CN105274922B - 一种修复塌方路基的抗滑键‑钢管桩复合结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种修复塌方路基的抗滑键‑钢管桩复合结构及方法，属于建筑工程技术领域。该复合结构，包括预制抗滑键、预制钢管桩和拉索；所述预制抗滑键用于固定在塌方体下方的稳定土体中，所述预制钢管桩设置在塌方体前缘固定在稳定土体中，所述拉索平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上；还包括土工格栅，所述土工格栅与拉索同时平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上。本发明还提供了一种利用抗滑键‑钢管桩复合结构修复塌方路基的方法，整个修复方法施工过程简单，节约了道路修复时间，适用于需要快速修复的路基塌方工程；此复合结构不仅具有很好的抗滑支挡效果，布设土工格栅，也可很好地降低路基沉降。

Description

一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构及方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构及方法。

背景技术

近三十余年我国公路及铁路等交通工程建设高速发展，特别是西部山区。路基塌方是较为常见的交通工程的重要病害，道路一旦塌方不仅造成交通不畅，甚至可造成严重的生命财产损失。在我国西南地区，山区道路地形及地质条件复杂，路基塌方经常发生，如：2007年4月4日，重庆市彭水县国道G319线K2095+500宝家中桥往黔江方向20米处发生山体塌方，塌方量约3000立方米，造成约50米的路基塌方，道路被迫中断，至4月23日才正式恢复通车；2007年5月31日，重庆市奉节县省道巫恩路南段连接道因持续强降雨，造成永乐镇李家坝奉恩公路南岸连接道3公里处路基跨塌150余米，塌方总量达3万余方，造成断道。

路基塌方的快速修复，加快塌方道路通车时间，具有重要的社会经济意义。特别是对于地震救灾等情况，道路为救灾的生命线工程，尽快保证塌方路基通畅意义更为重大。现今的塌方路基修复仍主要采用现场浇注抗滑桩、挡土墙，或联合锚固等措施，也开展了一些特殊填料方面的研究(但少有应用)。这些工程措施不仅施工时间长，而且混凝土等材料还需要较长的凝固时间，不利于道路交通快速通畅。而且抗滑桩孔及挡墙基础施工需要较大规模的开挖，对路基扰动较大，易产生进一步的次生灾害。另外，较多路基修复工程中为了加快通车时间，抢修设计往往是从临时工程的角度开展(如救灾抢险工程)，后续仍需要进一步加强路基修复。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构及方法，

本发明的目的之一是提供一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，通过以下技术方案实现：

一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，包括预制抗滑键、预制钢管桩和拉索；所述预制抗滑键用于固定在塌方体下方的稳定土体中，所述预制钢管桩设置在塌方体前缘固定在稳定土体中，所述拉索平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上。

进一步，所述预制抗滑键的下部为锥状，中上部为柱形，上部一侧设置有凹槽，凹槽宽度及深度均大于拉索尺寸。

进一步，所述预制抗滑键为钢筋混凝土结构，预制抗滑键的上部加强配筋。

进一步，所述预制钢管桩为钢混复合结构，钢管内充填标号C30以上的混凝土，其悬臂段内侧设置有拉索挂钩，预制钢管桩的下部为锥状。

进一步，所述预制钢管桩的悬臂段长度超过5m，钢管内则设置竖向钢筋。

进一步，所述预制抗滑键和预制钢管桩的下部锥状的外层粘附硬质套。

进一步，当修复路基的填筑高度如大于5m，所述抗滑键-钢管桩复合结构还包括土工格栅，所述土工格栅与拉索同时平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上。

本发明的目的之二是提供种修复塌方路基的方法，通过以下技术方案实现：

一种修复塌方路基的方法，包括以下步骤：

步骤1)清理塌方体滑动面，布置预制钢管桩和预制抗滑键位置；

将预制抗滑键固定在塌方体下方的稳定土体中，将预制钢管桩布置于塌方体前缘固定在稳定土体中；

步骤2)并击入或压入钢管桩及抗滑键于设计位置；

保证预制抗滑键的凹槽位置高于潜在滑动面，预制钢管桩下端至少深入稳定土体3m；

步骤3)填土，并碾压至第一排抗滑键位置；

步骤4)将拉索一端固定在第一排抗滑键上部凹槽区域，轻微拉紧拉索后另一端固定于对应钢管桩相应高度的挂钩上；

步骤5)重复步骤3)至步骤4)将填土依次填筑至第二排，第三排…，直至土层与原路基面齐平；

所述抗滑键与钢管桩的横向间距相同，抗滑键纵向垂直间距与钢管桩上的拉索挂钩间距一致，且抗滑键纵向垂直间距与分层填土厚度一致。

进一步，所述步骤4)还包括将土工格栅铺设于平整的分层填筑面上，轻微拉紧，两端固定在抗滑键和钢管桩上。

进一步，当滑塌体高度超过5m时，所述预制钢管桩采用多排布置，多排布置时钢管桩在平切面上呈梅花形排列。

本发明的有益效果在于：本发明提供的修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其中的预制抗滑键和钢管桩均为预制产品，拉索采用钢绞线等产品，这些均可以为产业化生产的产品。这样现场设计好预制抗滑键及钢管桩布置后，即可立即施工，而且节约了混凝土材料的凝固时间，可显著提高塌方路基修复的进度，加快通车时间。

抗滑键及钢管桩截面尺寸均较小，使用本发明所述的抗滑键-钢管桩复合结构进行塌方路基修复无需开挖抗滑键及钢管桩孔，而是采用压入或击入的方式直接将其嵌入稳定土体中。如此，不仅节约了大量的挖桩孔或挡土墙基础开挖时间，而且大大地减小了对路基边坡的施工扰动，有利于路基稳定。

通过拉索将钢管桩及抗滑键连接成整体，提高了抗滑键-钢管桩复合结构的整体抗滑性能，而且拉索也有利于修复路基沉降控制。

结合土工格栅，将进一步降低路基的沉降及整体稳定性。

相比传统的抗滑桩、挡土墙及锚索抗滑桩复合结构等，本发明的抗滑键-钢管桩复合结构可节约较多的钢筋及混凝土材料，减小了工程成本。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的典型实施例剖面图；

图2为图1中P部位局部放大图；

图3为图1中A-A剖面；

图4为图1中B-B剖面(单排钢管桩)；

图5为图1中B-B剖面(双排钢管桩)；

图6为本发明所述抗滑键结构剖面示意图；

其中，1抗滑键；2钢管(桩)；3拉索；4稳定土体；5硬质套；6抗滑键上凹槽；7填土；8拉索挂钩；9混凝土；10钢筋；11土工格栅；12修复路面；13滑动面；14原路面；15抗滑键配筋。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，如图1所示，包括制抗滑键1、预制钢管桩2和拉索3。预制抗滑键1下端固定于塌方体下方的稳定土体4中，上端高出滑塌面约20-30cm，所述预制钢管2桩布置于塌方体前缘并穿过滑动面13固定于稳定土体4中，上端大致与路面标高一致。所述拉索3平铺于填土7中，两端分别固定于抗滑键1的凹槽6与钢管桩2的拉索挂钩8上，拉索将三部分连接成整体结构。

如图1和图6所示，为了保证抗滑键1容易被击或压入下方稳定土体4中，所述预制抗滑键1的下部为锥状，且锥状体的外层粘附硬质套5，中上部为柱形(方或圆柱形均可)，可采用钢筋混凝土浇筑成型，其中下部锥状段高度不宜超过15cm。预制抗滑键1的上部柱状段的距顶面20-30cm处的一侧预留凹槽6，其宽度及深度均略大于拉索3尺寸，凹槽6主要功能是为了便于固定拉索3。凹槽6位置略高于潜在滑动面13(即填土7与下方稳定岩土4的交界面)。对于抗滑键位于滑动面13附近的部分，需要提高材料的剪切及抗弯强度，如采用钢筋混凝土结构，则需此部分截面需要加强配筋15，特别是在凹槽6附近。

如图1和图3-图5所示，预制钢管桩为钢混复合结构，钢管内充填标号C30以上的混凝土，其悬臂段内侧设置有拉索挂钩，预制钢管桩的下部为锥状。钢管桩2悬臂段长度超过5m，钢管2内布置了竖向钢筋10，然后采用混凝土9(强度为C30以上)充填充实钢管，形成钢管桩。预制钢管桩2的悬臂段内侧固定拉索挂钩8，拉索挂钩的间距与拉索间距及填土分层填筑厚度S一致。如预制钢管桩悬臂段未高度超过5m，钢管内可不布设钢筋10，且可采用单排钢管桩(如图4所示)。所述预制钢管桩2布置于滑塌体前缘，其下端深入稳定土体4至少3m。另外，为了方便钢管桩2便于击或压入稳定土体4中，钢管桩下部也设计为锥形，锥状体的外层也粘附硬质套5。

如图4所示，当滑塌体高度超过5m时，所述预制钢管桩2需要采用多排布置，多排布置时钢管桩2在平切面上呈梅花形排列。本实施例中钢管桩间距为钢管桩2外径D的二倍。内侧钢管桩设于两外侧钢管桩正中位置，内外侧排桩中心线距离为D。

本实施例中，所述预制钢管桩2及抗滑键1截面尺寸均不宜大于30cm，钢管桩2以20-30cm截面尺寸为佳，抗滑键1以10-20cm截面尺寸为佳。

如图4和图5所示，本实施例中，所述抗滑键1与钢管桩2的横向间距(D或2D)相同，抗滑键1纵向垂直间距与钢管桩2上的拉索挂钩8间距S一致，即抗滑键1纵向垂直间距与填土分层填筑厚度S一致，D为钢管(桩)外径；S为填土分层填筑厚度。

当修复路基高度大于5m时，在每层填土7填筑碾压后铺设土工格栅11以进一步降低路基沉降变形。土工格栅11铺设于每分层填土7之上。土工格栅11一端由抗滑键1边界开始铺设，铺设要平整，无皱折，尽量张紧，用插钉及填土压重固定，铺设的格栅11双向通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于10cm。如填土为砾类土和砂类土力学性能稳定，受含水量影响很小，宜优先选用土工格栅11。如采用土工格栅11填料粒径不得大于15cm，并注意控制填料级配，以保证压实重量。

塌方体填土7分层填筑压实，每层铺设土工格栅11后平铺拉索3，并将其两端分别固定于抗滑键1上部凹槽6区域和对应钢管桩2相应高度的挂钩8上，且拉索3稍微拉紧。

所述钢管桩2中钢管2及拉钩8和布置于填土7中的拉索3均需进行防腐蚀处理。

本发明提供的一种修复塌方路基的方法，具体包括以下步骤：

S1.清理滑动面13上的粘土及碎石等松散体，布置钢管桩及抗滑键位置。将预制抗滑键固定在塌方体下方的稳定土体中，将预制钢管桩布置于塌方体前缘固定在稳定土体中。

根据填土性质和高度设计钢管桩截面尺寸及桩排列方式，所述钢管桩2设置于坡脚，在坡脚沿修复设计路基的边缘布设钻孔位置，钢管桩2顶端略高于原路面14的标高，在滑动面13上按填土分层厚度S设定高程线，依高程线选定抗滑键1布设位置，预制抗滑键1沿滑动面按土层厚度S呈阶梯状分层布置。

S2.采用击或压入等方式将钢管桩2及抗滑键1固定于设计位置。保证预制抗滑键的凹槽位置略高于潜在滑动面，预制钢管桩下端至少深入稳定土体3m。

原则上采取人工施作方式将预制抗滑键1及钢管桩击或压入稳定土体4，以求减少对既有坡体的扰动破坏。

S3.按填土分层填筑设计厚度S，进行填筑碾压，直至达到第一排抗滑键1位置，并平整分层填筑面；

S4.将拉索一端固定在第一排抗滑键上部凹槽区域，轻微拉紧拉索后另一端固定于对应钢管桩相应高度的挂钩上。

还可以同时将土工格栅铺设于平整的分层填筑面上，且微拉紧，两端固定在抗滑键和钢管桩上。

将土工格栅11(可选项)及拉索3铺设于平整的分层填筑面上，且微拉紧并两端固定。所用土工格栅11为双向拉伸塑料土工格栅，人工或机具张紧格栅11，力度要均匀，使格栅10在土中为绷直受力状态。摊铺格栅11后应及时填土覆盖，裸露时间不得超48小时。将拉索3一端固定在第一排抗滑键1上部凹槽6区域，轻微拉紧拉索3后另一端固定于对应钢管桩2相应高度的挂钩8上，收紧钢索使其处于轻微张拉状态。后续填土碾压时压轮不能直接与格栅筋材及拉索接触，以免筋材及拉索错位。

S5.依次分层重复S3、S4步骤，注意检查各组拉索3与预制抗滑键1的连结是否有效，注意各层土工格栅11铺设是否平整且无移位，将填土7依次填筑至第二排，第三排……直至修复路面12与原路面14齐平。

当滑塌体高度超过5m时，所述预制钢管桩采用多排布置，多排布置时钢管桩在平切面上呈梅花形排列。

为了防治地表径流对填方的侵蚀作用，增强填土稳定性，在设计时可根据具体填方情况设置土体排水系统。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：包括预制抗滑键、预制钢管桩和拉索；所述预制抗滑键用于固定在塌方体下方的稳定土体中，所述预制钢管桩设置在塌方体前缘固定在稳定土体中，所述拉索平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上；

所述预制抗滑键的下部为锥状，中上部为柱形，上部一侧设置有凹槽，凹槽宽度及深度均大于拉索尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：所述预制抗滑键为钢筋混凝土结构，预制抗滑键的上部加强配筋。

3.根据权利要求1所述的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：所述预制钢管桩为钢混复合结构，钢管内充填标号C30以上的混凝土，预制钢管桩悬臂段内侧设置有拉索挂钩，预制钢管桩的下部为锥状。

4.根据权利要求1所述的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：所述预制钢管桩的悬臂段长度超过5m时，钢管内则设置竖向钢筋。

5.根据权利要求1或3所述的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：所述预制抗滑键和预制钢管桩的下部锥状的外层粘附硬质套。

6.根据权利要求1所述的一种修复塌方路基的抗滑键-钢管桩复合结构，其特征在于：当修复路基填筑高度如大于5m时，所述抗滑键-钢管桩复合结构还包括土工格栅，所述土工格栅与拉索同时平铺于填土中，两端分别固定在预制抗滑键与预制钢管桩上。

7.一种修复塌方路基的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)清理塌方体滑动面，布置预制钢管桩和预制抗滑键位置；

将预制抗滑键固定在塌方体下方的稳定土体中，将预制钢管桩布置于塌方体前缘固定在稳定土体中；

步骤2)并击入或压入钢管桩及抗滑键于设计位置；

保证预制抗滑键的凹槽位置高于潜在滑动面，预制钢管桩下端至少深入稳定土体3m；

步骤3)填土，并填筑碾压至第一排滑键位置；

步骤4)将拉索一端固定在第一排抗滑键上部凹槽区域，轻微拉紧拉索后另一端固定于对应钢管桩相应高度的挂钩上；

步骤5)重复步骤3)至步骤4)将填土依次填筑至第二排，第三排…，直至土层与原路基面齐平；

所述抗滑键与钢管桩的横向间距相同，抗滑键纵向垂直间距与钢管桩上的拉索挂钩间距一致，且抗滑键纵向垂直间距与分层填土厚度一致。

8.根据权利要求7所述的一种修复塌方路基的方法，其特征在于：所述步骤4)还包括将土工格栅铺设于平整的分层填筑面上，轻微拉紧，两端固定在抗滑键和钢管桩上。

9.根据权利要求7所述的一种修复塌方路基的方法，其特征在于：当滑塌体高度超过5m时，所述预制钢管桩采用多排布置，多排布置时钢管桩在平切面上呈梅花形排列。