【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利水电工程施工领域，具体为一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法。
技术介绍
1、渠道边坡与一般的公路、铁路路堑边坡相比，存在永久过水断面的特殊性，常年处在动水的冲刷和浸泡作用下，加之大量的节理、裂隙、软弱夹层等不连续面存在于岩体内部，这些结构面破坏了边坡岩体的整体性、降低了边坡岩体的强度及抵抗变形能力，加深了渠道边坡的失稳风险。渠道边壁剥蚀下来的泥沙经渠道内水流搬运沿程易发生淤积，严重的导致渠底抬高，渠宽增加，影响到渠道引水能力和安全运用。
2、在实际工程中，由于渠道工程跨度长，开挖揭露出来的岩土体常常存在未探明的软弱夹层、断层破碎带等不利地质条件，极易造成边坡失稳。目前提高渠道边坡抗滑稳定性的工程措施主要有削坡减载、喷锚支护、抗滑桩施工、混凝土贴坡护面、挡墙施工等。由于渠道边坡坡脚受到渠道过水断面水力学条件限制，坡顶又常常受到征地线控制，导致实际工程中常常难以进行削坡施工和挡墙增设施工。如遇到大型的软弱夹层等较差的地质条件，采用简单的挂网加锚杆的支护措施远远不够，此时多采用抗滑桩施工或采用混凝土的换填施工。
3、在常见的渠道边坡加固施工方法里，换填法具有施工简单、工期短、见效快的优点，其局限性在于大面积换填时，由于开挖作业范围大，采用台阶法开挖需要大量临时支撑，成本较高，且对环境影响较大；而抗滑桩具有抗滑能力强，对滑体稳定性扰动小，桩位置灵活等优点，但抗滑桩的抗滑效果容易受到地质条件的限制，在裂隙、软弱夹层发育地层，其施工质量会大大折扣，仅采用抗滑桩可能无法满足抗滑稳定要求。为此
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对渠道边坡开挖受限、换填工作量大、施工经济性的问题，提供一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，通过综合考虑换填和抗滑桩组合施工，在保障渠道边坡稳定性及坡顶、坡脚线满足规范要求的前提下，寻优计算得到换填施工范围与抗滑桩设计的最佳匹配值。
2、为了解决上述问题，采用以下技术方案：一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，施工方法如下：
3、s1：依据渠道边坡的设计资料，选取渠道边坡典型横断面并确定其几何尺寸；
4、s2：依据地质资料，确定s1所述渠道边坡典型横断面的主要岩土体、软弱夹层的分布及物理力学参数；
5、s3：利用有限元分析软件建立渠道边坡典型横断面的分析模型，采用强度折减法计算渠道边坡典型横断面的分析模型的安全系数；
6、强度折减法公式如下：
7、
8、其中，ci为初始粘聚力，为初始内摩擦角，c为新的粘聚力，为新的内摩擦角，k为强度折减系数；
9、不断试算折减系数k，将折减后的粘聚力和内摩擦角代入渠道边坡典型横断面的分析模型进行重复计算，直到渠道边坡典型横断面的分析模型达到临界破坏状态，此时的折减系数k就是渠道边坡的安全系数f；
10、s4：将步骤s3计算得到渠道边坡的安全系数f云图进行分析，安全系数f小于(设计单位依据规范提供的)安全系数设计值f0的坡体为潜在滑移体，f＝f0为潜在滑移面，确定滑移体的分布范围；
11、s5：引入混凝土换填比例系数λ和抗滑桩承载系数η，且λ+η＝1；
12、混凝土换填面积为λ×a；λ＝1时，仅进行混凝土换填施工可满足抗滑稳定要求；
13、抗滑桩桩长为η1×l、抗滑桩桩径η2×d，其中η1为抗滑桩桩长承载系数，η2为抗滑桩桩径承载系数，抗滑桩承载系数η＝αη1＝βη2，α、β为折算系数；η＝1时，仅进行抗滑桩施工可满足抗滑稳定要求；
14、将混凝土换填比例系数λ从1至0递减、抗滑桩承载系数η从0至1递增进行组合施工，采用强度折减法重新计算不同组合渠道边坡典型横断面的分析模型的安全系数；
15、s6：将步骤s5的计算结果汇总形成安全系数表，根据施工现场的实际情况，确定混凝土换填比例系数λ和抗滑桩承载系数η，即换填面积与抗滑桩结构形式的最优关系。
16、进一步的，所述s1中渠道边坡典型横断面的几何尺寸，包括：边坡坡度、软弱夹层与渠道边坡的倾角、坡顶高程、坡底高程、马道宽度、马道高程。
17、进一步的，所述s2中渠道边坡典型横断面的主要岩土体物理力学参数，包括：边坡各地层以及软弱夹层层面的弹性模量、抗剪断摩擦系数、内部抗剪断黏聚力。
18、进一步的，所述s4中滑移带的分布范围的确定，即假设以小于设计安全系数的最深滑移线与边坡坡面形成的包络区域为最大滑移体分布范围，且认为部分处在滑移体分布范围但结果大于设计安全系数的边坡块体仍会发生滑动。
19、进一步的，所述s5中将混凝土换填比例系数λ从1至0递减、抗滑桩承载系数η从0至1递增进行组合施工，采用强度折减法重新计算不同组合渠道边坡典型横断面的分析模型的安全系数；具体为：
20、混凝土换填比例系数λ从1至0递减表示换填面积逐渐减小，抗滑桩承载系数η从0至1递增表示桩长逐渐增加，每次递减或递增的值为δξ，混凝土换填比例系数λ、抗滑桩承载系数η选值呈现为两边稀疏、中间密集的规律，具体取值参考下面表格：
21、 换填比例λ 1 1-δξ 1-2δξ ……………… 0 抗滑桩承载系数η 0 0+δξ 0+2δξ ……………… 1 计算安全系数f <![cdata[f<sub>1</sub>]]> <![cdata[f<sub>2</sub>]]> <![cdata[f<sub>3</sub>]]> ……………… 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：施工方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S1中渠道边坡典型横断面的几何尺寸，包括：边坡坡度、软弱夹层与渠道边坡的倾角、坡顶高程、坡底高程、马道宽度、马道高程。
3.根据权利要求2所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S2中渠道边坡典型横断面的主要岩土体物理力学参数，包括：边坡各地层以及软弱夹层层面的弹性模量、抗剪断摩擦系数、内部抗剪断黏聚力。
4.根据权利要求3所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S4中滑移带的分布范围的确定，即假设以小于设计安全系数的最深滑移线与边坡坡面形成的包络区域为最大滑移体分布范围，且认为部分处在滑移体分布范围但结果大于设计安全系数的边坡块体仍会发生滑动。
5.根据权利要求4所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S5中将混凝土换填比例系数λ从1至0递减、抗滑桩承载系数η从0至1递增进行组合施工，采
6.根据权利要求5所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S6中施工现场的实际情况，主要包括混凝土换填范围的可行性及难度、抗滑桩结构形式、实施的经济性；抗滑桩的结构形式选择要根据施工机械、场地面积综合选择，常用的抗滑桩类型包括，混凝土灌注桩、钢管桩、搅拌桩和高喷桩。
7.根据权利要求6所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S6中混凝土换填比例系数λ与抗滑桩承载系数η的关系为反比关系，即换填比例系数越大，抗滑桩承载系数越小。
8.根据权利要求7所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述S6中采用换填或抗滑桩即可满足安全稳定系数时，根据经济性选择仅实施其中一项。
...【技术特征摘要】
1.一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：施工方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述s1中渠道边坡典型横断面的几何尺寸，包括：边坡坡度、软弱夹层与渠道边坡的倾角、坡顶高程、坡底高程、马道宽度、马道高程。
3.根据权利要求2所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述s2中渠道边坡典型横断面的主要岩土体物理力学参数，包括：边坡各地层以及软弱夹层层面的弹性模量、抗剪断摩擦系数、内部抗剪断黏聚力。
4.根据权利要求3所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组合的施工方法，其特征在于：所述s4中滑移带的分布范围的确定，即假设以小于设计安全系数的最深滑移线与边坡坡面形成的包络区域为最大滑移体分布范围，且认为部分处在滑移体分布范围但结果大于设计安全系数的边坡块体仍会发生滑动。
5.根据权利要求4所述的一种渠道边坡混凝土换填和抗滑桩组...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘达，胡俊浩，高江林，胡松涛，于怀昌，陈从新，郭洪有，陈芳，张冬，
申请(专利权)人：江西省水利科学院江西省大坝安全管理中心，江西省水资源管理中心，
类型：发明
国别省市：
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