CN110004948B - 一种滑坡加固系统及其加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑坡加固系统及其加固方法，它为一组以上设置的加固机构，所述加固机构呈横向拓扑或横纵向组合拓扑结构布置在滑坡体上，其包括设置在滑坡体上的承台、桩群和锚固机构，所述桩群包括设置在承台中部的微型斜桩群和设置在承台底部的微型直桩群，所述微型斜桩群相对于承台垂直设置；所述微型直桩群竖直向下设置；所述锚固机构相对于微型斜桩群倾斜设置，本发明构造简单、施工简便快捷，减少人力和物力的投入，且能够合理有效的提高微型桩体系的抗力，为以微型桩为主的公路边坡加固结构提供了保障，安全性高，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种滑坡加固系统及其加固方法，属于边坡加固防护装置及加固方法技术领域。
背景技术
我国地形复杂，很多地方存在高陡岩质边坡，在建筑施工、采矿、公路修建时，需要对自然边坡坡体进行切方与填方，不可避免地扰动了原有边坡的平衡条件，常引起边坡失稳，甚至导致滑坡的发生对等带来安全隐患，据统计，我国是世界上公路灾害多发、频发的国家之一，尤其是滑坡对公路造成的破坏，对生命财产造成巨大的损失，因此，在山区和丘陵地区，对公路沿线滑坡进行治理的费用占到了整个高速公路投资建设较大的比例。
20世纪50年代，意大利工程师Dr.Fernando Lizzi首次提出并应用微型桩，在意大利语中称为Pali Radice，我国从20世纪80年代开始引用微型桩，微型桩属于轻型、灵活、快速支护结构，目前在公路边（滑）坡治理中已广泛采用微型桩结构，尤其在抢险救灾中更为突出，但其缺点是与抗滑桩相比承担的抗力相对偏小，对达到预想支护效果存在较大盲区，由于微型桩的抗力小，一直阻碍着结构的使用和发展，微型桩结构在公路行业中经常被用于加固浅表层滑坡，以及需要提高安全储备的一些边坡。虽然现已有提高微型桩承载力的群桩体系、锚管构架体系、碳纤维增强结构等，但由于施工复杂、经费高，该类方法很少被应用于实际工程中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供本一种滑坡加固系统及其加固方法，可以克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种滑坡加固系统，它用于固定滑床上的滑坡体，它为一组以上设置的加固机构，所述加固机构包括设置在滑坡体上的第一承台、第二承台及穿过承台使滑坡体与滑床固定连接的第一微型斜桩群、第二微型斜桩群、微型直桩群、第一锚固机构和第二锚固机构，并且第一微型斜桩群与第一锚固机构组合为上部加固机构，第二微型斜桩群、微型直桩群与第二锚固机构组合为下部加固机构；所述上部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体上层成为上部加固体系，所述下部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体下层成为下部加固体系。
前述的第一微型斜桩群、第二微型斜桩群分别设置在第一承台、第二承台中部且相对于第一承台、第二承台垂直设置，微型直桩群设置在第二承台底部且竖直向下设置；所述第一锚固机构、第二锚固机构分别相对于第一微型斜桩群、第二微型斜桩群倾斜设置，其包括对应设置在第一承台、第二承台顶部的锚头和锚索，所述锚索的自由端与锚头连接，锚固端与滑床固连；所述第一微型斜桩群、第二微型斜桩群和微型直桩群均由三根以上呈三角形或梅花拓扑形式布置的微型桩组成，并且第一微型斜桩群与第一锚固机构呈菱形组合为上部加固机构；，第二微型斜桩群、第二锚固机构呈菱形布置并与微型直桩群组合为下部加固机构。
前述微型桩包括钢管和浇注在钢管内外的砂浆层，在钢管中部设有呈三角形分布的钢筋组，钢筋组内中心处设有注浆管；钢筋组外设有多组三角固定环。
前述第一锚固机构、第二锚固机构的锚索相对于水平面倾斜向下0~10º设置，并且其分别与第一微型斜桩群、第二微型斜桩群之间的夹角为30~45º。
前述第一承台、第二承台由钢筋混凝土连接层和三角形混凝土垫层构成，所述钢筋混凝土连接层内设有构造钢筋网，构造钢筋网的网格内设有贯通第一承台、第二承台且延伸至锚固最深处的锚孔和桩孔。
一种基于前述滑坡加固系统的加固方法，其包括以下步骤：
s1、设计所述加固机构的第一微型斜桩群、第二微型斜桩群、微型直桩群和第一锚固机构、第二锚固机构的相应布置形式；
s2、在滑坡体上以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置上部加固体系和下部加固体系；
s3、调节第一锚固机构、第二锚固机构，使桩群受力平衡。
前述步骤s1中，所述第一微型斜桩群、第二微型斜桩群以三角形拓扑形式布置用于滑坡体稳定性好或稍差时，以梅花形拓扑形式布置用于滑坡体及滑床稳定性均较差时；
并且，所述第一微型斜桩群与第一锚固机构呈菱形组合成上部加固机构布置于滑坡体上层；所述第二微型斜桩群、微型直桩群与第二锚固机构组合成下部加固机构布置于滑坡体下层。
前述步骤s2中，所述横向拓扑形式布置用于滑坡体稳定性好或稍差时，其为三个以上加固机构横排分布在滑坡体上或固连在滑坡体上的梁体上；所述横纵向组合拓扑形式布置用于滑坡体及滑床稳定性均较差时，其为四个以上加固机构呈矩形分布或梅花形布置；
并且，相邻加固机构之间的宽度B值为：
桩群宽度b小于等于1m时， B值为1~2倍桩群宽度b值；
桩群宽度b大于1m时，B=b+1。
前述步骤s2中，加固浅表层小型滑坡时，采用上部加固体系和下部加固体系布置在滑坡体上；加固中大型滑坡时，采用上部加固体系和下部加固体系布置在滑坡体上，并且在滑坡体上设有呈规律分布的抗滑桩；加固带有构筑物的滑坡时，采用上部加固体系和下部加固体系布置在滑坡体上，并且在构筑物底部设置上部加固体系。
前述步骤s3中，所述第一锚固机构、第二锚固机构的锚索按常规锚索进行设计，锚索的张拉力为第一微型斜桩群、第二微型斜桩群承载力的60~70%。
与现有技术比较，本发明公开了一种滑坡加固系统，其为一组以上设置的加固机构，所述加固机构包括设置在滑坡体上的第一承台、第二承台及穿过第一承台、第二承台使滑坡体与滑床固定连接的设置在第一承台、第二承台中部的第一微型斜桩群、第二微型斜桩群、底部的微型直桩群桩群和顶部的第一锚固机构、第二锚固机构，其中，第一微型斜桩群、第二微型斜桩群相对于第一承台、第二承台垂直设置；微型直桩群竖直向下设置；所述第一锚固机构、第二锚固机构相对于第一微型斜桩群、第二微型斜桩群倾斜设置，所述第一微型斜桩群、第二微型斜桩群与第一锚固机构、第二锚固机构呈菱形组合布置于滑坡体上层成为上部加固机构；所述第一微型斜桩群、第二微型斜桩群、微型直桩群与第一锚固机构、第二锚固机构组合布置于滑坡体下层成为下部加固机构，并且多个上部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体上层成为上部加固体系，多个下部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体下层成为下部加固体系。
本发明还公开了一种滑坡加固系统的加固方法，其包括首先根据实际使用需要设计所述加固机构的桩群和第一锚固机构、第二锚固机构的相应布置形式，具体为第一微型斜桩群、第二微型斜桩群与第一锚固机构、第二锚固机构呈菱形布置，第一微型斜桩群、第二微型斜桩群根据滑坡体稳定性进行布置，为三角形或梅花形拓扑形式布置；其次根据滑坡体稳定性，在滑坡体上以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置多组加固机构；最后调节第一锚固机构、第二锚固机构，使桩群受力平衡，具体为使第一锚固机构、第二锚固机构的锚索的张拉力为第一微型斜桩群、第二微型斜桩群承载力的60~70%。
本发明具有以下优点：
1）构造简单、施工简便快捷，减少人力和物力的投入，适用于边滑坡抢险，可以有效减小山体崩塌带来的危害；
2）能够合理有效的提高微型桩体系的抗力，为以微型桩为主的公路边坡加固结构提供了保障，安全性高。
3）所述加固机构的桩群设计合理，可减少穿过滑面的桩长，使群桩充分发挥抗弯和抗拉承载能力，桩顶锚索可有效地调节体系的受力平衡和桩顶位移，同时可以充分地运用滑体土的自身抗力。
4）适用范围广，其根据滑坡体稳定性进行组合拓扑布置，灵活性和安全性高，且以加固坡率为90º的边坡，实用性强。
附图说明
图1是本发明所述加固机构的布置结构示意图。
图2本发明所述上部加固机构的侧面结构示意图。
图3-1是图2的正面结构示意图（实施例一）。
图3-2是图2的正面结构示意图（实施例二）。
图4本发明所述下部加固机构的结构示意图。
图5-1是本发明所述加固机构的横向拓扑结构示意图（实施例一）。
图5-2是本发明所述加固机构的横向拓扑结构示意图（实施例二）。
图5-3是本发明所述加固机构的横向拓扑结构示意图（实施例三）。
图6-1是本发明所述加固机构的横纵向组合拓扑结构示意图（实施例一）。
图6-2是本发明所述加固机构的横纵向组合拓扑结构示意图（实施例二）
图7是加固浅表层小型滑坡的结构示意图。
图8是加固中大型滑坡的结构示意图。
图9是加固滑坡后缘存在构筑物的结构示意图。
图10是微型桩的正面结构示意图。
图11是图10的侧面结构示意图。
图12是图11中钢管的结构示意图。
图13是图11中注浆管的结构示意图。
图14是本发明所述第一承台或第二承台的正面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
如图1~图14所示，一种滑坡加固系统，它用于固定滑床001上的滑坡体002，它为一组以上设置的加固机构，所述加固机构包括设置在滑坡体002上的第一承台1-1、第二承台1-2及穿过第一承台1-1、第二承台1-2使滑坡体002与滑床001固定连接的桩群和第一锚固机构、第二锚固机构，所述桩群包括第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2和微型直桩群5，所述第一微型斜桩群3-1设置在第一承台1-1中部，并且相对于第一承台1-1垂直设置，所述第二微型斜桩群3-2设置在第二承台1-2中部，并且相对于第二承台1-2垂直设置，所述微型直桩群5设置在第二承台1-2底部，并且竖直向下设置；所述第一锚固机构、第二锚固机构相对于第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2倾斜设置，具体地，所述第一锚固机构、第二锚固机构相对应水平面倾斜向下0~10º设置，优选为0º，并且其分别与第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2之间的夹角为30~45º，优选为45º；所述第一锚固机构、第二锚固机构包括分别设置在第一承台1-1、第二承台1-2顶部的锚头2和锚索4，所述锚索的自由端401与锚头2连接，锚固端402与滑床001固连。
布置时，所述第一微型斜桩群3-1相对于第一承台1-1垂直设置在第一承台1-1中部；所述第二微型斜桩群3-2相对于第二承台1-2垂直设置在第二承台1-2中部；第一锚固机构、第二锚固机构分别相对于第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2呈30~45º夹角设置在第一承台1-1、第二承台1-2顶部，第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2的桩顶与第一锚固机构、第二锚固机构的锚头2之间的连接为假连接，即不能共交点，过度连接为30~50cm。在滑坡体002上层，由第一微型斜桩群3-1和第一锚固机构组合成上部加固机构；在滑坡体002下层，由第二微型斜桩群3-2、微型直桩群5和第二锚固机构组合成下部加固机构，并且，在滑坡体002上层的第一微型斜桩群3-1和第一锚固机构组合抗力不足且有微型直桩群5施作条件时，可在上部加固机构上增加微型直桩群5提高滑坡体002上层的整体抗力。
所述上部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体002上层成为上部加固体系003，所述下部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体002下层成为下部加固体系004。
所述的第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2和微型直桩群5均由三根以上微型桩组成，并且所述第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2由呈三角形或梅花拓扑形布置的微型桩组成；所述第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2的微型桩分别与第一锚固机构、第二锚固机构呈菱形布置。
所述微型桩包括钢管7和浇注在钢管7内外的砂浆层9，并且在钢管7中部设有呈三角形分布的钢筋组8，钢筋组8内中心处设有注浆管10；钢筋组外设有多组三角固定环11，相邻三角固定环11之间的纵向距离为3~5m。
所述微型桩的桩径为∅100~∅300mm；所述钢管7为热轧无缝钢管，其外直径为∅108mm、壁厚为6mm，钢管7上设有直径为10~20mm的第一漏浆孔，同截面上的第一漏浆孔不超过2个且交错布置，相邻两截面上的第一漏浆孔之间的距离为300~350mm；所述钢筋组8的钢筋直径∅25~∅30，钢筋组8之间的角度为120º；所述注浆管10为PVC管或塑料软管，其上设有直径为8~10mm的第二漏浆孔，同截面上的第二漏浆孔不超过2个且交错布置，相邻两截面上的第二漏浆孔之间的距离为150~160mm。
在滑坡体002上设有梁体6，所述加固机构呈横向拓扑或横纵向组合拓扑结构直接布置在滑坡体002上，或布置在滑坡体002上的梁体11上。
所述第一承台1-1、第二承台1-2均由钢筋混凝土连接层101和三角形混凝土垫层102构成，所述钢筋混凝土连接层101内设有构造钢筋网103，构造钢筋网的网格内设有贯通第一承台1-1、第二承台1-2且延伸至锚固最深处的锚孔104和桩孔105。
一种基于上述滑坡加固系统的加固方法，其包括以下步骤：
步骤s1、设计所述加固机构的第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2、微型直桩群5和第一锚固机构、第二锚固机构的相应布置形式；
所述加固机构中，第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2的微型桩分别与第一锚固机构、第二锚固机构呈菱形布置，并且所述第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2以三角形或梅花形拓扑形式布置，所述三角形由三根微型桩组成；梅花形由五根微型桩组成；
当滑坡体002稳定性好或稍差时，所述第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2以三角形拓扑形式布置；当滑坡体002及滑床001稳定性均较差时，所述第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2以梅花形拓扑形式布置；
并且，在第一承台1-1中部和顶部分别设置第一微型斜桩群3-1与第一锚固机构，使二者呈菱形组合成上部加固机构布置于滑坡体002上层；在第二承台1-2中部和顶部设置呈菱形组合的第二微型斜桩群3-2与第二锚固机构，同时在第二承台1-2下部设置呈竖直向下设置的微型直桩群5，三者组合成下部加固机构布置于滑坡体002下层。
步骤s2、在滑坡体002上以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置上部加固体系003和下部加固体系004；
所述横向拓扑形式布置用于滑坡体002稳定性好或稍差时，其为三个以上加固机构横排分布在滑坡体002上或固连在滑坡体002上的梁体6上，具体地，所述横向拓扑形式为一组第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2分别对应一件第一锚固机构、第二锚固机构进行横向拓扑，按规律均布在滑坡体002或梁体6上；或者一组第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2分别对应三件第一锚固机构、第二锚固机构进行横向拓扑，并按规律均布在滑坡体002或梁体6上；
所述横纵向组合拓扑形式布置用于滑坡体002及滑床001稳定性均较差时，其为四个以上加固机构呈矩形分布或梅花形布置。
所述上部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体002上层成为上部加固体系003；所述下部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体002下层成为下部加固体系004，其加固方式根据滑坡体002实际情况进行布置，具体为：
（1）加固浅表层小型滑坡时（滑坡体002的滑面最大深度不应大于8m），采用上部加固体系003和下部加固体系004布置在滑坡体002上；
（2）加固中大型滑坡时，采用上部加固体系003和下部加固体系004布置在滑坡体002上，防止大型滑坡灾害的延伸，并且在滑坡体002上设有呈规律分布的抗滑桩12。
（3）当边坡后缘存在线塔等构筑物13时，采用上部加固体系003和下部加固体系004布置在滑坡体002上，并且在线塔底部设置上部加固体系003，以提高构筑物基础的稳定性。
在布置所述加固机构时，相邻加固机构之间的宽度B值为：桩群宽度b小于等于1m时， B值为1~2倍桩群宽度b值；桩群宽度b大于1m时，B=b+1。
步骤s3、调节第一锚固机构、第二锚固机构，使桩群受力平衡；
所述第一锚固机构、第二锚固机构的锚索4按常规锚索进行设计，并调节锚索4的张拉力，具体为第一微型斜桩群3-1、第二微型斜桩群3-2承载力的60~70%。
Claims (8)
1.一种滑坡加固系统，它用于固定滑床(001)上的滑坡体(002 )，其特征在于：它为一组以上设置的加固机构，所述加固机构包括设置在滑坡体（002）上的第一承台（1-1）、第二承台（1-2）及穿过承台使滑坡体（002）与滑床（001）固定连接的第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）、微型直桩群（5）、第一锚固机构和第二锚固机构，并且第一微型斜桩群（3-1）与第一锚固机构组合为上部加固机构，第二微型斜桩群（3-2）、微型直桩群（5）与第二锚固机构组合为下部加固机构；所述上部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体（002）上层成为上部加固体系（003），所述下部加固机构以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置于滑坡体（002）下层成为下部加固体系（004）；
所述第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）分别设置在第一承台（1-1）、第二承台（1-2）中部且相对于第一承台（1-1）、第二承台（1-2）垂直设置，微型直桩群（5）设置在第二承台（1-2）底部且竖直向下设置；所述第一锚固机构、第二锚固机构分别相对于第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）倾斜设置，其包括对应设置在第一承台（1-1）、第二承台（1-2）顶部的锚头（2）和锚索（4），所述锚索（4）的自由端（401）与锚头（2）连接，锚固端（402）与滑床(001)固连。
2.根据权利要求1所述的滑坡加固系统，其特征在于：所述第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）和微型直桩群（5）均由三根以上呈三角形或梅花拓扑形式布置的微型桩组成，并且第一微型斜桩群（3-1）与第一锚固机构呈菱形组合为上部加固机构；第二微型斜桩群（3-2）、第二锚固机构呈菱形布置并与微型直桩群（5）组合为下部加固机构。
3.根据权利要求2所述的滑坡加固系统，其特征在于：所述微型桩包括钢管（7）和浇注在钢管（7）内外的砂浆层（9），在钢管（7）中部设有呈三角形分布的钢筋组（8），钢筋组（8）内中心处设有注浆管（10）；钢筋组（8）外设有多组三角固定环（11）。
4.根据权利要求2所述的滑坡加固系统，其特征在于：所述第一锚固机构、第二锚固机构的锚索（4）相对于水平面倾斜向下0~10º设置，并且其分别与第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）之间的夹角为30~45º。
5.根据权利要求2所述的滑坡加固系统，其特征在于：所述第一承台（1-1）、第二承台（1-2）由钢筋混凝土连接层（101）和三角形混凝土垫层（102）构成，所述钢筋混凝土连接层（101）内设有构造钢筋网（103），构造钢筋网（103）的网格内设有贯通第一承台（1-1）、第二承台（1-2）且延伸至锚固最深处的锚孔（104）和桩孔（105）。
6.一种基于权利要求1~5任一所述滑坡加固系统的滑坡加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、设计所述加固机构的第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）、微型直桩群（5）和第一锚固机构、第二锚固机构的相应布置形式；
s2、在滑坡体（002）上以横向拓扑或横纵向组合拓扑形式布置上部加固体系（003）和下部加固体系（004）；
s3、调节第一锚固机构、第二锚固机构，使桩群受力平衡。
7.根据权利要求6所述的滑坡加固方法，其特征在于：步骤s2中，加固浅表层小型滑坡时，采用上部加固体系（003）和下部加固体系（004）布置在滑坡体（002）上；加固中大型滑坡时，采用上部加固体系（003）和下部加固体系（004）布置在滑坡体（002）上，并且在滑坡体（002）上设有呈规律分布的抗滑桩（12）；加固带有构筑物（13）的滑坡时，采用上部加固体系（003）和下部加固体系（004）布置在滑坡体（002）上，并且在构筑物（13）底部设置上部加固体系（003）。
8.根据权利要求6所述的滑坡加固方法，其特征在于：步骤s3中，所述第一锚固机构、第二锚固机构的锚索（4）按常规锚索进行设计，锚索（4）的张拉力为第一微型斜桩群（3-1）、第二微型斜桩群（3-2）承载力的60~70%。
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