CN109898527B - 一种竹根状互锁锚筋桩及不稳定岩坡加固的施工方法 - Google Patents
一种竹根状互锁锚筋桩及不稳定岩坡加固的施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种竹根状互锁锚筋桩及使用该竹根状互锁锚筋桩进行不稳定岩坡加固的施工方法，该竹根状互锁锚筋桩包括桩体和若干竹根状间隔设置在桩体外周的卡伞结构，所述卡伞结构包括若干伞骨筋，所述伞骨筋以桩体为伞轴，伞状展开收起。本发明通过在桩体外周间隔设置若干卡伞结构，伞骨筋展开于不稳定岩坡的钻孔内，通过浇筑的水泥砂浆与周围土体形成互锁锚固结构，与桩体共同承受拉力。在不增加自重、钢筋数量及锚筋桩长度的前提下能够更好地与周围土体形成锚固机构，提高了边坡的稳定。并且本锚筋桩结构可以有一定倾角，随着岩层倾角的变化其倾角可以调整，因此在工程使用过程中具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及不稳定岩坡的加固与滑坡防治技术领域，具体地说是涉及一种竹根状互锁锚筋桩及不稳定岩坡加固的施工方法。
背景技术
工程中天然的不稳定岩坡通常分为三类：第一类顺层岩坡，其岩层面倾角小于岩坡倾角（岩层面倾角小于90°），在公路，水利、铁路建设的实际工程中经常遇到此类边坡，边坡的开挖导致坡体产生卸荷应力和变形问题，在雨季来临时，岩体中含水率的增加与反复变化成为岩体变形增加的重要因素，当斜坡变形逐渐增大时，坡体难以维持自身稳定，从而导致了滑坡的发生；第二类顺层岩坡，其岩层面倾角大于岩坡倾角（岩层面倾角小于90°），此类边坡的岩层中存在着贯通的节理面，当节理面横穿了岩层层面与岩层面之间贯通相连，此时的坡体便处于不稳定状态；第三类为反倾边坡，其岩层面倾角大于90°，此类边坡通常较为稳定，但当其岩层面中存在节理面时，且其节理面贯通岩层面，便成为了影响岩层边坡稳定的潜在滑动面。
近年来锚筋桩在工程中已得到应用，是一种施工方便，便于焊接成型的微型桩，可以有效减少边坡土石方开挖量、降低对边坡的扰动程度，从而起到较好的锚固效果。但对于开挖面大的高边坡，仅靠桩体自身结构的抗拔力难以支撑大推力滑坡。因此需要一种新型的桩体在不增加自重、钢筋数量及锚筋桩长度的前提下能够更好地与周围土体形成锚固机构。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种竹根状互锁锚筋桩及不稳定岩坡加固的施工方法，锚筋桩结构简单，便于加工和施工，起到良好的锚固作用，提高了不稳定岩坡的稳定性。
技术方案：本发明提出一种竹根状互锁锚筋桩，包括桩体和若干竹根状间隔设置在桩体外周的卡伞结构，所述卡伞结构包括若干伞骨筋，所述伞骨筋以桩体为伞轴，伞状展开收起。
进一步，所述卡伞结构还包括套装固定在桩体外周的卡环座和可滑动套装在桩体外周的滑动套环；所述卡环座和移动套环之间还设置有套装固定在桩体外周的限位环；所述伞骨筋包括首尾转动相连的锚固连杆和移动连杆；所述锚固连杆的端部转动连接在卡环座上；移动连杆的端部转动连接在滑动套环上。
进一步，位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构，其滑动套环位于卡环座的下端，卡伞结构的伞状展开口背向临空面；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构，其滑动套环位于卡环座的上端，卡伞结构的伞状展开口朝向临空面。
进一步，所述滑动套环上设置有滑动牵引线；其中位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构，所述滑动牵引线连接滑动套环后沿桩体向上引出；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构，所述滑动牵引线连接滑动套环后，绕在卡环座上换向180°，沿桩体向上引出。
进一步，所述桩体包括多根捆装固定的钢筋；每个所述卡伞结构的锚固连杆是均匀分布在桩体外周的钢杆。
进一步，所述滑动套环的两端设置有喇叭口，所述喇叭口的外径小于限位环的外径。
本发明提出一种使用上述竹根状互锁锚筋桩进行不稳定岩坡加固的施工方法，包括以下步骤：
S1：在不稳定岩坡进行钻孔，并在所钻孔内竹根状间隔设置多个扩孔；
S2：制造桩体，并根据S1中竹根状扩孔的位置间隔，在桩体上对应设置卡伞结构；
S3：将注浆管固定在桩体上，然后与桩体一同放置于所钻孔内，将卡伞结构一一对应布置在竹根状扩孔内；
S4：沿注浆管向所钻孔内灌注水泥砂浆；
S5：注浆完成后，拉动滑动牵引线使伞骨筋打开，直至每一处滑动套环与限位环接触。
进一步，步骤S1的操作方法包括在向下钻孔钻至每处扩孔位置时，采用扩孔钻头进行扩孔，然后继续向下钻孔。
进一步，步骤S2中在桩体上设置卡伞结构的操作方法包括位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构，其滑动套环位于卡环座的下端，卡伞结构的伞状展开口背向临空面，所述滑动牵引线连接滑动套环后沿桩体向上引出；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构，其滑动套环位于卡环座的上端，卡伞结构的伞状展开口朝向临空面；所述滑动牵引线连接滑动套环后，绕在卡环座上换向180°，沿桩体向上引出。
有益效果：本发明通过在桩体外周间隔设置若干卡伞结构，伞骨筋展开于不稳定岩坡的钻孔内，通过浇筑的水泥砂浆与周围土体形成互锁锚固结构，与桩体共同承受拉力。在不增加自重、钢筋数量及锚筋桩长度的前提下能够更好地与周围土体形成锚固机构，提高了边坡的稳定。并且本锚筋桩结构可以有一定倾角，随着岩层倾角的变化其倾角可以调整，因此在工程使用过程中具有较高的应用价值。
附图说明
图1为本发明位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构闭合状态结构示意图；
图2为本发明位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构展开状态结构示意图；
图3为本发明位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构闭合状态结构示意图；
图4为本发明位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构展开状态结构示意图；
图5为卡伞结构展开方向视图；
图6为桩体截面图；
图7为滑动套环结构示意图；
图8为锚筋桩第一种应用示意图；
图9为锚筋桩第二种应用示意图；
图10为锚筋桩第三种应用示意图。
具体实施方式
本发明提出一种竹根状互锁锚筋桩，如图1至图5所示，包括桩体1和若干竹根状间隔设置在桩体1外周的卡伞结构2，卡伞结构2包括若干伞骨筋3，伞骨筋3以桩体1为伞轴，伞状展开收起。
卡伞结构2还包括套装固定在桩体1外周的卡环座4和可滑动套装在桩体1外周的滑动套环5；卡环座4通过环形钢筋焊接于桩体1外周上，优选地，上下两个相邻的卡环座4间距为2m；卡环座4和移动套环之间还设置有套装固定在桩体1外周的限位环6；伞骨筋3包括首尾转动相连的锚固连杆7和移动连杆8；锚固连杆7的端部通过铰链12接在卡环座4上，每个卡伞结构2的锚固连杆7为均匀分布在桩体1外周上，锚固连杆7采用热轧钢制成，表面用砂轮机打磨增加其与混凝土或水泥浆之间的摩擦力，优选地，锚固连杆7的尺寸为25mm×50mm×0.8mm；移动连杆8的端部转动连接在滑动套环5上。
如图2所示，位于坡体潜在滑动面16以上的卡伞结构2，其滑动套环5位于卡环座4的下端，卡伞结构2的伞状展开口背向临空面；如图4所示，位于坡体潜在滑动面16以下的卡伞结构2，其滑动套环5位于卡环座4的上端，卡伞结构2的伞状展开口朝向临空面。
滑动套环5上设置有滑动牵引线9；其中位于坡体潜在滑动面16以上的卡伞结构2，滑动牵引线9连接滑动套环5后沿桩体1向上引出；当拉动滑动牵引线9，滑动牵引线9带动滑动套环5向上移动至与限位环6接触时，伞骨筋3完全打开。
位于坡体潜在滑动面16以下的卡伞结构2，滑动牵引线9连接滑动套环5后，绕在卡环座4上换向180°，沿桩体1向上引出；当拉动滑动牵引线9，滑动牵引线9绕过卡环座4带动滑动套环5向下移动至与限位环6接触时，伞骨筋3完全打开。
如图6所示，桩体1包括多根捆装固定的钢筋13，钢筋13采用热轧带肋钢筋。桩体1的钢筋13尽量选择整根钢筋13，但若需多段钢筋13连接，则在接头处采用焊接，焊接接头处应分散布置，布置在同一截面内其接头的截面积应小于钢筋13总面积的50%。两根相邻钢筋13接头中间距在50cm以内，均作为同一截面处理。每相邻两根钢筋13缝隙间设置一个焊点14，焊点14处放置直径为10mm的钢筋，间隔为2m焊接于相邻两根钢筋13缝隙之间，焊点14长度为30cm，焊接要求需满足《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）相关规定。
桩体1的相邻两根钢筋13缝隙之间设置有注浆管11，注浆管11采用钢管或PVC管，用铁丝进行固定，注浆管11底端应距孔底50mm~100mm。
如图7所示，滑动套环5的两端设置有喇叭口15，喇叭口15的外径小于限位环6的外径，喇叭口15处仍可由限位环6限制其最大位移，并且可防止滑动套环5在桩体1上发生卡环现象的发生。
本发明提出一种使用上述竹根状互锁锚筋桩进行不稳定岩坡加固的施工方法，包括以下步骤：
S1：选用工程勘探钻机在不稳定岩坡进行钻孔，钻头规格根据设计要求选择；在钻孔内竹根状间隔设置多个扩孔，采用扩孔钻头进行扩孔，严禁直接钻至孔底后再进行扩孔；钻孔完成后，对孔10内进行清理；为了确保施工吊装过程中锚筋桩的卡伞结构2顺利展开，需保证钻进过程中钻机的稳定钻进，钻杆中心与孔10中心在一条直线上，上下两个竹根状扩孔间距误差不应超过2cm；钻孔完成后，要严格对钻孔10深度、方位角和倾角进行复核，用孔深测量仪器复测孔10的深度与倾角，孔深不应欠深，超深不应大于5cm，倾角偏差不大于2°；
S2：制造桩体1，并根据S1中竹根状扩孔的位置间隔，在桩体1上对应设置卡伞结构2；具体地，位于坡体潜在滑动面16以上的卡伞结构2，其滑动套环5位于卡环座4的下端，卡伞结构2的伞状展开口背向临空面，滑动牵引线9连接滑动套环5后沿桩体1向上引出；位于坡体潜在滑动面16以下的卡伞结构2，其滑动套环5位于卡环座4的上端，卡伞结构2的伞状展开口朝向临空面，滑动牵引线9连接滑动套环5后，绕在卡环座4上换向180°，沿桩体1向上引出；
S3：将注浆管11固定在桩体1上，然后与桩体1一同放置于所钻孔10内，将卡伞结构2一一对应布置在竹根状扩孔内；其中，注浆管11采用钢管或PVC管，放置于桩体1的相邻两根钢筋13缝隙之间，用铁丝进行固定，注浆管11底端应距孔底50mm~100mm；
S4：沿注浆管11向所钻孔10内用水泥砂浆泵灌注水泥砂浆；水泥砂浆严格按试验确定的配合比进行配料，利用人工现场拌制，随用随拌，一次拌合水泥砂浆均在初凝前用完；
S5：注浆完成后，拉动滑动牵引线9使伞骨筋3打开，直至每一处滑动套环5与限位环6接触。
其中，步骤S2中制作桩体1的钢筋13尽量选择整根钢筋13，但若需多段钢筋13连接，则在接头处采用焊接，焊接接头处应分散布置，布置在同一截面内其接头的截面积应小于钢筋13总面积的50%。两根相邻钢筋13接头中间距在50cm以内，均作为同一截面处理。每相邻两根钢筋13缝隙间设置一个焊点14，焊点14处放置直径为10mm的钢筋，间隔为2m焊接于相邻两根钢筋13缝隙之间，焊点14长度为30cm，焊接要求需满足《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）相关规定。
其中步骤S5中伞骨筋3打开方式为：位于坡体潜在滑动面16以上的卡伞结构2，滑动牵引线9连接滑动套环5后沿桩体1向上引出；当拉动滑动牵引线9，滑动牵引线9带动滑动套环5向上移动至与限位环6接触时，伞骨筋3完全打开。位于坡体潜在滑动面16以下的卡伞结构2，滑动牵引线9连接滑动套环5后，绕在卡环座4上换向180°，沿桩体1向上引出；当拉动滑动牵引线9，滑动牵引线9绕过卡环座4带动滑动套环5向下移动至与限位环6接触时，伞骨筋3完全打开。伞骨筋3展开于钻孔10内的扩孔中，通过浇筑的水泥砂浆与周围土体形成互锁锚固结构，与桩体1共同承受拉力。
本发明竹根状互锁锚筋桩可应用于开挖卸荷应力较大的不稳定岩坡的加固，如图8所示，对于岩层面倾角小于岩坡倾角的第一类顺层岩坡（α>β），施工时，锚筋桩的倾角方向与岩层面相互垂直；如图9和图10所示，对于岩层面倾角大于岩坡倾角的第二类顺层岩坡（α≤β，β<90°）以及岩层面倾角大于90°的第三类反倾边坡（α≤β，β>90°），锚筋桩的倾角方向与节理面17相互垂直，可随节理面17倾角进行调整。
Claims (5)
1.一种竹根状互锁锚筋桩，其特征在于：包括桩体（1）和若干竹根状间隔设置在桩体（1）外周的卡伞结构（2），所述卡伞结构（2）包括若干伞骨筋（3），所述伞骨筋（3）以桩体（1）为伞轴，伞状展开收起；
所述卡伞结构还包括套装固定在桩体（1）外周的卡环座（4）和可滑动套装在桩体（1）外周的滑动套环（5）；所述卡环座（4）和滑动套环（5）之间还设置有套装固定在桩体（1）外周的限位环（6）；所述伞骨筋（3）包括首尾转动相连的锚固连杆（7）和移动连杆（8）；所述锚固连杆（7）的端部转动连接在卡环座（4）上；移动连杆（8）的端部转动连接在滑动套环（5）上；
位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构（2），其滑动套环（5）位于卡环座（4）的下端，卡伞结构（2）的伞状展开口背向临空面；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构（2），其滑动套环（5）位于卡环座（4）的上端，卡伞结构（2）的伞状展开口朝向临空面；
所述滑动套环（5）上设置有滑动牵引线（9）；其中位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构（2），所述滑动牵引线（9）连接滑动套环（5）后沿桩体（1）向上引出；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构（2），所述滑动牵引线（9）连接滑动套环（5）后，绕在卡环座（4）上换向180°，沿桩体（1）向上引出；
所述滑动套环（5）的两端设置有喇叭口（15），所述喇叭口（15）的外径小于限位环（6）的外径。
2.根据权利要求1所述的竹根状互锁锚筋桩，其特征在于：所述桩体（1）包括多根捆装固定的钢筋；每个所述卡伞结构（2）的锚固连杆（7）是均匀分布在桩体（1）外周的钢杆。
3.一种使用权利要求1或2所述的竹根状互锁锚筋桩进行不稳定岩坡加固的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：在不稳定岩坡进行钻孔（10），并在所钻孔（10）内竹根状间隔设置多个扩孔；
S2：制造桩体（1），并根据S1中竹根状扩孔的位置间隔，在桩体（1）上对应设置卡伞结构（2）；
S3：将注浆管（11）固定在桩体（1）上，然后与桩体（1）一同放置于所钻孔（10）内，将卡伞结构（2）一一对应布置在竹根状扩孔内；
S4：沿注浆管（11）向所钻孔内灌注水泥砂浆；
S5：注浆完成后，拉动滑动牵引线（9）使伞骨筋（3）打开，直至每一处滑动套环（5）与限位环（6）接触。
4.根据权利要求3所述的不稳定岩坡加固的施工方法，其特征在于：步骤S1的操作方法包括在向下钻孔钻至每处扩孔位置时，采用扩孔钻头进行扩孔，然后继续向下钻孔。
5.根据权利要求3所述的不稳定岩坡加固的施工方法，其特征在于：步骤S2中在桩体（1）上设置卡伞结构（2）的操作方法包括位于坡体潜在滑动面以上的卡伞结构（2），其滑动套环（5）位于卡环座（4）的下端，卡伞结构（2）的伞状展开口背向临空面，所述滑动牵引线（9）连接滑动套环（5）后沿桩体（1）向上引出；位于坡体潜在滑动面以下的卡伞结构（2），其滑动套环（5）位于卡环座（4）的上端，卡伞结构（2）的伞状展开口朝向临空面；所述滑动牵引线（9）连接滑动套环（5）后，绕在卡环座（4）上换向180°，沿桩体（1）向上引出。
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