CN102953389A - 一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，包括圆筒形桩体，特点是桩体内设置有圆柱形空腔，桩体上沿轴向均布有若干个滤水孔，圆柱形空腔内设置有排水管，圆柱形空腔的空隙处填充有碎石，排水管的出水口与外部的真空泵连接；还包括截面为圆形的锚杆体，锚杆体穿过所述的桩体，锚杆体与所述的桩体的之间的夹角为15-25°，锚杆体包括若干段同轴一体成型的杆体段，杆体段的直径沿杆体的杆头到杆尾依次减少，优点是集抗滑和排水为一体且提高了桩体的抗弯强度，同时提高锚杆与砂浆之间咬合力和摩擦力。

Description

一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩

技术领域

本发明涉及一种建筑用的桩体，尤其是涉及一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩。

背景技术

我国总体来说是一个多山的国家，尤其在南部地区,不仅山多，而且夏季雨水充沛，导致岩土容重增加和岩石软化，降低岩土的抗剪强度，产生净水压力和动水力，冲刷或潜蚀坡脚，对不透水层土的上覆岩层起了润滑作用，当不透水层顶面上汇集成层时它还对上覆地层产生浮力等。所以，南方地区,尤其是山区在夏季滑坡泥石流频发，给当地人民的交通、人身安全带来不利。今年8月上旬，台风海葵袭击南方沿海城市。台风引起的强降雨使舟山水库垮坝，造成数十人死亡、多人受伤。本次水坝垮塌主要是由于渗水、滑坡。由于水库位于半山腰，附近的村庄有近三分之二被埋没，损失巨大。我们应从这次事故中认识到边坡治理的必要性、重要性，加快抗滑桩等结构的研究步伐。

目前对滑坡的防治以挡为主，利用抗滑桩、锚杆、抗滑挡墙等支挡滑体，稳定地层。抗滑桩作为一种稳定滑坡的桩，效果显著，但目前市场上的抗滑桩就其材料来看，有混凝土桩、钢筋混凝土桩及钢桩，而这些抗滑桩要么抗拉性能差、要么抗腐蚀性能差，其渗透系数往往在10^－7m/s以下，而滑坡体前缘渗透系数较大，往往大于10^－5m/s，因此，钢筋混凝土抗滑桩相对滑体而言是隔水层，结果是坡体中下部的密集排桩无形中形成了垂直隔渗墙，阻挡从坡体后缘汇集而来的地下水得不到及时排泄，进而抬高了坡体中前部的地下水位，增加了滑坡体局部区域土体的饱和度，致使滑体重力增加，滑带综合黏聚力和内摩擦角下降，阻滑力降低，下滑力增加，一定程度上增加了滑坡的潜在危险，抗滑桩综合抗滑效果降低。

目前锚杆也时常用来加固边坡，但现有的锚拉含有以下缺点：锚杆截面为等截面，与砂浆间的粘结强度不高；锚杆所用材料主要为钢筋，常因钢筋锈蚀而失效；锚杆的自身重量较大，施工困难；锚杆容易导电，会造成地下的粉尘爆炸等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集抗滑和排水为一体且提高了桩体的抗弯强度，同时提高锚杆与砂浆之间咬合力和摩擦力的新型的边坡支挡锚拉抗滑桩

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，包括圆筒形桩体，所述的桩体内设置有圆柱形空腔，所述的桩体上沿轴向均布有若干个滤水孔，所述的圆柱形空腔内设置有排水管，所述的圆柱形空腔的空隙处填充有碎石，所述的排水管的出水口与外部的真空泵连接；还包括截面为圆形的锚杆体，所述的锚杆体穿过所述的桩体，所述的锚杆体与所述的桩体的之间的夹角为15-25°，所述的锚杆体包括若干段同轴一体成型的杆体段，所述的杆体段的直径沿杆体的杆头到杆尾依次减少。

所述的桩体的桩壁内纵向设置有若干个碳纤维筋，所述的碳纤维筋沿桩体截面圆周均匀分布。

所述的滤水孔的两侧孔端包裹有用于反向滤除杂质的土工布，所述的滤水孔沿桩体径向交错分布。

所述的真空泵与用来控制排水管抽水量的阀门连接，所述的桩体采用混凝土材料制作而成。

靠近所述的锚杆体杆头的所述的杆体段的直径为250-350mm，所述的杆体段的直径沿锚杆体的杆头到杆尾依次减少15-25mm。

所述的锚杆体包括同轴依次一体成型的第一杆体段、第二杆体段和第三杆体段，所述的第一杆体段的直径为300mm，所述的第二杆体段与所述的第三杆体段的直径依次减少20mm，所述的第一杆体段和所述的第二杆体段的长度均为2.5-5m，所述的第三杆体段长度为4.5-10m。

所述的锚杆体采用碳纤维材料制作。可提高抗腐蚀性和抗疲劳性能。

所述的锚杆体为空心杆体，所述的空心部分用砂浆填实。可减少锚杆的自身重量，方便施工操作。

所述的锚杆体的杆尾处设置有有螺纹钢管，所述的螺纹钢管上套有垫盘，所述的垫盘的外侧面连接有螺帽，所述的垫盘的内侧面与所述的桩体的外壁紧密接触。

所述的锚杆体的杆头呈圆锥形。能更好的插入砂浆中。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，包括圆筒形桩体，桩体内设置有圆柱形空腔，桩体上沿桩身轴向均布有若干个滤水孔，圆柱形空腔内设置有排水管，圆柱形空腔的空隙处填充有碎石，排水管的出水口与外部的真空泵连接，桩体中空部分被碎石填满，该碎石既可以排水又可以提高桩身抗弯强度；还包括穿过桩体的锚杆体，包括若干段同轴一体成型的杆体段，杆体段的直径沿锚杆体的杆头到杆尾依次减少，通过隔段加大锚杆杆体直径的方式，增加锚杆与砂浆之间的咬合力和摩擦力，提高锚杆与砂浆间的粘结强度。其优点如下：

 (1)抗滑桩具有较高的抗弯刚度：传统钢筋混凝土空心管桩抗弯刚度低、易开裂，难以应用到边坡支挡结构。而本发明由于管桩空心部分被碎石填充，其抗弯刚度与传统实体桩相当，因此可以在边坡加固工程中推广应用；

 (2)抗滑桩具备排水功能：碎石填充管桩空心部分形成碎石堆积体，可作为良好排水通道；

(3)抗滑桩和锚杆具有较强的抗腐蚀能力：以纤维类材料替代传统锚拉抗滑桩中的钢筋，既满足了抗拉性能要求，又解决了钢筋锈蚀问题；

(4)锚杆与砂浆间粘结强度高：不等径空心纤维锚杆具有抗拉强度高、耐腐蚀性好、自重轻、可设计性强、抗疲劳性能好、耐电磁影响小等特点。

综上所述，本发明的锚拉抗滑桩，是一种集抗滑、排水和锚固为一体且能够耐腐蚀的新型边坡支挡结构，改变传统锚拉抗滑桩抗拉性能低、渗透性差、耐腐蚀性差的缺点，中空结构还可起到排水作用，可减少边坡土体的动水压力，不等径空心纤维锚杆提高了锚杆的锚固强度，降低了滑坡的潜在危险，显著提高了锚拉抗滑桩综合抗滑效果。

附图说明

图1为本发明锚拉抗滑桩的桩体的结构示意图；

图2为图1 A-A’截面剖视图；

图3为图1的B-B’截面剖视图；

图4为图1的C-C’截面剖视图；

图5为本发明锚拉抗滑桩的锚杆体结构示意图；

图6为图5局部D放大图；

图7为本发明的锚拉抗滑桩排水支护体系的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一、具体实施例

本发明一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，如图1所示，包括圆筒形桩体1，桩体1内设置有圆柱形空腔，桩体1上沿轴向均布有若干个滤水孔2，圆柱形空腔内设置有排水管3，圆柱形空腔的空隙处填充有碎石4，排水管3的出水口与外部的真空泵5连接（如图7所示），还包括截面为圆形的锚杆体9，锚杆体9穿过桩体1，如图7所示，锚杆体9与桩体1的之间的夹角为15-25°，如图5所示，锚杆体9包括若干段同轴一体成型的杆体段，杆体段的直径沿杆体的杆头到杆尾依次减少。

在此具体实施例中，如图2、图3和图4所示，桩体1的桩壁内纵向设置有若干个碳纤维筋6，碳纤维筋6沿桩体1截面圆周均匀分布；滤水孔2的两侧孔端包裹有用于反向滤除杂质的土工布7；滤水孔2沿桩体1径向交错分布。

在此具体实施例中，真空泵5与用来控制排水管抽水量的阀门8连接（如图7所示）；桩体1采用混凝土材料制作而成。

在此具体实施例中，如图5所示，锚杆体9包括同轴依次一体成型的第一杆体段10、第二杆体段11、第三杆体段12、第一杆体段10的直径为300mm，第二杆体段11、第三杆体段12的直径依次减少20mm（分别为280mm、260mm），第一杆体段10和第二杆体段11的长度均为2.5-5m，第三杆体段12长度为4.5-10m。杆体段的长度具体数值可根据工程实际需要进行调整，以提高该种锚杆的使用范围。

在此具体实施例中，如图2所示，锚杆体9采用碳纤维材料制作；锚杆体9为空心杆体，空心部分用砂浆填实；锚杆体9的杆尾处设置有有螺纹钢管13，螺纹钢管13上套有垫盘14，垫盘14的外侧面连接有螺帽15，该垫盘14采用钢材制作而成，形状为正方形、长方形或圆盘形。锚杆体9的杆头呈圆锥形。

除上述实施例外，锚杆体9也包括6段、8段或10段同轴一体成型的杆体段，靠近杆头的杆体段的直径为250、320、350mm，250-350mm内的任意数值均可，杆体段的直径沿杆体1的杆头到锚固段尾部依次减少15mm、25mm、22mm，15-25mm内的任意数值均可。

 二、抗滑桩使用过程

本抗滑桩施工采用机械成孔或人工挖孔，其具体施工程序如下：

1、先进行试成孔施工，试成孔的数量不少于两个，以便核对地质资料，检验所选的设备、施工工艺以及技术要求是否适宜，同时检验并修正施工技术参数。如出现缩颈、坍孔、回淤、吊脚或出现流沙、地下水量大等情况，不能满足设计要求，或增加了施工难度、达不到工期要求时，应重新制定施工方案，考虑新的施工工艺，甚至选择更适合的桩型。

2、在满足各项要求之后，机械成孔或人工挖孔，并清孔。

3、下管桩。因抗滑桩与锚杆体9要联合使用，所以在预制抗滑桩时要在桩体1预留孔，以使锚杆通过此孔与桩体1紧密结合，孔的大小和数量可根据工程实际需要来定。

4、引排水管3末端高度应低于空心桩体1底部度。

5、如图7所示，桩内积水用真空泵5通过排水管3伸至桩底，利用虹吸原理让积水自然排出。

6、有条件时，并设置水位电子报警装置，当桩积水超过滑动面16，则真空泵5开始抽水，抽水之前先关闭排水管3前端阀门8，待水完全满排水管3，打开阀门8，关闭真空泵5，桩内积水将在虹吸作用下自动排出，节省能源。

9、在山体或大坝等目标地点机械成孔，将锚杆体9通过预先埋置的抗滑桩预留孔放入孔内，然后通过自动装置将锚杆体9直径扩至预定要求。锚杆杆体1上每间距50cm设有两个φ10的孔洞，以便压力灌浆时，水泥砂浆可以从孔洞挤入土内，以加固锚杆体9周围的土体。锚杆体9打入到位后，用1.0Mpa的压力将水泥砂浆灌入杆体1内。另外，将锚杆与孔周围的空隙用C20混凝土填充密实，并在锚杆尾部插入螺纹钢管13，螺纹钢管13插入深度为15—20cm，待混凝土凝固后将垫盘14套于螺纹钢管13，螺紧螺帽15。

10、将碎石填入桩体1中空部分。

上述施工过程通过引排水管3，使得从坡体后缘汇集而来的地下水得到了及时排泄，进而降低了坡体中前部的地下水位，克服了传统钢筋混凝土抗滑桩渗透性差、耐久性差的缺陷，降低了滑坡的潜在危险，显著提高了抗滑桩综合抗滑效果。

本发明的设计原理为：

(1)抗腐蚀性设计：碳纤维材料具有抗拉强度高、耐腐蚀性好、自重轻、可设计性强、抗疲劳性能好、耐电磁影响小等特点。所以本发明拟采用碳纤维类材料替代抗滑桩和锚杆中的钢筋，从而解决传统锚拉抗滑桩因钢筋锈蚀而失效的问题。

(2)排水设计：沿着桩身每隔一定距离预留滤水孔，孔端作反滤层并用土工布包扎，防治堵塞。然后预制成抗滑桩管节，在拟加固边坡采用机械钻孔或人工挖孔，下预制碳纤维混凝土空心抗滑桩管节至开挖深度，空心部分用碎石填充，并引排水管，在保证桩体抗弯性良好的前提下增强桩的排水能力。

(3)锚杆锚固段设计：采用隔段加大纤维锚杆锚固段直径的方式，增加锚杆与砂浆之间的咬合力和摩擦力，提高纤维锚杆与砂浆间的粘结强度。

(4)空心面积及碳纤维筋用量设计：该抗滑桩截面空心区域大小和配筋量根据计算确定，截面抗拉、抗压面积应满足规范要求。

上述实施例是对本发明进一步解释说明，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，包括圆筒形桩体，所述的桩体内设置有圆柱形空腔，其特征在于：所述的桩体上沿轴向均布有若干个滤水孔，所述的圆柱形空腔内设置有排水管，所述的圆柱形空腔的空隙处填充有碎石，所述的排水管的出水口与外部的真空泵连接；还包括截面为圆形的锚杆体，所述的锚杆体穿过所述的桩体，所述的锚杆体与所述的桩体的之间的夹角为15-25°，所述的锚杆体包括若干段同轴一体成型的杆体段，所述的杆体段的直径沿杆体的杆头到杆尾依次减少。

2.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的桩体的桩壁内纵向设置有若干个碳纤维筋，所述的碳纤维筋沿桩体截面圆周均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的滤水孔的两侧孔端包裹有用于反向滤除杂质的土工布，所述的滤水孔沿桩体径向交错分布。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的真空泵与用来控制排水管抽水量的阀门连接，所述的桩体采用混凝土材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：靠近所述的锚杆体杆头的所述的杆体段的直径为250-350mm，所述的杆体段的直径沿锚杆体的杆头到杆尾依次减少15-25mm。

6.根据权利要求5所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的锚杆体包括同轴依次一体成型的第一杆体段、第二杆体段和第三杆体段，所述的第一杆体段的直径为300mm，所述的第二杆体段与所述的第三杆体段的直径依次减少20mm，所述的第一杆体段和所述的第二杆体段的长度均为2.5-5m，所述的第三杆体段长度为4.5-10m。

7.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的锚杆体采用碳纤维材料制作。

8.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的锚杆体为空心杆体，所述的空心部分用砂浆填实。

9.根据权利要求1所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的锚杆体的杆尾处设置有有螺纹钢管，所述的螺纹钢管上套有垫盘，所述的垫盘的外侧面连接有螺帽，所述的垫盘的内侧面与所述的桩体的外壁紧密接触。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种新型的边坡支挡锚拉抗滑桩，其特征在于：所述的锚杆体的杆头呈圆锥形。

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