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使地質災害防治工程“延年益壽”的修復技術

發布時間:2019-04-22 17:02:42  作者:石勝偉 蔡強 張勇 周云濤  來源:中國礦業報  瀏覽次數:

    隨著地質災害的增多,國內外地質災害防治工程也大量涌現。技術人員慢慢發現,現有地質災害防治工程受到材料、施工、受力變化及地質環境等因素的影響,有些工程產生缺陷甚至破壞失效。如果針對局部變形受損的情況,通過修復加固技術恢復到防治工程設計要求,而不是拆除后重建,將大大節省地質災害搶險治理的時間和建設成本,同時延長工程使用壽命。基于此,中國地質調查局探礦工藝研究所通過承擔的國土資源部公益性行業專項“地質災害防治工程缺陷修復加固技術裝備研發”,研發了抗滑擋墻、抗滑樁、格構工程、預應力錨索工程和泥石流攔砂壩修復技術,保障治理工程的長治久安,為人民生命財產保駕護航。

    抗滑支擋工程修復技術

    抗滑樁和抗滑擋墻作為最常見的兩類支擋抗滑結構物,廣泛應用于滑坡治理及穩定邊坡的工程中。針對抗滑擋墻傾覆變形破壞缺陷,通過在抗滑擋墻外側施加預應力框格梁+錨索的復合措施修復;針對懸臂式抗滑樁傾倒變形破壞缺陷,通過在樁體上部施加預應力錨索限制樁體位移。

    格構工程修復技術

    隨著工程荷載的增加和時間的推移,格構工程中梁體變形開裂成為工程中較為普遍的現象和病害,影響到工程安全性能,傳統技術很難保證工程修復后不繼續破壞。針對格構梁體變形開裂的病害,碳纖維布和植筋增加截面技術是行之有效的手段。碳纖維布加固技術是采用配套粘結樹脂,將碳纖維布粘貼于混凝土表面,形成一個新的復合體,使碳纖維布與原有鋼筋混凝土共同受力,提高格構的抗彎或抗剪強度。植筋增大截面技術是指采用增大格構截面面積,植入較短的鋼筋在其原有構件上,以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法。兩種方法均具有施工方便、重量輕、整體性強和快速修復等優點,減輕對原有結構構件的損傷,也減少了加固改造工程的工程量。

 

泥石流攔砂壩下防沖加固技術原理示意圖

 

    預應力錨索工程修復技術

    預應力錨索施工完畢后,錨索體埋入巖(土)體中,出露部分僅為外錨頭(外錨具及外露的鋼絞線),根據巖土錨固工程預應力錨索施工規范要求,錨索施工完畢后,外錨具外露的鋼絞線長度不小于10cm;目前我國已施工完畢的預應力錨索工程部分存在外錨具外露鋼絞線長度小于10cm的情況,有些甚至小于5cm,而現有的補償張拉工具難以實現較短錨索的預應力張拉。針對國內預應力錨索工程現狀,自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所研制了五孔、七孔、十二孔規格的卡瓦型固定式預應力損失補償張拉工具。該工具主要由卡瓦、卡瓦缽、卡瓦缽連接器、連接錨具、連接鋼絞線、工具錨、測力傳感器和撐足等組成,為一套楔形夾持裝置,夾持外錨具,通過空心千斤頂與楔形夾持工具來對固定式外錨具進行張拉與調節,實現預應力損失的重新補償張拉。

    預應力損失補償張拉工具部件

    傳統錨具施加預應力結束后,無法進行預應力的調節,而對于滑坡防治工程,在受到降雨、人工開挖、地震等因素影響,常造成預應力損失或超載現象。基于此問題,自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所研制了五孔、七孔、十二孔錨索預應力的單、雙向調節錨具。該預應力調節錨具由可調式錨具、連接器、半合鋼墊片、撐足組成,可實現錨索預應力的單、雙向調節,單向調節位移可達到10cm;雙向調節則既能進行預應力補償,也可以在錨索超載時卸載,調節位移可達到20cm。

    預應力損失補償張拉工具、預應力調節錨具和抗滑樁預應力錨索修復加固技術,在國道318的二郎山1#滑坡恢復治理工程中進行了示范應用,保障了公路的正常安全運營,得到了地方政府主管部門的肯定,并取得了應用證明。

    泥石流攔沙壩防沖修復技術

    泥石流攔砂壩在巨礫沖撞和流體沖刷作用下,導致壩下防沖設施逐漸損毀失效,而溝道溯源對沖刷坑上游的侵蝕加劇了破壞進程,造成基礎懸空而導致主壩失穩,傳統泥石流壩下防沖技術通常是提高防沖設施的抗沖性能,但仍存在長期沖刷導致壩基掏蝕重演。基于此,通過在攔砂壩基礎前緣部位布設小口徑鋼管樁(直徑150mm~200mm),提高攔砂壩壩下巖土體耐沖刷強度,最大限度降低過壩泥石流對鋼管樁樁頂的直接沖擊破壞,防止壩基范圍內的地基土被過壩泥石流沖刷或溯源侵蝕,實現壩下防沖刷的長久性修復。該技術在綿竹雍家溝泥石流攔砂壩修復工程中進行了應用示范,防止了泥石流的溯源侵蝕破壞,保障了攔砂壩的正常安全運行,得到了地方政府主管部門的肯定。

    以上研究成果將為地方政府有關部門、地質災害領域科研院所等單位,以及地質災害防治等基礎資料應用的地質機構提供理論及技術支撐,有效掌控與控制地質災害帶來的危害,減輕地質災害對環境的破壞,也將推動地質災害防治工程健康診斷技術方法和裝備研發的發展。□

 

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