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使地质灾害防治工程“延年益寿”的修复技术

发布时间:2019年04月22日
来源:中国矿业报(2019-04-22) 作者:石胜伟,蔡强,张勇,等

随着地质灾害的增多,国内外地质灾害防治工程也大量涌现。技术人员慢慢发现,现有地质灾害防治工程受到材料、施工、受力变化及地质环境等因素的影响,有些工程产生缺陷甚至破坏失效。如果针对局部变形受损的情况,通过修复加固技术恢复到防治工程设计要求,而不是拆除后重建,将大大节省地质灾害抢险治理的时间和建设成本,同时延长工程使用寿命。基于此,中国地质调查局探矿工艺研究所通过承担的国土资源部公益性行业专项“地质灾害防治工程缺陷修复加固技术装备研发”,研发了抗滑挡墙、抗滑桩、格构工程、预应力锚索工程和泥石流拦砂坝修复技术,保障治理工程的长治久安,为人民生命财产保驾护航。

抗滑支挡工程修复技术

抗滑桩和抗滑挡墙作为最常见的两类支挡抗滑结构物,广泛应用于滑坡治理及稳定边坡的工程中。针对抗滑挡墙倾覆变形破坏缺陷,通过在抗滑挡墙外侧施加预应力框格梁+锚索的复合措施修复;针对悬臂式抗滑桩倾倒变形破坏缺陷,通过在桩体上部施加预应力锚索限制桩体位移。

格构工程修复技术

随着工程荷载的增加和时间的推移,格构工程中梁体变形开裂成为工程中较为普遍的现象和病害,影响到工程安全性能,传统技术很难保证工程修复后不继续破坏。针对格构梁体变形开裂的病害,碳纤维布和植筋增加截面技术是行之有效的手段。碳纤维布加固技术是采用配套粘结树脂,将碳纤维布粘贴于混凝土表面,形成一个新的复合体,使碳纤维布与原有钢筋混凝土共同受力,提高格构的抗弯或抗剪强度。植筋增大截面技术是指采用增大格构截面面积,植入较短的钢筋在其原有构件上,以提高其承载力和满足正常使用的一种加固方法。两种方法均具有施工方便、重量轻、整体性强和快速修复等优点,减轻对原有结构构件的损伤,也减少了加固改造工程的工程量。

泥石流拦砂坝下防冲加固技术原理示意图

预应力锚索工程修复技术

预应力锚索施工完毕后,锚索体埋入岩(土)体中,出露部分仅为外锚头(外锚具及外露的钢绞线),根据岩土锚固工程预应力锚索施工规范要求,锚索施工完毕后,外锚具外露的钢绞线长度不小于10cm;目前我国已施工完毕的预应力锚索工程部分存在外锚具外露钢绞线长度小于10cm的情况,有些甚至小于5cm,而现有的补偿张拉工具难以实现较短锚索的预应力张拉。针对国内预应力锚索工程现状,自然资源部中国地质调查局探矿工艺研究所研制了五孔、七孔、十二孔规格的卡瓦型固定式预应力损失补偿张拉工具。该工具主要由卡瓦、卡瓦钵、卡瓦钵连接器、连接锚具、连接钢绞线、工具锚、测力传感器和撑足等组成,为一套楔形夹持装置,夹持外锚具,通过空心千斤顶与楔形夹持工具来对固定式外锚具进行张拉与调节,实现预应力损失的重新补偿张拉。

预应力损失补偿张拉工具部件

传统锚具施加预应力结束后,无法进行预应力的调节,而对于滑坡防治工程,在受到降雨、人工开挖、地震等因素影响,常造成预应力损失或超载现象。基于此问题,自然资源部中国地质调查局探矿工艺研究所研制了五孔、七孔、十二孔锚索预应力的单、双向调节锚具。该预应力调节锚具由可调式锚具、连接器、半合钢垫片、撑足组成,可实现锚索预应力的单、双向调节,单向调节位移可达到10cm;双向调节则既能进行预应力补偿,也可以在锚索超载时卸载,调节位移可达到20cm。

预应力损失补偿张拉工具、预应力调节锚具和抗滑桩预应力锚索修复加固技术,在国道318的二郎山1#滑坡恢复治理工程中进行了示范应用,保障了公路的正常安全运营,得到了地方政府主管部门的肯定,并取得了应用证明。

泥石流拦沙坝防冲修复技术

泥石流拦砂坝在巨砾冲撞和流体冲刷作用下,导致坝下防冲设施逐渐损毁失效,而沟道溯源对冲刷坑上游的侵蚀加剧了破坏进程,造成基础悬空而导致主坝失稳,传统泥石流坝下防冲技术通常是提高防冲设施的抗冲性能,但仍存在长期冲刷导致坝基掏蚀重演。基于此,通过在拦砂坝基础前缘部位布设小口径钢管桩(直径150mm~200mm),提高拦砂坝坝下岩土体耐冲刷强度,最大限度降低过坝泥石流对钢管桩桩顶的直接冲击破坏,防止坝基范围内的地基土被过坝泥石流冲刷或溯源侵蚀,实现坝下防冲刷的长久性修复。该技术在绵竹雍家沟泥石流拦砂坝修复工程中进行了应用示范,防止了泥石流的溯源侵蚀破坏,保障了拦砂坝的正常安全运行,得到了地方政府主管部门的肯定。

以上研究成果将为地方政府有关部门、地质灾害领域科研院所等单位,以及地质灾害防治等基础资料应用的地质机构提供理论及技术支撑,有效掌控与控制地质灾害带来的危害,减轻地质灾害对环境的破坏,也将推动地质灾害防治工程健康诊断技术方法和装备研发的发展。

[责任编辑:dc]

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