CN1035634C - 一种护坡桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种护坡桩及其施工方法，将具有良好抗拉性能的柔性材料竖向植入土体形成纵横排列的柔索桩群，桩群顶部浇筑砼梁或锚板使之联成整体。桩群与土体被混凝土锚板固结成整体，共同工作，对土体破坏时形成的滑裂面处起到良好的抗剪作用，有效地阻止滑裂面形成，达到边坡稳定。对比悬臂式钢筋砼灌注桩护坡，可节省钢材、水泥50%以上，并可在土方开挖或填土前施工护坡，特别适用于软土地基开挖的边坡支护及加固。

Description

一种护坡桩及其施工方法

本发明属于地基基础领域，适用于深基础开挖的边坡支护及其他土木工程的边坡加固。

目前，在深基础开挖施工及工程边坡加固中，对基坑壁或边坡土体的支护技术，有以下几种：

一、钢筋混凝土灌注桩护坡，是最常用的技术，即是在场地上钻孔，灌注混凝土成桩，然后在其一侧开挖，包括悬臂桩及单桩加锚杆，均是被动支挡土体滑移面上部的土体压力，呈被动支挡型护坡。该方法施工过程需要大型机械成孔，机械进出场不方便，钻出来的余土清理运输量大，遇到软土地区清淤工作更为困难，地下水位较高时，更难施工，同时耗用大量钢材和水泥。

二、土锚筋护坡，是在土方开挖后或在填土过程中，向边坡上水平打入或埋入土锚筋，增加土体滑移面的抗剪能力，这些锚筋的全部抗拉强度沿滑移面的投影为：f_yA_sCos(45°＋∮/2)，(其中f_y为钢筋计算强度，A_s为钢筋计算截面积，∮为土体内摩擦角)这就是全部水平锚筋在滑移面处所能发挥的抗剪能力。由于该方法需要在土方开挖后或填土过程中才能施工，须挖一层作一层或填一层作一层，所以工期较长，且对于软土或大卵石地区无法采用。

三、专利申请号为88100236的“空间结构护坡桩”，此种护坡方法仍属于被动支挡范围，它实际上只是在锚拉桩的基础上作了少许变革，即把锚拉点改在桩顶，将柔性拉索(或杆)改为刚性拉梁，用竖向锚桩代替埋置式地锚，其根本的作用是在于将原来悬臂式的桩由纵向联系梁将它们联系在一起，然后通过横向拉结将其转化为上端弹性支承的桩(因锚桩亦将变形)，通过减小桩顶位移来减小单桩的弯矩。如说明书附图1a、1b到6a、6b所示，凡是变断面处增加的横向桩(我们把图的上下方称为横向，左右方称为纵向)，都可以看成类似纵向桩(通过梁连接的)的弹性支座。该处的前后桩与桩间土可近似看作一工字形断面，前后桩视作翼缘，桩间土视作腹板，但由于土的抗剪强度很低，在桩间土交接处(剪力最大)，不可能很好地传递剪力，其复合断面的作用是很有限的，相对于较大范围的土压力，其所谓空间结构的抗剪能力提高不大，而两支座之间的桩--不管是梅花形布置，还是一字形布置，都没有任何桩间土能参加共同工作。它们仍属于上端为弹性系数不定的弹性支承梁。因此，其所受弯矩虽然较悬臂桩为小，但绝对值仍然很大。正如说明书所述：其较悬臂桩能节约的材料为18％，因它们属于梁式结构，其开挖深度与桩径之比不可能大于或等于30。故它们仍须采用较大直径的桩，所以它同样存在上述第一条所存在的缺陷。

本发明的目的是，提供一种护坡桩及其施工方法，即采用具有良好抗拉性能的材料做桩，按一定间距植入土体，使土体与植入的桩共同作用，提高土体的抗剪能力，以阻止滑裂面的形成，主动支挡土体。

本发明的一种护坡桩，将桩竖向打入土体，在竖向桩顶部联有混凝土梁，其特征是：上述桩是由具有良好抗拉性能的柔性材料竖向植入土体形成柔索桩群构成的，土体支护深度与桩群中的单根桩体直径之比大于或等于40，小于或等于1000；桩群纵横排列，桩顶部浇筑混凝土锚板使之联成整体，每一截面的桩数大于两排。

为提高已加固土体的抗倾覆能力，可在竖向植入的柔索桩群的边排向土体中打入斜向柔索桩。

所述的柔性材料为钢筋、型钢、钢管、钢条、塑料管、塑料条、编织带、绳索。

编织带、塑料条、绳索的植入方式是，将其插入钢管，端头固定一个锚板，用沉管法将钢管沉入土中，拔出钢管后灌浆，或边灌浆边拔钢管即可，待灌浆材料达到强度后，将端头拉直，锚固在现浇混凝土梁或板中。

本发明的优点是，柔索桩群与土体被混凝土锚板固结成整体，共同工作，对土体破坏时形成的滑裂面处起到良好的抗剪作用，垂直的柔索桩的全部抗拉强度沿滑移面的投影值为f_yA_sCos(45°－∮/2)，这就是全部柔索桩在滑移面处所能发挥的抗剪能力。这个值大于水平锚筋所能发挥的抗剪能力，有效地阻止滑裂面的形成，达到边坡稳定。混凝土板内根据土质的好坏及支护深度配筋或不配筋。对比悬臂式钢筋混凝土灌注桩护坡，可大大减少灌注桩成孔的余土外运或清淤，减少场地污染，减小桩顶位移，可以节省钢材、水泥50％以上，并可在土方开挖或填土前施工，特别适用于软土地基的边坡支护，也可用于其它土木工程的边坡处理。

实施例：

在长×宽×深为2.90×2.30×1.50米的砂坑内进行1∶10的模拟试验，采用12#铅丝作柔索桩，按照间距10×10厘米排列，开挖线处一排纵向加密为5厘米，横向排成6行，插入砂土内1.3米，顶部高出砂面30毫米，成柔索桩群，在桩群顶部浇注4厘米厚混凝土板，板内配少量16#铅丝，将柔索桩群锚固住，完成柔索桩护坡。

在土坑的另一侧，与之对比的试验是用直径28毫米，壁厚1.5毫米的钢管，按10厘米的间距打入同一砂坑中1.3米，形成悬臂桩，然后逐步挖除两种桩之间的砂，挖深到1.0米时，悬臂桩一侧土体开始出现裂缝，桩倾斜；到1.19米时，桩倾倒；而柔索桩一侧在开挖深度到1.1米时，土体才开始出现裂缝，挖深到1.25米深时才倒塌。此次模拟试验实际用料：共用12号和16号铅丝10.6公斤，直径28毫米的钢管23.57公斤，柔索桩耗材料仅为钢管的45％。

在正式工程应用时可用小直径螺旋钻成孔、振动成孔或水冲成孔后将柔索桩植入孔内后再灌以水泥浆或干砂、石子使之与原土联成整体即可；亦可用振动法将钢筋、型钢、钢管、塑料管直接插入土中。

Claims (5)

1、一种护坡桩，将桩竖向打入土体，在竖向桩顶部联有混凝土梁，其特征是：上述桩是由具有良好抗拉性能的柔性材料竖向植入土体形成柔索桩群构成的，土体支护深度与桩群中的单根桩体直径之比大于或等于40，小于或等于1000；桩群纵横排列，桩顶部浇筑混凝土锚板使之联成整体，每一截面的桩数大于两排。

2、如权利要求1所述的一种护坡桩，其特征是：在竖向植入的柔索桩群的边排向土体中植入斜向柔索桩。

3、如权利要求1所述的一种护坡桩，其特征是：所述的柔性材料为钢筋、型钢、钢管、钢条塑料管、塑料条、编织带、绳索。

4、一种权利要求1所述的护坡桩施工方法，其步骤包括：将柔性材料插入钢管，端头固定一个锚板，用沉管法将钢管沉入土中，拔出钢管后灌浆，或边灌浆边拔钢管即可，待灌浆材料达到强度后，将端头拉直，锚固在现浇混凝土梁或板中。

5、如权利要求4所述的护坡桩施工方法，其特征是：柔性材料为钢筋、型钢、钢管、钢条塑料管、塑料条、编织带、绳索。