CN104018496A - 一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩及其施工方法，所述的桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩，包括：圆形直立桩身、圆形水平加腋梁、斜托；所述的圆形水平加腋梁上侧与圆形直立桩身垂直连接，圆形水平加腋梁下侧与圆形直立桩身通过斜托连接。其优点是：结合抗滑桩受力模式及桩身弯矩和剪力的空间分布特征，充分发挥桩后岩土体的自重压力和水平加腋梁的承重阻滑功能，有效改善桩身受力强度，提高了抗滑桩的抗弯和抗剪能力；抗滑桩结构形式简单、阻滑性能较强、易于施工，既适用于高陡边坡或基坑支护工程，也适用于大型滑坡治理工程；基本形式采用旋挖机干法成孔的施工方法，继承了它的优点，具有施工功效高、机动性能强、安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及大型滑坡治理、高陡直立边坡及基坑支护技术领域，具体涉及一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩及其施工方法。
背景技术
目前治理滑坡、边坡的措施主要有排水、支挡、锚固、减重和反压等。其中抗滑桩支挡措施由于其自身具有刚度大、自稳性能较好、施工方便、加固效果明显等优点，在滑坡治理和边坡防护工程中得以广泛应用。抗滑桩工作原理主要是借助嵌固段岩土体的嵌制作用和被动抗力来平衡自由段岩土体的滑坡推力或边坡土压力，同时借助桩间岩土体与桩两侧的摩阻力形成土拱效应，阻止桩间岩土体从桩间挤出，使得滑坡或边坡保持平衡或稳定。抗滑桩横截面主要有矩形和圆形两种，其中人工挖孔桩多为矩形，该类桩抗弯和抗剪性能较好，但施工工期较长，造价成本较高；机械成孔灌注桩多为圆形，该类桩施工工期较短，造价成本较低，但抗弯和抗剪性能较差，质量可靠性相对较低。
现行抗滑桩单桩设计中，无论是矩形还是圆形抗滑桩，其桩身通常都是直桩结构，未能充分考虑桩前后岩土体的综合利用及桩身弯矩和剪力的空间分布特征。当滑坡推力或边坡土压力较大时，往往采用增大抗滑桩截面面积及配筋量或在桩身设置预应力锚索等措施，以提高抗滑桩自身的阻滑能力，达到平衡滑坡推力或边坡土压力的目的。增大抗滑桩截面面积及配筋量措施不仅工程量大、治理成本高，容易造成工程浪费，而且当受到用地红线或既有建构筑物空间约束时，现场施工难度较大，限制了传统抗滑桩的有效使用；桩身设置预应力锚索措施，由于锚索成本较高、施工工序繁琐，且锚索预应力随着时间的增加容易产生松弛损失，对于永久性的滑坡或边坡治理工程其可靠性明显不足。由此可见，如何充分考虑桩前后岩土体的综合利用及抗滑桩桩身的受力特征，合理设计抗滑桩的构造形式，对经济有效的治理大型滑坡及高陡直立边坡是十分重要的。
发明内容
本发明目的是针对传统抗滑桩构造形式在治理大型滑坡和高陡直立边坡工程中的局限性，结合抗滑桩受力模式及桩身弯矩和剪力的空间分布特征，以充分利用桩后岩土体的自重压力为切入点，提供一种工程量小、造价低廉、阻滑性能较强、易于施工，且能广泛应用于大型滑坡或高陡直立边坡治理的水平加腋梁圆形截面抗滑桩及其施工方法。
本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩，包括：圆形直立桩身、圆形水平加腋梁、斜托；所述的圆形水平加腋梁上侧与圆形直立桩身垂直连接，圆形水平加腋梁下侧与圆形直立桩身通过斜托连接。
所述的圆形水平加腋梁设置在圆形直立桩身背侧，距边坡破裂面或滑坡滑移面与圆形直立桩身背侧的交点以上距离I1不小于2.0m。
所述的圆形水平加腋梁穿越边坡破裂面或滑坡滑移面伸入到稳定地层中的深度I2不小于2倍的圆形直立桩身直径D1。
所述的圆形直立桩身直径D1和圆形水平加腋梁直径D2相同，D1=D2=1.5~2.0m。
所述的斜托宽度H和高度B均为1.0~2.0m。
所述的圆形直立桩身由钢筋混凝土浇筑。
本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩施工方法，具体步骤如下：
a、圆形水平加腋梁上段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至斜托底面设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔；
所述护筒采用壁厚5~8mm钢板卷制，内径比桩身直径大20cm，高度2m；
b、圆形水平加腋梁梁身洞室成孔：采用人工水平开挖方式成孔，成孔过程中每开挖一段采用锚杆、喷砼等方式衬砌一段，循环施工至伸入边坡破裂面或滑坡滑移面深度不小于2倍的圆形直立桩身直径；
所述循环施工步骤如下：每段水平开挖深度宜控制在1.0~2.0m之间，衬砌方式根据掘进地层特征灵活调整，在软岩或松散地层中采用喷砼和锚杆联合进行衬砌，其它地层中采用喷砼进行衬砌，上一段衬砌施工完成后方可进行下一段开挖；
c、圆形水平加腋梁钢筋笼制作安装：钢筋采用常规方式在梁身洞室内进行焊接，钢筋笼自洞室掌子面往洞口逐步制作安装，制作安装过程中水平加腋梁主筋应伸出洞口不小于35倍主筋直径长度，并弯折至洞室内；
所述焊接步骤如下：梁身主筋与箍筋间采用梅花形点焊，主筋与主筋间采用搭接焊，焊缝长度不小于10倍主筋直径；
d、圆形水平加腋梁下段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至抗滑桩桩底设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔，施工过程与步骤a相同；
e、圆形直立桩身钢筋笼制作安装：桩身钢筋笼采用常规方式在桩孔外进行焊接，桩身箍筋在水平加腋梁接头上下2.0m范围进行加密，制作完成后采用吊车将钢筋笼吊装至开挖的桩孔内固定，并在水平加腋梁与桩身接头处，将水平加腋梁主筋与桩身主筋进行焊接，钢筋笼焊接方式与步骤c相同；
f、抗滑桩圆形直立桩身及圆形水平加腋梁混凝土浇筑：采用泵送混凝土浇筑抗滑桩桩身及水平加腋梁，浇筑过程中每连续灌注0.5～0.7m，采用插入式振动器振捣密实1次，插入式振动器串筒或导管下口与混凝土浇筑面的距离宜控制在1.0～3.0m之间。
本发明一种水平加腋梁圆截面抗滑桩及其施工方法的技术优点如下：
(1)结合抗滑桩受力模式及桩身弯矩和剪力的空间分布特征，充分发挥了桩后岩土体的自重压力和水平加腋梁的承重阻滑功能，有效改善了桩身受力强度，提高了抗滑桩的抗弯和抗剪能力。
(2)抗滑桩结构形式简单、阻滑性能较强、易于施工，既适用于高陡边坡或基坑支护工程，也适用于大型滑坡治理工程。
(3)基本形式采用旋挖机干法成孔的施工方法，继承了它的优点，具有施工功效高、机动性能强、安全系数高等优点。
附图说明
图1为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩在边坡支护工程中的布置示意图。
图2为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩在滑坡治理工程中的布置示意图。
图3为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩的剖面结构示意图。
图4为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩的俯视结构示意图。
图5为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩工作原理之剪力分布示意图。
图6为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩工作原理之弯矩分布示意图。
图7中a、b、c、d、e、f为本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩的施工工艺流程示意图。
图中：1-圆形直立桩身，2-圆形水平加腋梁，3-斜托，4-桩后岩土体，5-边坡破裂面，6-滑坡滑移面，7-稳定地层，D1-直立桩身截面直径，D2-水平加腋梁截面直径，H-斜托高度，B-斜托宽度，I1-圆形水平加腋梁距边坡破裂面或滑坡滑移面与圆形直立桩身背侧交点的距离，I2-圆形水平加腋梁穿越边坡破裂面或滑坡滑移面伸入到稳定地层中的深度。
具体实施方式
根椐图1、图2、图3、图4所示，本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩，包括：圆形直立桩身1、圆形水平加腋梁2、斜托3；所述的圆形水平加腋梁2上侧与圆形直立桩身1垂直连接，圆形水平加腋梁2下侧与圆形直立桩身1通过斜托3连接。
所述的圆形水平加腋梁2设置在圆形直立桩身1背侧，距边坡破裂面5或滑坡滑移面6与圆形直立桩身1背侧的交点以上距离I1不小于2.0m。
所述的圆形水平加腋梁2穿越边坡破裂面5或滑坡滑移面6伸入到稳定地层7中的深度I2不小于2倍的圆形直立桩身直径D1。
所述的圆形直立桩身1直径D1和圆形水平加腋梁2直径D2相同，D1=D2=1.5~2.0m。
所述的斜托3宽度H和高度B均为1.0~2.0m。
所述的圆形直立桩身1由钢筋混凝土浇筑。
根椐图5、图6所示，本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩的工作原理是：通过在圆形直立桩身背侧一定深度处设置一道圆形水平加腋梁，并将其穿越潜在滑移面伸入到稳定地层中，达到增强抗滑桩阻滑性能的目的，抗滑桩工作时，圆形水平加腋梁2通过桩后岩土体4提供的自重压力，充分发挥其承重阻滑功能，有效地减少了圆形直立桩身1所承担的滑坡推力或边坡土压力；圆形水平加腋梁2与圆形直立桩身1协同受力时，桩后岩土体4会在圆形水平加腋梁2上侧产生一个与滑坡推力或边坡土压力作用弯矩相反的抵抗弯矩，同时圆形水平加腋梁2自身也分担部分剪力，从而提高了抗滑桩的抗弯和抗剪能力，减小了抗滑桩嵌固段长度、截面尺寸及配筋量，节约了工程造价，加腋梁与桩身构成一个整体结构，共同承担桩身所受弯矩和剪力作用，有效改善了桩身受力强度，提高了抗滑桩的抗弯和抗剪能力，增强了抗滑桩的治理效果。
根椐图7所示，本发明一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩施工方法，具体步骤如下：
a、圆形水平加腋梁上段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至斜托底面设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔；
所述护筒采用壁厚5~8mm钢板卷制，内径比桩身直径大20cm，高度2m；
b、圆形水平加腋梁梁身洞室成孔：采用人工水平开挖方式成孔，成孔过程中每开挖一段采用锚杆、喷砼等方式衬砌一段，循环施工至伸入边坡破裂面或滑坡滑移面深度不小于2倍的圆形直立桩身直径；
所述循环施工步骤如下：每段水平开挖深度宜控制在1.0~2.0m之间，衬砌方式根据掘进地层特征灵活调整，在软岩或松散地层中采用喷砼和锚杆联合进行衬砌，其它地层中采用喷砼进行衬砌，上一段衬砌施工完成后方可进行下一段开挖；
c、圆形水平加腋梁钢筋笼制作安装：钢筋采用常规方式在梁身洞室内进行焊接，钢筋笼自洞室掌子面往洞口逐步制作安装，制作安装过程中水平加腋梁主筋应伸出洞口不小于35倍主筋直径长度，并弯折至洞室内，以便后期水平加腋梁主筋与桩身主筋进行焊接，同时不影响桩身成孔和钢筋笼施工；
所述焊接步骤如下：梁身主筋与箍筋间采用梅花形点焊，主筋与主筋间采用搭接焊，焊缝长度不小于10倍主筋直径；
d、圆形水平加腋梁下段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至抗滑桩桩底设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔，施工过程与步骤a相同；
e、圆形直立桩身钢筋笼制作安装：桩身钢筋笼采用常规方式在桩孔外进行焊接，桩身箍筋在水平加腋梁接头上下2.0m范围进行加密，制作完成后采用吊车将钢筋笼吊装至开挖的桩孔内固定，并在水平加腋梁与桩身接头处，将水平加腋梁主筋与桩身主筋进行焊接，钢筋笼焊接方式与步骤c相同；
f、抗滑桩圆形直立桩身及圆形水平加腋梁混凝土浇筑：采用泵送混凝土浇筑抗滑桩桩身及水平加腋梁，并进行养护，浇筑过程中每连续灌注0.5～0.7m，采用插入式振动器振捣密实1次，插入式振动器串筒或导管下口与混凝土浇筑面的距离宜控制在1.0～3.0m之间。
Claims (6)
1. 一种桩身设置水平加腋梁的圆截面抗滑桩，其特征在于：包括：圆形直立桩身（1）、圆形水平加腋梁（2）、斜托（3）；所述的圆形水平加腋梁（2）上侧与圆形直立桩身（1）垂直连接，圆形水平加腋梁（2）下侧与圆形直立桩身（1）通过斜托（3）连接。
2.根据权利要求1所述的一种桩身设置水平加腋梁的圆截面抗滑桩，其特征在于：所述的圆形水平加腋梁（2）设置在圆形直立桩身（1）背侧，距边坡破裂面（5）或滑坡滑移面（6）与圆形直立桩身（1）背侧的交点以上距离I1不小于2.0m；所述的圆形水平加腋梁（2）穿越边坡破裂面（5）或滑坡滑移面（6）伸入到稳定地层（7）中的深度I2不小于2倍的圆形直立桩身直径D1。
3.根据权利要求1所述的一种桩身设置水平加腋梁的圆截面抗滑桩，其特征在于：所述的圆形直立桩身（1）直径D1和圆形水平加腋梁（2）直径D2相同，D1=D2=1.5~2.0m。
4.根据权利要求1所述的一种桩身设置水平加腋梁的圆截面抗滑桩，其特征在于：所述的斜托（3）宽度H和高度B均为1.0~2.0m。
5.根据权利要求1所述的一种桩身设置水平加腋梁的圆截面抗滑桩，其特征在于：所述的圆形直立桩身（1）由钢筋混凝土浇筑。
6.一种桩身设置水平加腋梁的圆形截面抗滑桩施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
a、圆形水平加腋梁上段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至斜托底面设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔；
所述护筒采用壁厚5~8mm钢板卷制，内径比桩身直径大20cm，高度2m；
b、圆形水平加腋梁梁身洞室成孔：采用人工水平开挖方式成孔，成孔过程中每开挖一段采用锚杆、喷砼等方式衬砌一段，循环施工至伸入边坡破裂面或滑坡滑移面深度不小于2倍的圆形直立桩身直径；
所述循环施工步骤如下：每段水平开挖深度控制在1.0~2.0m之间，衬砌方式根据掘进地层特征灵活调整，在软岩或松散地层中采用喷砼和锚杆联合进行衬砌，其它地层中采用喷砼进行衬砌，上一段衬砌施工完成后方可进行下一段开挖；
c、圆形水平加腋梁钢筋笼制作安装：钢筋采用常规方式在梁身洞室内进行焊接，钢筋笼自洞室掌子面往洞口逐步制作安装，制作安装过程中水平加腋梁主筋应伸出洞口不小于35倍主筋直径长度，并弯折至洞室内；
所述焊接步骤如下：梁身主筋与箍筋间采用梅花形点焊，主筋与主筋间采用搭接焊，焊缝长度不小于10倍主筋直径；
d、圆形水平加腋梁下段桩身成孔：采用旋挖机干法成孔，钻进前埋设钢护筒，钻进至抗滑桩桩底设计标高后利用旋挖机螺旋钻头清孔，施工过程与步骤a相同；
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f、抗滑桩圆形直立桩身及圆形水平加腋梁混凝土浇筑：采用泵送混凝土浇筑抗滑桩桩身及水平加腋梁，浇筑过程中每连续灌注0.5～0.7m，采用插入式振动器振捣密实1次，插入式振动器串筒或导管下口与混凝土浇筑面的距离控制在1.0～3.0m之间。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |