CN109339078A - 一种矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其包括矩形截面桩、圆形截面桩、过渡台，矩形截面桩固定在圆形截面桩顶端，过渡台设置在矩形截面桩与圆形截面桩的交接处；圆形截面桩内的纵向受力钢筋在过渡台内弯折后与矩形截面桩内的纵向受力钢筋固连为一体，矩形截面桩的矩形截面中心与圆形截面桩的圆形截面圆心重合；本发明利用上部矩形截面桩和下部圆形截面桩的组合形式，有效解决了矩形桩施工时人工挖孔面临的安全隐患和施工较慢的问题，同时也大幅度改进了圆桩在运营安全性、技术可行性、经济性、美观性上的不足；本组合式抗滑桩具有施工安全高效、造价经济、结构可靠的特点。

Description

一种矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩
技术领域
本发明涉及滑坡和边坡工程治理领域，具体涉及一种矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩。
背景技术
抗滑桩是穿过滑坡体深入于下部稳定土层的桩，用以支挡滑坡体的下滑力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是目前为止一种极为重要的抗滑处理措施。抗滑桩对滑坡体的作用，是将抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层中，利用抗滑桩稳定土层的被动土压力平衡滑动体的推力，增加其稳定性；当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前被动土压力抵抗滑坡体的主动土压力。
目前，抗滑桩使用最为广泛的截面形式为矩形截面。矩形桩在支护特性上有着较多的优点，它可根据滑坡推力的特点布设钢筋，相较于圆桩，在截面面积相同的条件下，其刚度以及抗弯惯性矩较大；在承载力相同的条件下，其需要的截面面积更小或桩长更短，还可节约腰梁，显著节省工程造价，且在其后易于设置桩间挡土板，同时能形成更为平整、美观的边坡支护结构。然而，由于矩形桩采用人工挖孔，相较于圆桩而言，在施工过程中，实际上是对滑坡的一种破坏，虽然可采用跳挖措施来减小此类风险，但仍存在一定的安全隐患，同时人工挖孔速度较慢，且现浇混凝土护壁需要一定的养护时间，因此总体施工速度较慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工安全高效、造价经济、结构可靠的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，本发明综合考虑了矩形截面桩与圆形截面桩的支护优点。
为实现上述目的，本发明矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩包括矩形截面桩、圆形截面桩、过渡台，矩形截面桩固定在圆形截面桩顶端，过渡台设置在矩形截面桩与圆形截面桩的交接处；圆形截面桩内的纵向受力钢筋在过渡台内弯折后与矩形截面桩内的纵向受力钢筋固连为一体，矩形截面桩的矩形截面中心与圆形截面桩的圆形截面圆心重合。
所述使用时，矩形截面桩和过渡台设置在建设场地上方的滑坡体的支挡侧，圆形截面桩埋置于稳定土层中。
所述矩形截面桩的矩形截面的长a≥0.6倍圆形截面直径d，矩形截面的宽b≤0.8倍圆形截面直径d，且a≥b，其中矩形截面的宽b为靠山侧的一边。
所述过渡台（3）的表面为凸面，过渡台的宽度w与高度h的比值1:1～1:，宽度w为（d-a）/2或（d-b）/2；当a≠b时，根据w以及w与h的比值，使过渡台四面的高度h相等。
所述组合式抗滑桩靠山侧设置有纵向受力钢筋加密区，加密区位于矩形截面桩的下部以及圆形截面桩的上部，圆形截面桩下部非加密区的高度为0.1～0.25L，矩形截面桩上部非加密区的高度为0.1～0.25L，其中L为组合式抗滑桩的总高度，加密区钢筋在过渡台处不弯折。
当土体侧压力过大时，在上部矩形截面桩上打入预应力锚索或锚杆，把预应力锚索或锚杆锚入最危险滑动面以下的稳定土层中。
本发明组合式抗滑桩具有以下优点：
上部矩形桩可根据滑坡推力的特点布设钢筋，相较于圆桩，在截面面积相同的条件下，其刚度以及抗弯惯性矩较大；在承载力相同的条件下，其需要的截面面积更小或桩长更短，还可节约腰梁，显著节省工程造价，且在其后易于设置桩间挡土板，同时能形成更为平整、美观的边坡支护结构。下部圆形截面桩施工安全性高，采用旋挖法施工，即不需要人工进行开挖，可减少施工过程中的安全隐患，同时现场所需施工人员较少、施工效率较高；
本发明上部矩形截面桩经济、安全、可靠、美观，下部圆形截面桩采用机械挖孔，施工效率和安全性高；本发明利用上部矩形截面桩和下部圆形截面桩的组合形式，有效解决了矩形桩施工时人工挖孔面临的安全隐患和施工较慢的问题，同时也大幅度改进了圆桩在运营安全性、技术可行性、经济性、美观性上的不足；本发明的过渡台作为上部矩形截面桩过渡到下部圆形截面桩的重要构件，不仅为纵向受力钢筋的弯折提供必要的混凝土保护层，还有利于荷载的均匀传递，可避免荷载传递过程中产生的应力集中现象；本组合式抗滑桩具有施工安全高效、造价经济、结构可靠的特点。
附图说明
图1为本发明组合式抗滑桩的结构示意图；
图2为本发明组合式抗滑桩俯视结构示意图；
图3为本发明组合式抗滑桩的过渡台结构示意图；
图4为本发明纵向受力钢筋以及加密区分布示意图；
图5为矩形截面桩内纵向受力钢筋配筋示意图；
图6为圆形截面桩内纵向受力钢筋配筋示意图；
图7为圆形截面桩内纵向受力钢筋弯折与矩形截面桩内纵向受力钢筋连接示意图；
图8为某边坡采用本发明组合式抗滑桩支护的纵向受力钢筋以及加密区分布示意图；
图9为某边坡采用本发明组合式抗滑桩支护的剖面示意图；
图中：1-矩形截面桩、2-圆形截面桩、3-过渡台、4-纵向受力钢筋、5-滑坡体、6-稳定土层、7-最危险滑动面、8-预应力锚索或锚杆、9-建设场地、10-加密区钢筋、11-原始边坡、12-桩顶冠梁、13-坡顶截水沟、14-岩土层分界面、15-坡底排水沟。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例：如图1所示，本矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩包括矩形截面桩1、圆形截面桩2、过渡台3，矩形截面桩1固定在圆形截面桩2顶端，过渡台3设置在矩形截面桩1与圆形截面桩2的交接处；圆形截面桩2内的纵向受力钢筋4在过渡台3内弯折后与矩形截面桩1内的纵向受力钢筋4固连为一体，矩形截面桩1的矩形截面中心与圆形截面桩2的圆形截面圆心重合；使用时，矩形截面桩1和过渡台3设置在建设场地9上方的滑坡体5的支挡侧，支挡滑坡体5，圆形截面桩2埋置于稳定土层6中；
如图2所示，矩形截面桩1的矩形截面的长a≥0.6倍圆形截面直径d，矩形截面的宽b≤0.8倍圆形截面直径d，且a≥b，其中矩形截面的宽b为靠山侧的一边；
如图3所示，过渡台3的表面为凸面，为避免应力集中，过渡台3的宽度w与高度h的比值1:1～1:，宽度w为（d-a）/2或（d-b）/2；当a≠b时（矩形截面桩1的截面不是正方形截面），根据w以及w与h的比值，使四面的过渡台3的高度h相等；
如图4、5、6、7所示，纵向受力钢筋4在矩形截面桩1和圆形截面桩2内等距分布，靠山侧以及靠山侧相对的一侧纵向受力钢筋4为2-3根；钢筋的数量根据边坡的坡体特征以及岩土层参数等计算配筋数量并合理布局；为增强抗滑桩危险部位承载力，可在桩身中部设置加密区，其长度为组合式抗滑桩总长的0.5~0.8倍，根据所需承载力在抗滑桩靠山侧90度~120度范围内增加一定数量的加密区钢筋10；下部圆形截面桩2的非加密区纵向受力钢筋4经过渡平台3弯折至矩形截面桩，并与其内纵向受力钢筋4连接为一体，加密区钢筋10在过渡台3处不弯折。
矩形截面桩1上打入预应力锚索或锚杆8，把预应力锚索或锚杆8锚入最危险滑动面7以下稳定岩土体，增强抗滑桩的承载力以承载更大的土侧压力。
如图5-9所示，以某边坡的组合式抗滑桩为例：
该边坡需要支护的长度为70.8m，岩土层共分为两层，岩土层分界面14以上为第一层、以下为第二层。第一层岩土体为全风化泥质粉砂岩，黏聚力35.2kPa、内摩擦角14.7°、地基土水平抗力比例系数10MN/m4；第二层岩土体为全风化泥质粉砂岩，黏聚力35.5kPa、内摩擦角16.5°、地基土水平抗力比例系数10MN/m4。
该抗滑桩设计为矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其中矩形截面桩1边长a=1.4m，b=1.4；下部圆形截面桩2直径d=2m；渡台3的表面为凸面，为避免应力集中，过渡台的宽度w与高度h的比值1:1.5，w=0.3；h=0.45；
如图8所示，经抗滑桩承载力计算，组合式抗滑桩的总长设计为28m、圆形截面桩2为14.5m，组合式抗滑桩水平间距均为3.5m，共布置21根抗滑桩。桩顶冠梁12设计为高1.4m、宽1米，预应力锚索设置在桩身，距桩顶2.5m处向下排列，竖向间隔每2.5m设置1根，共设计5根；每根均由7根直径为15.2mm的钢绞线组成并向下倾斜15°，从上至下总长度分别设计为29m、27m、24m、27m、27m，锚固段长度分别为20m、18m、16m、21m、21m。
根据配筋计算结果，矩形截面桩1所需最小配筋面积为14513mm2，圆形截面桩2所需最小配筋面积为18660mm2；组合式抗滑桩加密区钢筋设计为18m、矩形截面桩和圆形截面桩2非加密区为5m，故布置38根直径25mm的纵向受力钢筋4；在矩形截面桩1和圆形截面桩2的加密区均布置7根直径20mm的加密区钢筋10。经实际配筋后，该组合式抗滑桩矩形截面桩1和圆形截面桩2的实际配筋面积均为18658mm2，加密区实际配筋面积均为20856mm2，配筋如图5-8所示。
组合式抗滑桩在本实施例中的排水系统由坡顶截水沟13、坡底排水沟15和泄水孔三部分组成；其中，泄水孔设置在桩间挡土板上，每个挡土板上设置4排泄水孔，从上至下每排泄水孔长度分别为6m、6m、3m、3m。
该原始边坡11安全系数为0.64，采用上述组合式抗滑桩支护后，正常工况下安全系数为1.367，地震工况下安全系数为1.208，满足边坡支护要求；本实施例边坡支护剖面如图9所示。

Claims (6)

1.一种矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：包括矩形截面桩（1）、圆形截面桩（2）、过渡台（3），矩形截面桩（1）固定在圆形截面桩（2）顶端，过渡台（3）设置在矩形截面桩（1）与圆形截面桩（2）的交接处；圆形截面桩（2）内的纵向受力钢筋（4）在过渡台（3）内弯折后与矩形截面桩（1）内的纵向受力钢筋（4）固连为一体，矩形截面桩（1）的矩形截面中心与圆形截面桩（2）的圆形截面圆心重合。
2.根据权利要求1所述的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：使用时，矩形截面桩（1）和过渡台（3）设置在建设场地（9）上方的滑坡体（5）的支挡侧，圆形截面桩（2）埋置于稳定土层（6）中。
3.根据权利要求1所述的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：矩形截面桩（1）的矩形截面的长a≥0.6倍圆形截面直径d，矩形截面的宽b≤0.8倍圆形截面直径d，且a≥b，其中矩形截面的宽b为靠山侧的一边。
4.根据权利要求3所述的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：过渡台（3）的表面为凸面，过渡台（3）的宽度w与高度h的比值1:1～1:，宽度w为（d-a）/2或（d-b）/2。
5.根据权利要求3所述的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：组合式抗滑桩靠山侧设置有纵向受力钢筋（4）加密区，加密区位于矩形截面桩（1）的下部以及圆形截面桩（2）的上部，圆形截面桩（2）下部非加密区的高度为0.1～0.25L，矩形截面桩（1）上部非加密区的高度为0.1～0.25L，其中L为组合式抗滑桩的总高度，加密区钢筋（10）在过渡台（3）处不弯折。
6.根据权利要求3所述的矩形桩内接于圆桩的组合式抗滑桩，其特征在于：当土体侧压力过大时，在上部矩形截面桩（1）上打入预应力锚索或锚杆（8），把预应力锚索或锚杆（8）锚入最危险滑动面（7）以下的稳定土层（6）中。
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