CN101230577A - 竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法 - Google Patents

Abstract

一种竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，在现有抗滑桩内设置竖向预应力锚索，其施工按以下步骤进行：在滑坡上开挖竖向抗滑桩桩孔，直至基岩深处；在桩孔内预埋钢管或PVC管；从桩孔底部向下进行预应力锚孔钻探；在锚孔中设置预应力锚索、并进行水泥砂浆灌注；向桩孔内安放钢筋笼，进行抗滑桩桩身混凝土浇筑；预应力锚索张拉，同时进行抗滑桩坡面以上自由段灌注；当混凝土初凝时，抗张锁定预应力锚索。它利用预应力锚固技术和抗滑桩结构的优点，解决了现有大型滑坡抗滑桩嵌固段太长、截面过大、抗倾覆能力低、投资偏高等问题。

Description

竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法

技术领域

本发明涉及地质灾害防治技术，特别适合于滑坡防治的一种经济、有效的加固技术。

背景技术

自19世纪中叶开始，欧洲国家就开始对滑坡灾害进行防治研究，鉴于当时人们对滑坡的性质和变化发展规律认识上的局限，各种施工机具的限制，对于大中型滑坡都只能采取绕避，对小型滑坡采取削坡、减载、反压，排水以及重力式抗滑挡墙等措施进行整治，采用的整治手段很有限。战后，由于各国经济的迅速发展，特别是以美国、欧洲、前苏联、日本为代表，需要大量地进行基础设施建设，遇到的滑坡灾害越来越多，有些大中型滑坡无法绕避，因而极大地推进了滑坡整治技术的发展。一般认为，滑坡整治技术的发展经历了三个阶段：

(1)50年代以前，治理滑坡以地表和地下排水工程为主，抗滑支挡结构主要采用抗滑重力式挡墙。

(2)60-70年代，在以应用排水工程和抗滑挡墙为主要整治工程措施的同时，开始发展应用抗滑桩工程以解决抗滑挡墙施工困难的问题。欧美国家和前苏联都采用钻孔灌注桩，直径1.0-1.5m，深度20-30m，日本则多采用钻孔钢管桩，钻孔直径400-550mm，深度20-30m，并在空中放入钢管，在钢管内外浇筑混凝土，为增强抗剪强度，有时也在钢管内放入型钢。

(3)80年代以来，在小直径抗滑桩的基础上，为解决大中型滑坡的整治问题，开始使用大直径的人工挖孔灌注桩，如日本在大阪使用了直径5m、深度50-60m的大型抗滑桩。与此同时，预应力锚索技术也开始在滑坡整治工程中开始得到应用，他们或与抗滑桩一起组合成预应力锚索桩，或单独使用形成预应力锚索框架或垫墩式预应力锚索。由于预应力锚索不开挖土体，又能机械化作用，对滑坡影响小，工作效率大大提高，比普通抗滑桩节约投资50％左右，因而，发展势头迅猛。

整治已发生的滑坡或防治潜在滑坡的发生，关键在于减少滑坡推力，增大抗滑阻力，从而达到提高滑坡稳定性的目的。国内外常用的工程措施有：排水、改变边坡几何形状、支挡结构、改变滑带性状等。对于大多数体积不大的滑坡或没有足够空间条件改变滑坡几何形状的滑坡，通常采用抗滑支挡结构以稳定滑坡。

常用的滑坡整治工程抗滑结构物主要有抗滑挡墙、支撑盲沟、预应力锚索框架、普通抗滑桩和预应力锚索桩等。其中抗滑挡墙和支撑盲沟主要依靠自身的重量产生摩擦阻力来抵抗滑坡推力，这种支挡结构工程量大，施工开挖量大，工期长，对自然生态环境破坏大，抗滑能力很有限，因此现在作为主体工程治理滑坡已很少使用。

抗滑结构工程的一大发展是在60年代出现和完善的抗滑桩结构。这种抗滑结构的工程治理效果明显好于抗滑挡墙。与抗滑挡墙相比，抗滑桩具有圬工量小，施工安全可靠，布置灵活方便，适应性强等优点。同时抗滑桩埋入深度大，可以抵抗较大的滑坡推力，因此在滑坡整治工程中得到广泛的应用和发展。但随着滑坡规模的增大，桩身埋设及截面尺寸大增，工程投资偏大。

近年来，随着钻探设备的发展，预应力锚固技术在滑坡整治中得到了迅猛的发展，预应力锚固技术具有施工速度块，机械化作业程度高，对滑坡扰动小，主动加固等特点备受工程界欢迎。

发明内容

本发明的目的是提供一种竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，旨在充分利用预应力锚固技术和普通抗滑桩两种结构的优点，以最佳的组合达到最有效的整治滑坡的目的，从而解决大型滑坡抗滑桩嵌固段太长，截面尺寸过大、抗倾覆能力低、投资偏高等问题。

本发明的目的是这样实现的：一种竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，在现有抗滑桩内设置竖向预应力锚索，其施工按以下步骤进行：a)、在滑坡上开挖竖向抗滑桩桩孔，直至基岩深处；b)、在桩孔内预埋钢管或PVC管；c)、从桩孔底部向下进行预应力锚孔钻探(即钻孔)；d)、在锚孔中设置预应力锚索、并进行水泥砂浆灌注；e)、向桩孔内安放钢筋笼，进行抗滑桩桩身混凝土浇筑；f)、预应力锚索张拉，同时进行抗滑桩坡面以上自由段灌注；g)、当混凝土初凝时，抗张锁定预应力锚索。

本发明竖向预应力锚索抗滑桩设计原理及其优势：

作用在竖向预应力锚索抗滑桩上的荷载有：滑坡推力E、桩体自重G、预应力荷载F、桩前土体抗力E_p以及基底摩擦阻力f(见图1)。

作用在抗滑桩上的水平推力为：

        ∑T＝Ecosα    (1)

式中，α为滑坡推力作用线与水平线的夹角。

作用在抗滑桩上的抗滑力为：

        ∑N＝μ(Esinα+G+F)+E_p    (2)

式中，μ为桩端岩体摩擦系数；E_p为抗滑桩锚固段提供的抗力。

1、抗滑桩的抗滑稳定性

抗滑桩整体抗滑移稳定计算：

$K_c=\frac{\mathrm{\ΣN}}{\mathrm{\ΣT}}=\frac{\mathrm{\μ}(E\sin \mathrm{\α}+G+F)+E_p}{E\cos \mathrm{\α}}---\left(3\right)$

式中，K_c为抗滑桩整体抗滑稳定系数。

从(3)式可以看出，在K_c一定的情况下，竖向预应力锚索提供的预应力荷载可以增大桩端摩擦阻力来平衡滑坡推力，相应地，抗滑桩锚固段需要提供的抗力E_p可以大大降低，也即是说，可以降低抗滑桩的嵌固深度。所以，竖向预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩相比，可以减少抗滑桩的锚固段深度。

2、抗滑桩的抗倾覆稳定性

竖向预应力锚索抗滑桩整体抗倾覆稳定计算：

$K_0=\frac{E\sin \mathrm{\αB}+G{X}_G+F{X}_F+E_p{Y}_P}{E\cos \mathrm{\α}{Y}_E}---\left(4\right)$

式中，K₀为抗滑桩整体抗滑倾覆稳定系数。其它符号意义见图1。

从公式(4)可以看出，竖向预应力锚索提供的预应力荷载增加了抗滑桩的整体抗倾覆稳定性。

3、在普通抗滑桩上施加竖向预应力荷载之后，可以在抗滑桩受拉区形成部分预应力混凝土，增强了抗滑桩混凝土本身的抗拉能力，可以有效地减少抗滑桩的配筋量、桩身截面尺寸和抗滑桩本身的弯矩变形。

4、在抗滑桩受拉区，锚索可以代替部分受拉钢筋，节约了成本费用。

总之，竖向预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩相比，可以减少抗滑桩锚固段的深度，减少桩身截面尺寸，降低抗滑桩的配筋率，大大降低滑坡整治的投资。

附图说明

图1是本发明的竖向预应力锚索抗滑桩计算简图；

图2是本发明竖向预应力锚索抗滑桩的结构示意图；

图3是图2所示预应力锚索的俯视图。

具体实施方式

图2中，1、C25钢筋混凝土锚梁；2、C25钢筋混凝土锚头；3、预埋钢管(PVC管)；4、预应力混凝土；5、滑动面；6、岩土分界面；7、M30水泥砂浆；8、130mm钻孔；9、预应力锚索；A、预应力锚固段；B、抗滑桩锚固段；C、滑面以上抗滑桩。

本发明竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，在现有抗滑桩内设置竖向预应力锚索，施工按以下步骤进行：a)、在滑坡上开挖竖向抗滑桩桩孔，直至基岩深处；b)、在桩孔内预埋钢管或PVC管；c)、从桩孔底部向下进行预应力锚孔钻探(即钻孔)；d)、在锚孔中设置预应力锚索、并进行水泥砂浆灌注；e)、向桩孔内安放钢筋笼，进行抗滑桩桩身混凝土浇筑；f)、预应力锚索张拉，同时进行抗滑桩坡面以上自由段灌注；g)、当混凝土初凝时，抗张锁定预应力锚索。其过程也可描述为：

开挖抗滑桩——→编制钢筋笼——→预埋钢管(PVC管)——→预应力锚孔钻探——→预应力锚索锚固段灌注——→桩身混凝土浇筑——→预应力锚束张拉，自由段灌注——→(混凝土初凝)张拉锁定。

Claims (2)

1.一种竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，其特征是，在现有抗滑桩内设置竖向预应力锚索，其施工按以下步骤进行：

a)、在滑坡上开挖竖向抗滑桩桩孔，直至基岩深处；

b)、在桩孔内预埋钢管或PVC管；

c)、从桩孔底部向下进行预应力锚孔钻探；

d)、在锚孔中设置预应力锚索、并进行水泥砂浆灌注；

e)、向桩孔内安放钢筋笼，进行抗滑桩桩身混凝土浇筑；

f)、预应力锚索张拉，同时进行抗滑桩坡面以上自由段灌注；

g)、当混凝土初凝时，抗张锁定预应力锚索。

2.根据权利要求1所述竖向预应力锚索抗滑桩滑坡防治施工方法，其特征是：所述抗滑桩桩身截面为矩形。

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