国际赛马场高大边坡防护新技术应用(应用技术推荐书).doc
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1、.广东省土木建筑学会科学技术奖应用技术类推荐书( 2017年度)技术开发 社会公益 重大工程项目编号: 专业评审组: 代码:一、项目基本情况项目 名称中文国际赛马场高大边坡防护新技术应用英文TheApplicationOfNewTechnologyForHighSlopeProtection主要完成人胡杰、董彪、杨海龙、郭凤刚、袁成太、向国华、郭鹏、程锐、王升华主要完成单位中国建筑第八工程局有限公司推荐单位或专家(盖章)中国建筑第八工程局有限公司项目名称可否公布可密级非密定密审查机构主题词加筋式挡土墙土钉加固、边坡压实回填、边坡布草皮植草、整体防护技术创新类型项目水平所属学科土木建筑工程相关学
2、科工程与技术科学基础学科所属国民经济行业E-建筑业任务来源G-自选计划(基金)名称和编号项目起止时间 2014 年4月至 2015 年 8 月成果评价方式科技成果登记号成果评价日期年 月联系人: 袁成太 联系电话: 18502077985 手机:18502077985传真: 电子邮箱:18502077985 二、项目简介内容提纲:所属科学技术领域、主要技术内容、技术经济指标、促进行业科技进步作用及应用推广情况。(不超过1200字)1、所属科学技术领域: 本项目所研究的高大边坡防护新技术可广泛适用于各类高大边坡施工、修复、弃土加固等。(1)高陡边坡土方回填压实技术可适用于各种边坡土方回填,回填土
3、体边坡、原有高大边坡表层修复、城市弃土场边坡加固、丘陵地貌边坡修复加固、基础设施类边坡工程。(2)高大边坡土钉支护技术可适用于各种高陡边坡支护防护、对外观有装饰要求的高陡土钉边坡、有空间限制的混凝土结构。(3)高大边坡植草覆盖防护技术可适用于各种高陡高大边坡、土质贫瘠地区、受地形条件限制不适合机械作业的全季节地区的边坡植草施工。 2、主要技术内容:本项目针对多级高陡边坡的施工特点,研究设计了一套边坡支护防护系统。该系统由三种支护防护技术组成:高陡边坡土方回填压实技术、高大边坡土钉支护技术、高大边坡植草覆盖防护技术。(1)高陡边坡土方回填压实技术通过土方回填样板的施工,明确了土方回填施工使用的机
4、械对应的使用效率,有效地控制了压路机滚压土面的次数和静压或震动滚压状态;通过酒精燃烧法配合烘箱烘干法检测土方密实度,快速高效的反应现场土方回填质量,确保施工工期能依约完成;通过对高大边坡土方回填施工整体线路布置、再对细部节点进行补充完善,科学合理的指导土方回填施工的安全管理控制。(2)高大边坡土钉支护技术通过使用钻孔机与边坡形成一定角度并钻孔,后放入镀锌钢筋并注浆的方式使边坡土方形成整体,防止边坡滑移等情况出现。(3)高大边坡植草覆盖防护技术中的布草皮使用土工布或可降解土工布与各种草籽(狗牙根、百喜草、木豆、山毛豆等)用机械方式和缓控释肥有效的复合在一起。布草皮内含有缓释肥料可有效的缓解本工程
5、现场土质为砂质土及风化土不利于植物生长的环境。草籽用专用机械使其均匀分布在产品的每个平方格内,利用土工布和粘胶性能,可使草籽免于滚动滑落,使成坪的草坪均匀美观整齐。使用布草皮植草施工工艺,能够有效的改变地表径流及使用它的反滤作用,免于地表的冲刷造成水土流失。 3、技术经济指标:(1)高陡边坡土方回填压实技术主要是从施工流程、方法上为边坡土方回填施工提供方法,提高了施工速度,缩短了施工周期。广州香港马会马匹运动训练场场地平整及边坡防护完善工程,W23L边坡高差近36m,土方回填的松铺厚度为30cm,压实厚度约为25cm,回填层数为144层,考虑到单层施工面积约为800m,考虑到土方摊铺与压实的流
6、水施工,单层施工时间约为78*5=390min(即约8小时)。按常规的施工方法,一天一层,且检测土样需要于烘箱中烘干后方可获得回填的密实度数据,理论土方回填时间约为144天,考虑到边坡施工中还存在平台及排水沟施工和雨天影响,边坡施工时间将近约180天。根据本技术之施工过程管理,W23L高大边坡施工完成时间约为140天,其中含边坡平台、排水沟、排水盲管,工期节约控制约40天,有效地满足了建设单位对于该处边坡施工的进度和质量控制。(2)高大边坡土钉支护技术提高了整个场区边坡支护防护施工质量,实现了质量验收合格率不低于95%,避免了质量缺失的返工,得到业主、监理的一致认可。并为市政工程在类似情况下的
7、施工提供了可靠的决策依据和技术指标,新颖的技术将促进市政工程施工技术进步,社会效益和环境效益明显。本技术与同类边坡工程的技术相比,由于工程占用面积小,易于操作、工程进度快、干扰因素少、有利于文明施工、各种资源能较好地利用,能确保周边既有设施完好无损,确保安全、地面场地占用等费用。且缩短了工期节省周转材料,产生了较好的经济效益。(3)高大边坡植草覆盖防护技术施工速度快,坡面清理后即可以铺设布草皮,护坡、绿化效果好,同时达到防止水土流失的作用。本技术施工机具简单,劳动强度低,缩短了施工周期,美化环境,减少造价。本技术利用戴威布草皮专利技术,将草籽及肥料均匀洒布在布草皮中,减少了前期施肥及日常管理投
8、入。 4、促进行业科技进步作用及应用推广情况:广州香港马会马匹运动训练场工程,总占地面积约1,500,000平方米,地点位于广州从化市良口镇高沙村,105国道和流溪河东侧。本项目利用本技术后,所涉及之W23L、W23U、W49、W02、W0304、W24-W26等各项边坡施工均快速高质量的完成,仅用7个月就完成全部边坡施工。该技术的施工速度快,质量控制高,机械使用率高,得到了业主、设计和监理等有关单位一致好评。三、项目详细内容1发现、发明及创新点:(不超过800字)(按重要程度排序,注明所属学科及支持的论文、论著等)1 利用BIM+无人机+点云三维扫描技术生成地形地貌模型,建立不同的边坡加固模
9、型,经过对比分析选用七级放坡+坡脚土钉墙+排水系统+边坡植草的施工工法。有效解决了边坡稳定性问题和周边房舍及农田的等周边环境的影响,大面积边坡绿色植草与周边自然环境的融合效果显著。2 坡脚采用土钉式挡土墙减少了放坡长度,减少对周边的影响。坡面从坡底到坡顶分级挖除松散土方,再按照台阶状至下往上分层回填碾压密实,解决了边坡土体稳定性问题。3 坡面采用植草方式防止坡面水土流失,在分级平台处设置截水沟将坡面雨水汇集至急流槽排至坡底沉砂池,以有组织的排水方式,解决边坡排水问题。4 采用新的“阳光分析法”建立不同的边坡光照分析模型,根据模型现场种植不同的工艺样板。根据边坡大面积种植情况实测与样板基本吻合。
10、5 坡面施工时设置之字型便道,供机械上下通行,提高施工效率降低成本,并保证车辆通行安全。6、取得多项专利(1)一种一体式土钉,专利号:ZL201621101875.1(2)一种垂直模板加固装置,专利号:ZL201620840622.X(3)一种钢绞线盘固定架,专利号:ZL201620752296.7(4)一种用于软质场地的电缆架空装置,专利号:ZL201620830732.8(5)一种脚手架验收标识牌,专利号:ZL201620752240.12详细科学技术内容提纲:1)项目背景 2)科学技术内容(详见填写说明)3)与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较 4)应用情况1)立项背景随
11、着社会进步,基础设施的建设突飞猛进地发展。路桥轨道交通、市政工程、房建工程的开发建设,不可避免的遇到开山填土修坡情况,特别是丘陵及多山地区。工程建设过程中不但要保证边坡安全,而且还要最大限度的保护生态环境、降低工程造价。广州香港马会马匹运动训练场工程四面环山地形复杂,存在大量填谷开山高大边坡修复工程,需防止边坡变形失稳对周边房舍、农田、河道等周边环境造成损失,并需考虑边坡与周边自然环境的融合,是一项重大的技术难题。中国建筑第八工程局有限公司充分利用局工程研究院企业技术优势,开展专项课题研发,形成了高大边坡修复施工成套技术。由于在环境保护、降本增效及缩短工期方面效果显著,技术先进,故具有明显的社
12、会效益和经济效益。2)科学技术内容(详见填写说明)2.1 BIM+无人机+点云1 研究思路分析施工过程中的现场数据,权衡施工成本与作业效果,完善大场地土方平衡各项数据的优化,实现无人机技术航拍数据化,BIM模型的信息利用,提升模型的利用价值,实现无人机技术、点运技术、BIM技术在土方平衡中的应用价值最大化,最终将形成以下目标:1)计算机BIM技术辅助创新应用,实现土方平衡模型以确定的开挖回填区域的控制线信息的基础上审查并优化开挖方案,最终建立完整可行的土方平衡模型,提高土方算量的精细化;2)创新性的测量技术,提高大场地的土方测量速率,缩短过程中测量时间,节省工期和成本;3)创新和改造现有的高大
13、回填土边坡的施工工艺,提高施工质量和效率;4)通过无人机技术、点云技术、BIM技术对现有土方平衡的应用,总结高大边坡回填土的施工工艺,和大场地土方平衡的三项平衡要点控制;5)为地下综合管线提供设计深化限制条件,清晰控制土方开挖及地下综合管线布置。6)综合管线施工方案安全专项方案论证,高大边坡安全性专项方案论证;7)通过对无人机技术、点云技术、BIM技术对土方平衡的施工技术管理等研究,提高公司对土方平衡经营方面的核心竞争力。2 关键技术:技术难点1:BIM技术模型优化施工方案,提高土方平衡的施工测量和方量计算的精细化;解决措施:BIM模型生成点云加密模型和图纸完成后的场地模型数据进行对比分析,针
14、对现场实际应用进行方案优化,调整BIM模型加以实践应用,提高测量和算量的精细化;技术难点2:土方平衡的动态管理,对航拍的频率和模型建立的频率较多;解决措施:通过对每个阶段的土石方变化进行加密航拍,对每个阶段的对比分析方法进行优化,提高模型的利用率。技术难点3:创新、改造现有的地下综合管线的优化限制条件;解决措施:研究分析地下综合管线的施工工艺流程与地形之间的相对位置关系,清晰控制地下管线的布置和开挖。技术难点4:回填土边坡的稳定性分析,对边坡加固的方案;解决措施:生成边坡的分析模型,对施工阶段、运营阶段进行稳定性计算,对薄弱去进行优化加固,过程按照模型控制信息实时监测。2.2 土钉工程1 研究
15、思路广州香港马会赛马训练场场地位于从化市良口镇良明村及高沙村。场地原自然地形为陡峭的山谷和自然形成的斜坡,为举办全国第八届少数民族传统体育马术比赛及 2010 年广州第 16 届亚运会马术比赛场地,本场地先后经历过两次场地平整工作。本次场地平整及边坡防护工程在广州第 16 届亚运会马术比赛场的基础上进行改建及扩建。本项目挖填土方量各约 5,335,000m,最大填土高度约50m。根据现场条件及场地平整要求,场地内设置了多处挡土墙,加筋土挡土墙为其中一种挡土墙形式。加筋土挡土墙设置在填方区,位于场地边缘西北面,曲线形,横跨坡谷,总长约 135 米(包括约 80 米长加筋土挡土墙,其余 55 米长
16、为纯悬臂式混凝土挡墙),最大总墙高约 11 米,加筋土墙体设置土工格栅,最高截面处土工格栅延伸至墙背约 18米。设计要求加筋土挡土墙基础底面以下 5 米范围内填土压实系数不小于0.96, 设计标高以下 3 米范围内填土压实系数不小于 0.95,其他范围内的填土压实系数不小于 0.92。加筋土挡土墙体内压实填土内摩擦角不小于38。加筋土挡土墙 W-23U 设计墙顶标高由+84.2 米随边坡升至+105.5 米,随后连接悬臂式混凝土挡墙, 设计墙顶标高升至约+113.5米。为使边坡的安全系数达至达至规范要求, 拟在加筋土挡土墙前方增设土 钉,而边坡 3 米高的填土会重新压实及进行草籽植草(Hydr
17、oseeding)。采用 Oasys Slope 进行分析,验证整体稳定性(圆弧滑动破坏)。OasysSlope 是一款专门为边坡稳定分析而设计的专业岩土软件,该软件被广泛地应用于众多国际工程,其可靠性得到包括香港、英国等地区政府的认证,并经以往众多工程实践的验证。依据建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)第 10.2和建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)第 6.4 对整体稳定性破坏(圆弧滑动)进行验算。1 研究内容1) 土钉承载力计算参照建筑边坡工程技术规范(GB50330 -2013)中锚杆设计计算方法对土钉承载力进行承载力计算。与锚杆相似,土钉的抗拉承载力为筋体结构
18、承载力、锚固体与地层之间粘结强度以及筋体与锚固体之间的粘结强度中最小者2) 填土加筋土挡土墙 W-23U墙体及其后支挡的土体为不同要求的压实填土。本计算书中填土强度指标依据工后填土试样的室内三轴剪切试验结果。(1)三轴剪切试验为获得填土的准确设计参数,对本次场地平整工程工后填土进行了现场取样和相关土工测试,其中三轴剪切试验可用作抗剪强度设计指标的选择依据。对场地平整的填土所取的土样同时进行了三轴固结不排水剪切试验(CU)和三轴固结排水剪切试验(CD)。为了确保试验的准确性,现场填土取样采用单动三重套管钻进,薄壁取土器进行取样,所取土样符合 I 级土样要求。此外为使试验结果具有代表性,取样点均匀
19、布设于本次场地平整及边坡防护工程的填方区域。3) 超载考虑于顶面标高处 50m范围内超载 20kPa。4) 地下水位考虑于边坡 1/3 的高度作为地下水位标高。5) 整体稳定性分析选取剖面 1-1 至 4-4 进行整体稳定性分析,利用 Oasys Slope进行计算。由计算结果可知,在不考虑地震荷载的情况下, 最危险滑动面的安全系数分别不小于 1.30,满足规范要求。6) 排水设计计算拟提供地面排水明沟系统使令更有效地收集雨水及导出, 从而控制地下水水位。拟安装地面排水明沟在各平台上。7) 重新压实及进行草籽植草拟移除并回填表层 3米范围内的原有边坡, 重新压实以达至压实系数不低于 0.95。
20、同时,在新修整边坡上采用喷草植被及冲刷防擭网进行防擭。5 结论根据上述计算,加筋土挡土墙 W23U 经土钉巩固后,满足现行国家规范要求。2.3 边坡压实回填1 研究思路1)通过土方回填样板的施工,明确了土方回填施工使用的机械对应的使用效率,有效地控制了压路机滚压土面的次数和静压或震动滚压状态。2)通过酒精燃烧法配合烘箱烘干法检测土方密实度,快速高效的反应现场土方回填质量,确保施工工期能依约完成。3)通过对高大边坡土方回填施工整体线路布置、再对细部节点进行补充完善,科学合理的指导土方回填施工的安全管理控制。2 研究内容 1)施工工艺 施工准备填土材料的选择土方回填压实施工样板边坡临时道路施工土方
21、开挖及回填压实边坡修整及平台施工。 2)填土材料选择选用级配如表所示的边坡挡土墙填土材料和块石填料作为回填材料。填料类型重量百分比尺 寸筛分试验400mm200mm75mm20mm600um63um边坡挡土墙填土材料-100-0-45岩质填料(200等级)-10020-750-50-2 在土方回填之前,移除表层淤泥、松散土、有机质土、种植土、植物、垃圾等。3 回填施工前,需选取回填土样进行击实试验,确定回填材料的最大干密度和最优含水量。3)压实样板样板施工流程:土方摊铺土方压实压实度检测监测点坐标量测压实度试验报告结果确定土方回填施工工艺流程。通过试验确定回填的分层铺填厚度、每层压实遍数、施工
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