CN107816049A - 基于协同工作原理的堆积型滑坡‑微型抗滑桩群组合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于协同工作原理的堆积型滑坡‑微型抗滑桩群组合结构，属于岩土工程技术领域。该结构包括一组穿过堆积体层锚固到基岩上的不同刚度的柔性微型桩，以及连接微型桩的连接梁构件。刚度较大的微型桩可减小堆积体位移变形，起到阻滑的作用，刚度较小的微型桩允许桩周土有一定变形，起到加固堆积体的目的。并通过设计三种微型桩组合方式，使桩土形成一个具有更大刚度的复合体，相当于一个大型抗滑桩，共同构成一个整体来承担外荷载。该组合结构允许堆积体有一定的变形，充分发挥桩‑土变形协调共同作用的能力，具有对岩土层扰动小、施工周期短及工程造价低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及堆积体滑坡防治技术，更具体地，涉及一种基于协同工作原理的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，属于岩土工程领域。
背景技术
沟谷堆积体多具有潜在的不稳定性，一旦遇到外界条件变化，即可能引发变形、滑移甚至破坏，形成地质灾害。边坡失稳导致的地质灾害防治一直以来是岩土工程界研究的重点。
微型抗滑桩作为一种结构轻盈的抗滑结构正逐渐被应用在滑坡治理领域。然而，目前微型桩群加固堆积体的力学机制和计算理论尚不成熟，理论研究滞后于工程实践，因而限制了这种具有显著优越性的抗滑结构的应用和推广。虽然国内专利CN 102493464 B和CN 104674826 B公布了一种基于微型桩群的滑坡防治方法，但其仅将微型桩作为单桩设计，通过在防治区域大量布置微型单桩达到阻滑的目的，这种方法对施工区扰动大，且并不经济。国内专利CN 203270588 U和CN 203296053 U虽然公布了一种由多根微型桩、桩端压顶梁及锚索连接而成的抗滑结构，但是其仅采用纵向间隔成排的方式布桩，未充分考虑组合结构的布桩形式。此外，上述方案中不考虑微型桩的变形，统一将微型桩作为一种刚体材料，在滑坡治理防治中未充分利用堆积体层的自稳能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有微型桩治理滑坡方法的缺陷，提出一种考虑不同堆积体规模的基于桩-土协同工作原理设计的加固堆积体边坡的微型抗滑桩群组合结构，充分利用堆积体自稳能力，从而有效减少支挡结构材料成本，降低支挡结构施工对堆积体岩土层的扰动、缩短工期。
本发明的技术方案：
一种基于协同工作原理的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，包括微型单桩、连接微型单桩端橫梁与纵梁；微型单桩与橫梁、纵梁按照不同方式组合成微型抗滑桩群组合结构，包括四桩组合、五桩组合以及六桩组合三种类型，依次对应加固浅层、中层及深层三种规模堆积体边坡；
所述的微型单桩包括柔性桩6a和柔性桩7b；
所述的柔性桩6a为钻孔灌注桩制作；
所述的柔性桩7b采用中心内置x型钢的钢筋混凝土桩制作；
所述的柔性桩7b的刚度大于柔性桩6a；
所述的橫梁与纵梁为现浇制的钢筋混凝土梁。
所述的四桩组合1由两根柔性桩6a、两根柔性桩7b、和两根横梁a4和两根纵梁a5组成，横梁a4和纵梁a5用于连接柔性桩6a和柔性桩7b，形成一个方形体结构；橫梁a4宽度为d/3～d/2，横梁a4长度为d～2d，纵梁a5宽度与横梁a4相同，纵梁a5长度为2d～4d；其中，d为柔性桩6a的直径；
所述的五桩组合2是在四桩组合1外部增设一根柔性桩6a；增设的柔性桩6a与其相邻的两根柔性桩6a围成的截面为等腰三角形，等腰三角形的底边位置为四桩组合1的一根横梁4，两腰位置为两根纵梁b8；纵梁b8的宽度与纵梁a5的宽度相同，其长度不小于纵梁a5的长度且不大于1.5倍纵梁a5的长度；
所述的六桩组合3是在四桩组合1外部增设两根柔性桩6a，增设的两根柔性桩6a通过横梁4相连，增设的两根柔性桩6a与之前的两根柔性桩6a间通过纵梁c9相连，形成一个方形体结构；纵梁c9的宽度与纵梁a5的宽度相同，其长度不小于1.5倍纵梁a5的长度且不大于2.5倍纵梁a5的长度。
本发明的有益效果：按照本发明提供的微型抗滑桩群组合结构，可以有效的节省挡土结构的制作成本，由于微型桩尺寸小，施工简单，因此对堆积体边坡扰动小，工期短。同时，设计的微型抗滑桩群允许堆积体与桩结构有一定变形，充分发挥堆积体层的自稳能力。
附图说明
图1(a)是四桩组合微型抗滑桩群平面图。
图1(b)是五桩组合微型抗滑桩群平面图。
图1(c)是六桩组合微型抗滑桩群平面图。
图2(a)是四桩组合微型抗滑桩群三维示意图。
图2(b)是五桩组合微型抗滑桩群三维示意图。
图2(c)是六桩组合微型抗滑桩群三维示意图。
图3是柔性桩a结构图。
图4是柔性桩b结构图。
图5是四桩组合微型桩群加固浅层堆积体三维示意图。
图中：1四桩组合；2五桩组合；3六桩组合；4横梁；5纵梁a；
6柔性桩a；7柔性桩b；8纵梁b；9纵梁c；10混凝土；11钢筋；
12x型异型钢；13堆积体；14潜在滑移面；15基岩。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
基于协同工作原理设计的微型抗滑桩群组合结构的工作原理是：充分利用两种刚度不同的柔性桩体各自工程优势，通过在靠近滑坡体后缘一侧合理布置刚度较大、强度较高的柔性桩减小堆积体位移变形，起到阻滑的作用；另外，受力相对较小的滑坡体前缘布置造价低廉、刚度较小的柔性桩，允许桩土有一定的变形，充分发挥堆积体自稳能力，在满足变形协调的原则下，达到加固堆积体的目的；此外，针对不同堆积体规模，通过合理设计微型抗滑桩群的组合方式，使整个堆积体串联成一个有机整体，形成一个具有更大刚度的复合体，共同构成一个整体来承担外荷载。
图1是三种微型抗滑桩群组合结构平面图，图2是三种微型抗滑桩群组合结构三维示意图，分别为四桩组合1、五桩组合2和六桩组合3，分别用于加固浅层、中层和深层规模的堆积体边坡。四桩组合由两根柔性桩6a和两根柔性桩7b通过桩顶刚性纵梁a5和横梁4连接而成，橫梁4宽度宜为d/3～d/2，横梁4长度宜为d～2d，纵梁a5宽度与横梁4相同，纵梁a5长度宜为2d～4d。五桩组合2是在四桩组合1的基础上，沿其两根纵梁a5对称轴方向增设一根柔性桩6a并由纵梁b8连接成一个整体，纵梁b8宽度与纵梁a5相同，其长度不宜小于纵梁a5且不大于1.5倍纵梁a5长度。六桩组合3是在四桩组合1的基础上，沿其两根纵梁a5方向分别增设两根柔性桩6a，并由两根纵梁c9连接成一个整体，纵梁c9宽度与纵梁a5相同，其长度不易小于1.5倍纵梁a5且不宜大于2.5倍纵梁a5。其中，d为微型桩直径。
图3是微型单桩的柔性桩6a的结构图，柔性桩6a宜为直径400mm的圆柱形桩，由强度不低于C30的混凝土10以及钢筋笼现场钻孔灌注制作。
图4是微型单桩的柔性桩7b结构图，柔性桩7b宜为直径400mm的圆柱形桩，由强度不低于C30的混凝土10和x型异形钢12构成，x型异形钢12对角线长度不宜低于80mm，且为预制的长度不小于5m刚度不低于HRB400的钢筋，现场焊接成整体，在钻孔灌注的柔性桩7b制作时内插于圆形轴心位置。。
现以浅层堆积体加固为例，说明四桩组合的微型抗滑桩群组合结构加固堆积体主要思路。图5是四桩组合1加固浅层规模堆积体示意图，由图5可知，微型抗滑桩群沿竖直向下方向穿越堆积体13以及潜在滑移面14并锚固于下层基岩15处，锚固深度不宜小于h/4且不宜大于h/2。微型抗滑桩群宜布置在距离坡角H/3高程处，两根柔性桩(7b)所在面朝向边坡后缘方向，抗滑桩群成直线排列，所在直线宜平行于边坡走向，相邻两个微型桩群组合结构形心间距不宜小于3D且不宜大于5D，其中，D为与微型抗滑桩组合结构截面形状等面积的等效圆直径。微型抗滑桩群组合结构使得该区域内土体与微型桩串联成一个有机整体，相当于一个大型抗滑桩，共同构成一个整体来承担外荷载。其中，h为微型桩长度，H为堆积体边坡高度。
当然，图5中仅给出了单排微型抗滑桩群加固堆积体的示意图，若堆积体加固平面面积较大，可以视情况采用多排微型抗滑桩群加固斜坡。
Claims (5)
1.一种基于协同工作原理的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，其特征在于，所述的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构包括微型单桩、连接微型单桩端橫梁与纵梁；微型单桩与橫梁、纵梁按照不同方式组合成微型抗滑桩群组合结构，包括四桩组合、五桩组合以及六桩组合三种类型，所述的三种微型桩群组合结构依次对应加固浅层、中层及深层三种规模堆积体边坡；所述的微型单桩包括两个刚度不同的柔性桩(6a)和柔性桩(7b)。
2.根据权利要求1所述的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，其特征在于，所述的四桩组合(1)由两根柔性桩(6a)、两根柔性桩(7b)、两根纵梁a(5)和两根横梁(4)组成，纵梁a(5)和横梁(4)用于连接柔性桩(6a)及柔性桩(7b)，形成一个方形体结构；橫梁(4)宽度为d/3～d/2，横梁(4)长度为d～2d，纵梁a(5)宽度与横梁(4)相同，纵梁a(5)长度为2d～4d；其中，d为柔性桩(6a)的直径。
3.根据权利要求2所述的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，其特征在于，所述的五桩组合(2)是在四桩组合(1)外部增设一根柔性桩(6a)；增设的柔性桩(6a)与其相邻的两柔性桩(6a)围成的截面为等腰三角形，等腰三角形的底边位置为四桩组合(1)的一根横梁(4)，两腰位置为两根纵梁b(8)；纵梁b(8)的宽度与纵梁a(5)的宽度相同，其长度不小于纵梁a(5)的长度且不大于1.5倍纵梁a(5)的长度。
4.根据权利要求2所述的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，其特征在于，所述的六桩组合(3)是在四桩组合(1)外部增设两根柔性桩(6a)，增设的两根柔性桩(6a)间通过横梁(4)相连，增设的柔性桩(6a)与相邻的柔性桩(6a)间通过纵梁c(9)相连，形成一个方形体结构；纵梁c(9)的宽度与纵梁a(5)的宽度相同，其长度不小于1.5倍纵梁a(5)的长度且不大于2.5倍纵梁a(5)的长度。
5.根据权利要求1-4任一所述的堆积型滑坡-微型抗滑桩群组合结构，其特征在于，所述的柔性桩(6a)以钢筋笼和混凝土为主要材料现场灌注制作；所述的柔性桩(7b)采用中心内置x型钢的钢筋混凝土桩制作；所述的柔性桩7(b)的刚度大于柔性桩6(a)；所述的橫梁与纵梁为现浇制的钢筋混凝土梁。
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