反压逆作施工方法，该方法具有施工方便、快速、安全、成本低、对坡体扰动小等优点，并且该方法可应用于公路和铁路的填方路堤、水利堤防工程、软土基坑工程以及各类边坡抢险工程中。

[0006] 本发明的第二目的在于提供一种边坡抢险结构，该结构加固治理效果好，容易操作，对坡体扰动小，可靠性高，并且成本低。

[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0008] 本发明提供的一种边坡抢险反压逆作施工方法，包括如下步骤：

[0009] (1)边坡坡体几何要素的确定；边坡坡体物理力学参数的确定；

[0010] (2)反压平台参数的确定；反压材料的确定；

[0011] (3)采用逆作法进行施工。

[0012] 本发明通过在边坡坡体的坡脚填方建立反压平台，即在坡脚增荷反压增加抗滑力，降低滑体重量从而降低下滑力，增大抗滑段的摩擦力或增加抗滑段的长度，进而提高边坡的稳定系数，实现快速有效、低成本的边坡抢险排危。

[0013] 作为进一步优选技术方案，所述边坡抢险反压逆作施工方法还包括施工准备；

[0014] 所述施工准备包括向施工人员做好技术和安全交底；熟悉并检查机械、设备的技术性能；选择反压材料的来源、并修建临时通道。

[0015] 具体地，施工准备包括技术准备和施工现场准备；

[0016] 1)技术准备包括：

[0017] ①组织施工人员学习、熟悉本项目的施工说明及相关规范、规程；

[0018] ②向施工人员做好技术和安全交底；

[0019] ③组织施工人员踏勘、熟悉现场；

[0020] ④熟悉并检查机械、设备的技术性能；

[0021] 2)施工现场准备包括：

[0022] ①清理现场，平整场地，对需要保护的做好相应保护措施；

[0023] ②选择反压材料的来源、并修建临时通道；

[0024] ③施工机械、现场人员及材料齐备，具备开工条件。

[0025] 作为进一步优选技术方案，所述步骤(1)中边坡坡体几何要素中通过测量手段确定边坡坡体的坡度和高度。

[0026] 本发明采用现场测量的手段来确定边坡坡体的坡度和高度，本发明中所测量的边坡坡体的坡度典型但非限制性的数值为30°、40°、50°和60°；本发明中所测量的边坡坡体的高度典型但非限制性的数值为6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。

[0027] 作为进一步优选技术方案，所述步骤(1)中边坡坡体物理力学参数中通过勘探、取样和实验手段确定边坡坡体的粘聚力和内摩擦角。

[0028] 本发明中所确定的边坡坡体的粘聚力典型但非限制性的数值为2.5kPa、5.0kPa、7.5kPa、10.0kPa、20.0kPa；本发明中所确定的边坡坡体的内摩擦角典型但非限制性的数值为15°、20°、25°、30°和35°。

[0029] 作为进一步优选技术方案，所述步骤(2)中的反压平台参数包括反压平台的高度和宽度，反压平台的高度和宽度的确定包括以下步骤：

[0030] (2.1)反压后安全系数的确定；

[0031] (2.2)反压材料的拟定；

[0032] (2.3)反压平台内摩擦角的确定；反压平台的坡度的确定；

[0033] (2.4)以确定的反压后安全系数为基准，采用反演推算法来确定反压平台的高度和宽度。

[0034] 作为进一步优选技术方案，所述反压后安全系数的确定，是根据边坡抢险工程或防治工程等级和设计工况来确定。

[0035] 具体地，根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219－2006)，按照边坡工程损坏后可能造成的破坏后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会不良影响)的严重性、坡高等因素，确定边坡工程防治等级。本发明中，根据边坡抢险工程等级和设计工况确定边坡工程安全系数取Fs＝1.3。

[0036] 作为进一步优选技术方案，所述反压平台填筑的反压材料为粘性土、粉土、砂土或碎石土；

[0037] 反压平台内摩擦角小于等于35°；

[0038] 反压平台的坡度小于等于60°。

[0039] 可选的，本发明中，反压材料拟定为临时堆积，并且为无粘性材料。

[0040] 可选的，本发明中，反压平台内摩擦角为20°～35°，进一步，内摩擦角为20°。

[0041] 可选的，本发明中，反压平台的坡度为45°～60°，进一步，坡度为45°。

[0042] 作为进一步优选技术方案，采用反演推算法中分析的目标函数为：

[0043]

[0044] 其中，m为测量点的个数，Ri为第i个测量点的边坡坡体的坡度和高度实测值与计算值之差，即残差：

[0045]

[0046] 其中，n为反演参数的个数，i＝1，2...，n， 为第i个边坡坡体的坡度和高度测量值，ui为第i个边坡坡体的坡度和高度计算值，x1，x2，...，xn为反演参数反压平台的高度；反演计算的过程即寻找一组参数，使得F(X*)＝minF(X)；

[0047] 同理，所述反压平台的宽度与反压平台的高度采用同样的反演推算法进行计算。

[0048] 具体地，本发明中，拟定边坡坡体为粉质粘土，边坡坡体的内摩擦角为20°，边坡坡体的粘聚力为5kPa，反压材料拟定为临时堆积的无粘性材料，反压平台内摩擦角为20°，反压平台的坡度为45°，并根据测量的边坡坡体的坡度和高度，以反压后安全系数Fs＝1.3为基准，采用反演推算法推算反压平台的高度和宽度，其边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系见表1。

[0049] 表1边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系表

[0050]

[0051]

[0052] 作为进一步优选技术方案，所述反压平台的宽度，根据边坡坡体的土质，乘以土质系数，其中，边坡坡体为素填土时，土质系数为1.1～0.8；边坡坡体为粉质粘土时，土质系数为1.0～0.7；边坡坡体为碎石土时，土质系数为1.3～0.9。

[0053] 在工程应用中，表1中反压平台的宽度，根据边坡坡体的土质，乘以土质系数，具体地，边坡坡体的土质与土质系数的关系见表2。

[0054] 表2边坡坡体的土质与土质系数的关系表

[0055]土质类别 素填土 粉质粘土 碎石土
土质系数 1.1 1.0 0.9

[0056] 作为进一步优选技术方案，所述步骤(3)中，依据反演推算法确定的反压平台的高度和宽度，采用逆作法进行施工，反压平台的反压密实度不小于85％，干密度不小于20KN/m3。

[0057] 具体地，逆作法施工的原理是，将常规的地下结构施工方法(顺作法)的次序颠倒过来，先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。

[0058] 相对于传统的顺作法施工，采用逆作法施工，具有能够控制基坑或边坡变形，施工工期短，减少材料浪费，文明施工，并且克服施工场地狭小等优点。逆作法施工可以地下、地上同时施工，充分利用空间，加快施工进度，缩短工程的总工期；受力良好合理，基坑变形小，对周围相邻建筑物、道路等影响也小；并且施工受外界气候条件影响小，施工安全，可节约资源，降低能耗，具有明显的经济效益。

[0059] 根据本发明的另一方面，本发明还提供一种边坡抢险结构，所述边坡抢险结构通过前述的任一项边坡抢险反压逆作施工方法获得，包括反压平台，所述反压平台与边坡坡体紧密接触，所述反压平台的高度与边坡坡体的高度比为1：1.2～2。

[0060] 具体地，所述边坡抢险结构包括反压平台，所述反压平台沿着边坡坡体的坡脚向上延伸，且所述反压平台的后侧面与边坡坡体紧密接触，所述反压平台的前侧面为自由端面，所述反压平台的上端面与水平面相平；

[0061] 所述反压平台的坡比为1：0.65～1.5，所述反压平台的宽度为2.0m～12.0m，所述反压平台的高度与边坡坡体的高度比为1：1.2～2。

[0062] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0063] 本发明提供的边坡抢险反压逆作施工方法，具有对边坡坡体扰动小、同时对周围建筑物扰动小、施工方便快捷、安全、经济等优点，采用了一种快速、简单有效且成本低的施工方法来提高边坡的稳定性，具有巨大的经济、社会效益和广阔的发展应用前景。

[0064] 本发明建立了边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系表，方便施工人员抢险时参照该表快速组织坡脚反压施工，利用反压平台的重力和粘聚力，阻止边坡滑移，提高边坡的稳定系数；即不用经过设计环节，可以马上抢险施工，并且合理抢险。本发明施工工艺简单，方便操作，采用的机械设备较为普遍，施工速度快，适合边坡、基坑等的抢险。

[0065] 本发明提供的边坡抢险结构，受力合理，加固治理效果好，减小了对边坡坡体扰动和对环境的影响，可靠性高，并且成本低。

附图说明

[0066] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0067] 图1为本发明实施例提供的边坡抢险反压逆作施工方法的工艺流程图；

[0068] 图2为本发明实施例提供的确定反压平台参数的流程图；

[0069] 图3为本发明实施例提供的边坡抢险结构示意图；

[0070] 图4为本发明实施例提供的另一种边坡抢险结构示意图。

[0071] 图标：100－边坡坡体；200－反压平台；300－基坑；

[0072] H－边坡坡体的高度；α－边坡坡体的坡度；h－反压平台的高度；W－反压平台的宽度；β－反压平台的坡度。

具体实施方式

[0073] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0074] 下面将结合实施例和附图对本发明做进一步详细的说明。

[0075] 实施例

[0076] 本实施例中，在分析边坡破坏原因及潜在破坏模式的基础上，采用反压逆作法对边坡进行抢险加固，并为同类工程事故抢险提供有益的借鉴。

[0077] 如图1－图4所示，本实施例提供一种边坡抢险反压逆作施工方法，具体包括以下步骤：

[0078] 第一步：施工准备

[0079] 向施工人员做好技术和安全交底；熟悉并检查机械、设备的技术性能；清理现场，平整场地，对需要保护的做好相应保护措施；选择反压材料的来源、并修建临时通道。

[0080] 第二步：确定边坡坡体100几何要素

[0081] 在待边坡抢险治理区域内测量边坡坡体100几何要素，确定边坡坡体的坡度α和边坡坡体的高度H。

[0082] 本实施例中，测量的边坡坡体的坡度α分别为30°、40°、50°和60°；测量的边坡坡体的高度H分别为6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m和20m。

[0083] 第三步：确定边坡坡体100物理力学参数

[0084] 通过勘探、取样和实验手段确定边坡坡体100的粘聚力和内摩擦角。

[0085] 本实施例中，边坡坡体100为粉质粘土，边坡坡体100的内摩擦角为20°，边坡坡体100的粘聚力为5kPa。

[0086] 第四步：确定反压平台200参数

[0087] 具体地，1)确定反压后安全系数

[0088] 根据边坡抢险工程或防治工程等级和设计工况来确定反压后安全系数，本实施例中，安全系数Fs取1.3。

[0089] 2)拟定反压材料

[0090] 本实施例中，反压材料拟定为临时堆积，并且为无粘性材料。

[0091] 3)确定反压平台200内摩擦角

[0092] 本实施例中，反压平台200内摩擦角为20°。

[0093] 4)确定反压平台的坡度

[0094] 本实施例中，反压平台的坡度β为45。

[0095] 5)采用反演推算法来确定反压平台的高度h和反压平台的宽度W

[0096] 以反压后安全系数Fs为1.3为基准，采用反演推算法确定反压平台的高度h和反压平台的宽度W。

[0097] 具体地，本实施例中，拟定边坡坡体100为粉质粘土，边坡坡体100的内摩擦角为20°，边坡坡体100的粘聚力为5kPa，反压材料拟定为临时堆积的无粘性材料，反压平台200内摩擦角为20°，反压平台的坡度β为45°，并根据测量的边坡坡体的坡度α和边坡坡体的高度H，以反压后安全系数Fs＝1.3为基准，采用反演推算法推算反压平台的高度h和反压平台的宽度W，其边坡坡体的坡度和高度与反压平台的高度和宽度的关系见表1。

[0098] 在工程应用中，表1中反压平台的宽度W，根据边坡坡体100的土质，乘以土质系数，具体地，边坡坡体100的土质与土质系数的关系见表2。

[0099] 进一步地，本实施例提供的边坡抢险结构，包括反压平台200，反压平台200沿着边坡坡体100的坡脚向上延伸，且反压平台200的后侧面与边坡坡体100紧密接触，反压平台200的前侧面为自由端面，反压平台200的上端面与水平面相平；反压平台的坡比为1：0.65～1.5，反压平台的宽度为2.0m～12.0m，反压平台的高度与边坡坡体的高度比为1：1.2～2。

[0100] 进一步地，本实施例提供的边坡抢险结构，还包括基坑300，在基坑300的底部设置有反压平台200。

[0101] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。