CN108468341B - 抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗滑桩‑波纹钢拱‑拉锚组合边坡防护结构，包括抗滑桩、异形抗滑柱、基础梁、波纹钢拱、连系梁和锚索，即在路堤与边坡之间打设抗滑桩，抗滑桩桩头浇筑基础梁，基础梁上浇筑形成异形抗滑柱，相邻异形抗滑柱之间固定波纹钢拱，形成挡土结构，异形抗滑柱顶面浇筑连系梁，连系梁处打入锚索，锚索倾斜地打入到边坡土层内部的硬土层中，并对锚索施加预应力。本发明由于波纹钢拱的存在，回填的填料外侧呈拱形，由于土体成拱效应，可将土体的剪切力转化为土体的压应力，利用土体的抗压强度显著高于抗剪强度的特性，提高边坡稳定性和抗滑移能力，同时，可降低材料损耗和工程量，可显著降低工程造价。
Description
技术领域
本发明属于边坡支护技术领域，尤其涉及一种抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构及其施工方法。
背景技术
边坡支护是指为保证边坡及其周边环境的安全，对边坡采取的支挡、加固与防护措施，常用的支护结构型式包括重力式挡墙和排桩式锚杆挡墙等。重力式挡墙依靠自重维持稳定，体积、重量大，耗费材料多，在软弱地基上修建还受到地基承载力的限制；排桩式锚杆挡墙具有较高的抗滑移承载力，但往往排桩截面大、嵌固深、桩间距小，桩间土稳定性差。
波纹钢具有优异的截面特性，已广泛应用于大跨度屋盖和拱桥中，但在边坡防护领域中运用很少，将波纹钢运用在边坡防护时，波纹钢设置在边坡侧面的土体中，由于土体成拱效应，可将土体的剪切力转化为土体的压应力，利用土体的抗压强度显著高于抗剪强度的特性，提高桩间土体的自承能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有边坡防护结构存在的问题，提供一种抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，并提供了抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及的一种抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，设在路堤靠近边坡一侧，包括抗滑桩、异形抗滑柱、基础梁、波纹钢拱、连系梁和锚索，所述的抗滑桩设置在路堤与边坡交界处的土体中，所述的基础梁水平设置在抗滑桩的顶部，基础梁的顶面与路堤上表面齐平，所述的异形抗滑柱设置在基础梁上方，所述的连系梁水平设置在异形抗滑柱的顶部；所述的波纹钢拱设在相邻的异形抗滑柱之间，波纹钢拱两侧与异形抗滑柱连接；所述的锚索穿过连系梁，且倾斜的插入边坡土体中。
优选地，所述的异形抗滑柱包括同心设置的柱芯和环形柱，柱芯呈圆柱形结构，环形柱呈半圆环柱形结构，柱芯和环形柱采用一体式浇筑成型的钢筋混凝土结构；柱芯的内部设有相互配合的内部纵筋和内部箍筋，环形柱内部设有相互配合的迎坡面纵筋和迎坡面箍筋，内部箍筋和迎坡面箍筋之间通过连接筋连接。
优选地，所述的波纹钢拱采用弧形结构，波纹钢拱两侧设有连接钢板，连接钢板上设有螺孔，波纹钢拱通过穿过螺孔的紧固螺栓与异形抗滑柱固定。
优选地，所述的波纹钢拱的外侧面喷射混凝土层，喷射混凝土层内设有钢筋网片，波纹钢拱的内侧面设有防锈蚀涂层。
优选地，所述的连系梁的下表面设有一层素混凝土垫层。
优选地，所述的波纹钢拱靠近边坡的一侧设有填料，所述的锚索贯穿填料，并插入边坡土体中。
优选地，所述的异形抗滑柱的位置与抗滑桩的位置一一对应。
上述抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）开挖边坡靠近路堤一侧的土体；
（2）测量定位抗滑桩的桩位，按照桩位旋挖成孔，制作抗滑桩的钢筋笼并下放至孔中，孔内由下往上浇筑混凝土形成抗滑桩；
（3）抗滑桩桩头处绑扎钢筋并支设模板，浇筑混凝土形成基础梁；
（4）绑扎异形抗滑柱钢筋笼，支设异形抗滑柱的组合模板，浇筑混凝土形成异形抗滑柱，且在异形抗滑柱上预设锚固螺杆；
（5）在相邻的异形抗滑柱之间安装波纹钢拱，通过与锚固螺杆配合的紧固螺栓固定波纹钢拱和异形抗滑柱；
（6）波纹钢拱外侧挂设钢筋网片并采用喷射混凝土的方式形成喷射混凝土层，波纹钢拱内侧进行防锈、防腐蚀处理；
（7）分层回填填料并夯实；
（8）将异形抗滑柱柱头进行处理，在柱头进行一层素混凝土垫层施工，并在垫层上面进行连系梁的施工；
（9）设置锚索，并对锚索施加预应力。
优选地，所述步骤1中开挖边坡土体后，对坡面进行削坡，使边坡侧面形成台阶。
优选地，所述的步骤4中，异形抗滑柱钢筋笼绑扎时，首先绑扎柱芯的内部箍筋和内部纵筋，形成柱芯钢筋笼；然后绑扎环形柱内部的迎坡面纵筋和迎坡面箍筋，形成环形柱钢筋笼，迎坡面箍筋的位置和间距均与内部箍筋的位置和间距对应；最后通过连接筋连接柱芯钢筋笼和环形柱钢筋笼。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、上部异性抗滑柱与波纹钢拱通过螺栓紧固联结成一个整体，波纹钢拱由于波纹状的肋使得其具有优良的受力特征，能够很大程度上分散水平荷载，保证桩间土的稳定性，提高抗滑桩间距。
2、异性抗滑柱和抗滑桩通过中间的基础梁联结成一个整体，在边坡支护中布置灵活，适用性比较强，能够满足各种边坡条件。
3、抗滑桩、异形抗滑柱、波纹钢拱、拉锚组合防护能充分各自的优势，提高抗滑移稳定性的同时，降低材料损耗和工程量，可显著降低工程造价。
附图说明
图1是抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构示意图；
图2是抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构1-1剖面图；
图3是异形抗滑柱与波纹钢拱连接图。
图示说明：1-抗滑桩，2-异形抗滑柱，3-基础梁，4-波纹钢拱，5-喷射混凝土层，6-填料，7-台阶，8-素混凝土垫层，9-连系梁，10-锚索，11-锚索自由端，12-锚索锚固段，13-锚头，14-护栏，15-坡顶天沟，16-坡顶面，17-天然边坡面，18-挡墙基础，19-挡墙，20-路堤边沟，21-路堤，22-边坡土层，23-钢筋网片，24-锚固螺杆，25-连接钢板，26-紧固螺栓，27-迎坡面纵筋，28-内部纵筋，29-内部箍筋，30-迎坡面箍筋，31-连接筋，32-柱芯，33-环形柱。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合附图1所示，本实施例是针对高度为10m的天然边坡面17为例，对该天然边坡进行支护，支护结构采用本发明涉及的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构设在路堤靠近边坡一侧，包括抗滑桩1、异形抗滑柱2、基础梁3、波纹钢拱4、连系梁9和锚索10。
所述的抗滑桩1设置在路堤与边坡交界处的土体中，抗滑桩1采用桩径1.5m、桩长10m、桩间距4.5m的旋挖钻间隔成孔并浇筑混凝土形成桩体。所述的基础梁3水平设置在抗滑桩1的顶部，基础梁3宽高尺寸为1.5×1.0m，基础梁3和抗滑桩1均埋设于路堤21以下的土体中，并且基础梁3的顶面与路堤21上表面齐平，路堤21上表面从中间向两侧存在向下的倾斜坡度，且路堤21的两侧设有路堤边沟20，有助于路堤21表面排水。
结合附图1和2所示，所述的异形抗滑柱2设置在基础梁3上方，且每根异形抗滑柱2对应设置在一根抗滑桩1的正上方，即异形抗滑桩2与抗滑桩1一一对应，且相互对应的异形抗滑桩2和抗滑桩1的竖向轴心相重合。结合附图3所示，异形抗滑柱2包括同心设置的柱芯32和环形柱33，柱芯32呈圆柱形结构，其直径为1.2mm，环形柱33呈半圆环柱形结构，其内径为1.2mm，外径为1.5mm，柱芯32和环形柱33采用一体式浇筑成型的钢筋混凝土结构。柱芯32的内部设有相互配合的内部纵筋28和内部箍筋29，环形柱33内部设有相互配合的迎坡面纵筋27和迎坡面箍筋30，内部箍筋29和迎坡面箍筋30之间通过连接筋31连接。环形柱33的直径大于柱芯32的直径，并且环形柱33的与其直径相重合的垂直面上设有锚固螺杆24。所述的异形抗滑柱2的高度与护坡高度相协调。
结合附图2和附图3所示，所述的波纹钢拱4设在相邻的异形抗滑柱2之间，波纹钢拱4厚度3mm，为镀锌钢板制作，波纹矢高10cm、矢宽20cm，在相邻的异形抗滑柱2之间安装波纹钢拱4，波纹钢拱4的矢高1.0m、矢宽3.2m，波纹钢拱4的两侧设有连接钢板25，连接钢板25上设有螺孔，波纹钢拱4的两端通过异形抗滑柱2上预留的锚固螺杆24、以及穿过连接钢板25上的螺孔且与锚固螺杆24配合的紧固螺栓26固定于异形抗滑柱2上。波纹钢拱4的外侧面喷射混凝土层5，喷射混凝土层5内设有钢筋网片23，钢筋网片23起到防止喷射混凝土层5开裂的目的，波纹钢拱4的内侧面设有防锈蚀涂层，防止波纹钢拱4腐蚀而影响边坡防护的能力。
又如附图1所示，异形抗滑桩2的顶部设置一层素混凝土垫层8，素混凝土垫层8的上方设有连系梁9，连系梁9的上表面设有护栏14。所述的锚索10长15.5mm，锚索自由端11穿过回填的填料6，其中锚索锚固段12长度为5.0m，其打入边坡的稳定的土层中，锚头13固定在连系梁9上，并施加预应力。回填的填料6的顶面为坡顶面16，坡顶面16与天然边坡面17点的高度基本保持相同，且坡顶面16上设置坡顶天沟15，坡顶天沟15的作用是将坡顶的水排出。
上述所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法包括以下步骤：
步骤1：开挖边坡土层22，将高度10m的天然边坡面17进行削坡开挖成阶梯状的台阶7，台阶7的长为1.0m，高为0.5m。
步骤2：测量定位抗滑桩1的桩位，按桩径1.5m、桩长10m、桩间距4.5m的规格，采用旋挖间隔成孔，并随时记录岩层变化；成孔后将制作好的抗滑桩1的钢筋笼下放至孔中，孔内由下往上浇筑混凝土形成抗滑桩1。
步骤3：对抗滑桩1进行偏位复核和桩头处理，桩头处绑扎钢筋和支设模板，浇筑混凝土形成宽高尺寸为1.5×1.0m的基础梁3。
步骤4：异形抗滑柱钢筋笼绑扎，异形抗滑柱2的柱芯32的直径为1.2mm，环形柱33的内径为1.2mm，外径为1.5m、高度与护坡高度相协调，其钢筋笼由内部纵筋28、迎坡面纵筋27、内部箍筋29、迎坡面箍筋30、连接筋31等绑扎形成，内部箍筋29和迎坡面箍筋30通过连接筋31形成整体；异形抗滑柱2混凝土的浇筑需要采用特制的组合模板，安装后对模板进行加固，并且预先设置好锚固螺杆24；最后浇筑异形抗滑柱2的混凝土，浇筑过程进行振捣，确保浇筑密实，养护一段时间后拆除模板，完成异形抗滑柱2的施工。
步骤5：在相邻的异形抗滑柱2之间安装波纹钢拱4，波纹钢拱4厚度3mm，为镀锌钢板制作，波纹矢高10cm、矢宽20cm，在相邻的异形抗滑柱2之间安装波纹钢拱4，波纹钢拱4的矢高1.0m、矢宽3.2m，其两端通过异形抗滑柱2上预留的锚固螺杆24、连接钢板25和紧固螺栓26固定于异形抗滑柱2上。
步骤6：在安装好的波纹钢拱4外侧挂设钢筋网片23和喷射混凝土层5，在波纹钢拱内侧进行防锈、防腐蚀处理。
步骤7：由于步骤1的边坡土层22开挖，在异形抗滑柱2、波纹钢拱4与台阶7之间存在空隙，故采用填料6进行分层回填压实，填料6顶面的高度与天然边坡面17的最高点齐平，并且填料6的顶面开挖浇筑坡顶天沟15，方便坡顶的水排出。
步骤8：将异形抗滑柱2柱头进行处理，在柱头进行一层素混凝土垫层8施工，并在垫层上面进行连系梁9的施工，并在连系梁9的上方安装护栏14。
步骤9：设置锚索10，15.5m长的锚索穿过回填的填料6，其中锚固段12长度为5.0m，位于边坡土层22内稳定的土层中，锚头13固定在连系梁9上，并对锚索10施加预应力。
步骤10：边坡防护结构施工完成后，在边坡防护结构的外侧铺设路堤21，路堤从中间向两边存在向下的坡度，并且在路堤21的两侧开挖路堤边沟20，方便路堤排水。
步骤11：在路堤远离边坡的一侧设置挡墙基础18和挡墙19，防止路堤向远离边坡的一侧倾斜。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，设在路堤靠近边坡一侧，其特征在于：其包括抗滑桩、异形抗滑柱、基础梁、波纹钢拱、连系梁和锚索，所述的抗滑桩设置在路堤与边坡交界处的土体中，所述的基础梁水平设置在抗滑桩的顶部，基础梁的顶面与路堤上表面齐平，所述的异形抗滑柱设置在基础梁上方，异形抗滑柱包括同心设置的柱芯和环形柱，柱芯呈圆柱形结构，环形柱呈半圆环柱形结构，柱芯和环形柱采用一体式浇筑成型的钢筋混凝土结构；柱芯的内部设有相互配合的内部纵筋和内部箍筋，环形柱内部设有相互配合的迎坡面纵筋和迎坡面箍筋，内部箍筋和迎坡面箍筋之间通过连接筋连接；所述的连系梁水平设置在异形抗滑柱的顶部；所述的波纹钢拱设在相邻的异形抗滑柱之间，波纹钢拱采用弧形结构，波纹钢拱两侧设有连接钢板，连接钢板上设有螺孔，异形抗滑柱上预设锚固螺杆，锚固螺杆穿过螺孔并用紧固螺栓将连接钢板固定在异形抗滑柱上，使得波纹钢拱两侧均与异形抗滑柱固定，波纹钢拱的外侧面喷射混凝土层，喷射混凝土层内设有钢筋网片，波纹钢拱的内侧面设有防锈蚀涂层；所述的锚索穿过连系梁，且倾斜的插入边坡土体中。
2.根据权利要求1所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，其特征在于：所述的连系梁的下表面设有一层素混凝土垫层。
3.根据权利要求1所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，其特征在于：所述的波纹钢拱靠近边坡的一侧设有填料，所述的锚索贯穿填料，并插入边坡土体中。
4.根据权利要求1所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构，其特征在于：所述的异形抗滑柱的位置与抗滑桩的位置一一对应。
5.一种基于权利要求1~4任一项所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）开挖边坡靠近路堤一侧的土体；
（2）测量定位抗滑桩的桩位，按照桩位旋挖成孔，制作抗滑桩的钢筋笼并下放至孔中，孔内由下往上浇筑混凝土形成抗滑桩；
（3）抗滑桩桩头处绑扎钢筋并支设模板，浇筑混凝土形成基础梁；
（4）绑扎异形抗滑柱钢筋笼，支设异形抗滑柱的组合模板，浇筑混凝土形成异形抗滑柱，且在异形抗滑柱上预设锚固螺杆；
（5）在相邻的异形抗滑柱之间安装波纹钢拱，通过与锚固螺杆配合的紧固螺栓固定波纹钢拱和异形抗滑柱；
（6）波纹钢拱外侧挂设钢筋网片并采用喷射混凝土的方式形成喷射混凝土层，波纹钢拱内侧进行防锈、防腐蚀处理；
（7）分层回填填料并夯实；
（8）将异形抗滑柱柱头进行处理，在柱头进行一层素混凝土垫层施工，并在垫层上面进行连系梁的施工；
（9）设置锚索，并对锚索施加预应力。
6.根据权利要求5所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤1中开挖边坡土体后，对坡面进行削坡，使边坡侧面形成台阶。
7.根据权利要求5所述的抗滑桩-波纹钢拱-拉锚组合边坡防护结构的施工方法，其特征在于：所述的步骤4中，异形抗滑柱筋笼绑扎时，首先绑扎柱芯的内部箍筋和内部纵筋，形成柱芯钢筋笼；然后绑扎环形柱内部的迎坡面纵筋和迎坡面箍筋，形成环形柱钢筋笼，迎坡面箍筋的位置和间距均与内部箍筋的位置和间距对应；最后通过连接筋连接柱芯钢筋笼和环形柱钢筋笼。
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