CN110528540B - 一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构及其施工方法。该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构、圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三；上部桩身结构包括上部圆环桩壁、上部圆形桩芯、上部圆形桩柱、倾斜集水孔和上部桩身剩余空间；下部桩底结构包括下部圆形桩底和排水孔。本抗滑桩将上部圆环桩壁、上部圆形桩芯、上部圆形桩柱相互连接并分别与下部圆形桩底连接形成整体，同时上部圆形桩柱之间以及上部圆形桩柱与上部圆环桩壁和上部圆形桩芯均相切，提高了抗滑桩的整体性，保证了排水性能的同时桩体具有较高的抗弯和抗剪性能，有效抵抗斜边坡变形，显著提高坡体稳定性，为水动力型滑坡灾害防治提供了一种有效的支挡结构。

Description

一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构及其施工方法

技术领域

本发明属于坡体支挡结构领域，具体是一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构及其施工方法，适用于受库水和降雨等水文因素影响的水动力型边坡加固技术。

背景技术

滑坡治理是一个复杂的岩土工程问题，目前在滑坡治理工程运用的主要抗滑措施为抗滑桩。抗滑桩是一种穿越滑体并嵌入基岩一定深度处锚固的构筑物，滑坡上部的推力通过抗滑桩传到稳定的滑床，从而达到整治滑坡的目的。在滑坡治理工程中，抗滑桩的施工通常形成一道渗透性极低的相对隔水墙，从而导致滑坡的自然排水通道受阻，边坡地下水位抬高，边坡治理效果难以达到预期。

水是影响滑坡产生的诸多因素中的极为关键的外部因素。与一般的边坡相比，水动力型滑坡常常使得通过坡表径流的方式很难大量将水排出坡体，绝大部分渗入滑坡体内部，且边界渗水性较强，总体地下水较为发育。除此之外，一些巨型滑坡剖面形态复杂，具有明显的层级特征，对抗滑、排水工程的要求远远超过了一般的边坡，针对此类滑坡展开排水、抗滑性能的研究显得至关重要。

现有技术中，如果排水抗滑桩整体是实心且都用钢筋混凝土浇筑制成，则其没有排水功能。如果是空心桩，一味的通过充填碎石料来提高抗滑桩的排水性能不能从根本上解决抗弯能力差的缺陷，还会造成材料的浪费。虽然目前许多排水抗滑桩兼具排水和抗滑能力，但是它们存在抗弯性能低、整体性差或透水性能差等缺陷。申请号201820859645.4的文献公开了一种适用于渣土松散结构斜坡的深部排水抗滑桩，该抗滑桩虽然兼具排水和抗滑能力，但是其桩体内部为集水空腔，无法从根本上解决其抗弯性能欠缺的劣势。申请号为201821355796.2的文献公开了预制排水竹节桩，采用预制透水混凝土管来代替碎石料，可以部分补偿抗弯性能，但是其透水性能却大打折扣。申请号为201710851300.4的文献公开了集排水防液化抗滑桩及施工方法，该排水防液化桩也采用了透水混凝土筒桩，透水性能差；同时其中的钢管混凝土桩、透水混凝土筒桩和钢筋混凝土底墩只是简单的浇筑形成，俩俩之间没有任何连接，整体性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构及其施工方法。

本发明解决所述抗滑桩技术问题的技术方案是，提供一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构、圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三；

所述上部桩身结构包括上部圆环桩壁、上部圆形桩芯、上部圆形桩柱、倾斜集水孔和上部桩身剩余空间；所述下部桩底结构包括下部圆形桩底和排水孔；

所述上部圆形桩芯、上部圆形桩柱和上部圆环桩壁通过浇筑依次连接形成整体；若干上部圆形桩柱环形排列于上部圆环桩壁与上部圆形桩芯之间；上部圆形桩芯内部具有圆形钢筋笼三的上部；上部圆形桩柱内部具有圆形钢筋笼二的上部；上部圆环桩壁内部具有圆形钢筋笼一的上部；上部圆环桩壁和上部圆形桩柱之间以及上部圆形桩芯和上部圆形桩柱之间形成上部桩身剩余空间；所述上部桩身剩余空间中充填有碎石料；上部圆环桩壁内开设有若干贯通的倾斜集水孔；倾斜集水孔的一端与上部桩身剩余空间连通；倾斜集水孔中充填有碎石料；

所述下部圆形桩底内部具有圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三的下部；上部圆形桩芯采用浇筑法通过圆形钢筋笼三与下部圆形桩底连接成整体；上部圆形桩柱采用浇筑法通过圆形钢筋笼二与下部圆形桩底连接成整体；上部圆环桩壁采用浇筑法通过圆形钢筋笼一与下部圆形桩底连接成整体；下部圆形桩底内开设有若干排水孔；排水孔的一端顶部铺设有土工膜，且与上部桩身剩余空间连通。

本发明解决所述施工方法技术问题的技术方案是，提供一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)预制钢筋笼：加工制作圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三；

3)根据桩身半径预制圆形桩身外模板；根据上部桩身剩余空间的形状和尺寸制作剩余空间模板；根据上部圆形桩芯的尺寸预制桩芯模板；

4)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

5)将步骤2)得到的预制钢筋笼放入开挖好的桩孔中，随后将圆形桩身外模板套在圆形钢筋笼一的外侧，将混凝土倒入圆形桩身外模板中直至下部圆形桩底的高度h并预留排水孔；混凝土凝固后得到下部桩底结构；

6)将桩芯模板套在剩余高度的圆形钢筋笼三的外侧，浇筑混凝土；混凝土凝固后拆除桩芯模板，形成上部圆形桩芯；

7)安装剩余空间模板，再倒入混凝土；待混凝土凝固后拆除剩余空间模板和圆形桩身外模板，形成上部圆环桩壁和上部圆形桩柱，并预留倾斜集水孔；

8)在排水孔的顶部铺设土工膜，随后将碎石料充填至上部桩身剩余空间中，并将碎石料充填至倾斜集水孔中；

9)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

一种内嵌桩柱的排水预制抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

3)预制抗滑桩：按照设计要求预制抗滑桩；

4)预制抗滑桩施工：起吊预制抗滑桩，对准桩孔，调整预制抗滑桩的垂直度，然后将预制抗滑桩放入桩孔内至设计标高；

5)在排水孔的顶部铺设土工膜，然后将碎石料充填至上部桩身剩余空间中，并将碎石料充填至倾斜集水孔中；

6)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1)本抗滑桩具备优良的排水功能：将坡体中的水通过倾斜集水孔道汇入桩身的碎石料中，再通过下部圆形桩底的排水孔道将流入桩身中的水实时排出坡体，极大程度地减少了降雨及库水位波动对边坡稳定性的影响。

2)本抗滑桩具有较高的抗弯和抗剪性能：采用整体浇筑法通过钢筋笼将上部圆环桩壁、上部圆形桩芯、上部圆形桩柱相互连接并分别与下部圆形桩底连接形成整体，同时上部圆形桩柱之间以及上部圆形桩柱与上部圆环桩壁和上部圆形桩芯均相切，提高了抗滑桩的整体性，保证了排水性能的同时桩体具有较高的抗弯和抗剪性能。

3)本抗滑桩结构简单，可以现场浇筑也可以预制(预制指提前将钢筋笼放入抗滑桩模具中，浇筑形成本抗滑桩结构，直接用于施工)。桩孔可根据地质条件和经济效益灵活选择诸如旋挖成孔或者分次叠钻圆孔成型等方法，提高了施工效率并保证了施工安全。施工方法成熟，工序简单，快速方便，施工质量易控制。

附图说明

图1为本发明的整体结构俯视示意图；

图2为本发明的图1的A-A方向立体剖面示意图；

图3为本发明的下部桩底结构的断面示意图；

图4为本发明的抗滑桩工作示意图。

图中：1、下部圆形桩底；2、上部圆环桩壁；3、上部圆形桩芯；4、上部圆形桩柱；5、碎石料；6、排水孔；7、倾斜集水孔；8、圆形钢筋笼一；9、圆形钢筋笼二；10、圆形钢筋笼三；11、滑面；12、基岩；13、上部桩身剩余空间；14、土工膜；15、黏土。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构(简称抗滑桩，参见图1-3)，其特征在于该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构、圆形钢筋笼一8、圆形钢筋笼二9和圆形钢筋笼三10；

所述上部桩身结构包括上部圆环桩壁2、上部圆形桩芯3、上部圆形桩柱4、倾斜集水孔7和上部桩身剩余空间13；所述下部桩底结构包括下部圆形桩底1和排水孔6；

所述上部圆形桩芯3、上部圆形桩柱4和上部圆环桩壁2通过浇筑依次连接形成整体；若干上部圆形桩柱4呈环形紧密排列于上部圆环桩壁2与上部圆形桩芯3之间，有利于提高抗滑桩的整体性；上部圆形桩芯3内部具有圆形钢筋笼三10的上部；上部圆形桩柱4内部具有圆形钢筋笼二9的上部；上部圆环桩壁2内部具有圆形钢筋笼一8的上部；上部圆环桩壁2和上部圆形桩柱4之间以及上部圆形桩芯3和上部圆形桩柱4之间形成上部桩身剩余空间13；所述上部桩身剩余空间13中充填有碎石料5且充满，防止流入坡体中的混合物将排水孔6堵住；上部圆环桩壁2内开设有若干贯通的倾斜集水孔7，便于将坡体中的水收集至桩身内，且贯穿上部方形桩壁3；倾斜集水孔7的一端与上部桩身剩余空间13连通；倾斜集水孔7中充填有碎石料5且充满，为了防止其他杂质随水流入倾斜集水孔7中，影响集水效果；

所述下部圆形桩底1内部具有圆形钢筋笼一8、圆形钢筋笼二9和圆形钢筋笼三10的下部；上部圆形桩芯3采用浇筑法通过圆形钢筋笼三10与下部圆形桩底1连接成整体；上部圆形桩柱4采用浇筑法通过圆形钢筋笼二9与下部圆形桩底1连接成整体；上部圆环桩壁2采用浇筑法通过圆形钢筋笼一8与下部圆形桩底1连接成整体；下部圆形桩底1内开设有若干圈(本实施例为两圈)竖直贯通的排水孔6(便于将汇集在桩身内的水排出坡体)，竖直布置缩短水流路径，且贯穿下部圆形桩底1；排水孔6的一端顶部铺设有土工膜14(防止碎石料5进入排水孔6中)，且与上部桩身剩余空间13连通；排水孔6中充填有碎石料5且充满。

优选地，所述下部圆形桩底1的高度h为50～80cm；上部桩身结构的高度根据地质条件确定；上部圆环桩壁2环宽d与抗滑桩桩身半径r的关系为

所述倾斜集水孔7的断面为直径1.5cm～4cm的圆形；所述上部圆形桩柱4的半径r₁与抗滑桩桩身半径r的关系为：

所述下部圆形桩底1的横断面是圆形，断面尺寸根据实际地质条件、经济效益和安全性能等因素综合确定。下部圆形桩底1穿过滑面11并嵌入基岩12一定深度即排水孔6伸入到基岩12中，且下部圆形桩底1不能完全处于滑面11以下。

所述上部圆形桩柱4和上部圆形桩芯3均为实心圆柱体；相邻两个上部圆形桩柱4俩俩相切且上部圆形桩柱4与上部圆环桩壁2和上部圆形桩芯3均相切。

所述下部圆形桩底1的轴线、上部圆环桩壁2的轴线和上部圆形桩芯3的轴线共线且竖直。

本发明同时提供了一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构的施工方法(简称施工方法)，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)地质勘查与室内设计：对滑坡区域进行地质勘查，分析斜边坡的工程地质条件和水文气象条件，掌握滑坡区域地层岩性、坡体物质组成分布情况以及滑面11的位置等信息，分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)预制钢筋笼：加工制作圆形钢筋笼一8、圆形钢筋笼二9和圆形钢筋笼三10；

3)预制模板：预制模板包括圆形桩身外模板、剩余空间模板和桩芯模板；根据桩身半径预制圆形桩身外模板；根据上部桩身剩余空间13的形状和尺寸制作剩余空间模板；根据上部圆形桩芯3的尺寸预制桩芯模板；

4)开挖桩孔：根据设计，从坡体表面向下开挖桩孔至基岩12内部一定深度，进行护壁处理，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

5)下部桩底结构施工：将步骤2)得到的预制钢筋笼(圆形钢筋笼一8、圆形钢筋笼二9和圆形钢筋笼三10)放入开挖好的桩孔中，随后将圆形桩身外模板套在圆形钢筋笼一8的外侧，将混凝土倒入圆形桩身外模板中直至达到下部圆形桩底1的高度h并预留排水孔6；混凝土凝固后得到下部桩底结构；

6)上部圆形桩芯3施工：将桩芯模板套在剩余高度的圆形钢筋笼三10的外侧，浇筑混凝土；混凝土凝固后拆除桩芯模板，形成上部圆形桩芯3；

7)上部圆环桩壁2和上部圆形桩柱4施工：安装剩余空间模板，再倒入混凝土；待混凝土凝固后拆除剩余空间模板和圆形桩身外模板，形成上部圆环桩壁2和上部圆形桩柱4，并预留倾斜集水孔7；

8)后期施工：首先将碎石料5充填至排水孔6中并充满，随后在排水孔6的顶部铺设土工膜14，随后将碎石料5充填至上部桩身剩余空间13中并充满，并将碎石料5充填至倾斜集水孔7中并充满；

9)回填及夯实：回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土15；黏土层的厚度为2～5cm，其作用是防止坡体表面的水倒灌进入桩体内部。

采用预制抗滑桩结构的施工方法是：

1)地质勘查与室内设计：对滑坡区域进行地质勘查，分析斜边坡的工程地质条件和水文气象条件，掌握滑坡区域地层岩性、坡体物质组成分布情况以及滑面11的位置等信息，分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)开挖桩孔：根据设计，从坡体表面向下开挖桩孔至基岩12内部一定深度，进行护壁处理，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

3)预制抗滑桩：按照设计要求预制抗滑桩；

4)预制抗滑桩施工：起吊预制抗滑桩，对准桩孔，调整预制抗滑桩的垂直度，然后将预制抗滑桩缓慢放入桩孔内至设计标高；

5)后期施工：将碎石料5充填至排水孔6中并充满，随后在排水孔6的顶部铺设土工膜14，然后将碎石料5充填至上部桩身剩余空间13中并充满，并将碎石料5充填至倾斜集水孔7中并充满；

6)回填及夯实：回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土15，黏土层的厚度为2～5cm，其作用是防止坡体表面的水倒灌进入桩体内部。

所述滑面11包括滑动面或滑动带；

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构、圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三；

所述上部桩身结构包括上部圆环桩壁、上部圆形桩芯、上部圆形桩柱、倾斜集水孔和上部桩身剩余空间；所述下部桩底结构包括下部圆形桩底和排水孔；

所述上部圆形桩芯、上部圆形桩柱和上部圆环桩壁通过浇筑依次连接形成整体；若干上部圆形桩柱环形排列于上部圆环桩壁与上部圆形桩芯之间；上部圆形桩芯内部具有圆形钢筋笼三的上部；上部圆形桩柱内部具有圆形钢筋笼二的上部；上部圆环桩壁内部具有圆形钢筋笼一的上部；上部圆环桩壁和上部圆形桩柱之间以及上部圆形桩芯和上部圆形桩柱之间形成上部桩身剩余空间；所述上部桩身剩余空间中充填有碎石料；上部圆环桩壁内开设有若干贯通的倾斜集水孔；倾斜集水孔的一端与上部桩身剩余空间连通；倾斜集水孔中充填有碎石料；

所述下部圆形桩底内部具有圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三的下部；上部圆形桩芯采用浇筑法通过圆形钢筋笼三与下部圆形桩底连接成整体；上部圆形桩柱采用浇筑法通过圆形钢筋笼二与下部圆形桩底连接成整体；上部圆环桩壁采用浇筑法通过圆形钢筋笼一与下部圆形桩底连接成整体；排水孔竖直布置于下部圆形桩底中，且贯穿下部圆形桩底；排水孔中充填有碎石料；排水孔的一端顶部铺设有土工膜，且与上部桩身剩余空间连通；

所述下部圆形桩底的高度h为50～80cm；上部圆环桩壁环宽d与抗滑桩桩身半径r的关系为

所述上部圆形桩柱的半径r₁与抗滑桩桩身半径r的关系为

所述倾斜集水孔的断面为直径1.5cm～4cm的圆形。

2.根据权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于上部桩身剩余空间、倾斜集水孔和排水孔中均充满碎石料。

3.根据权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于所述上部圆形桩柱和上部圆形桩芯均为实心圆柱体。

4.根据权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于相邻两个上部圆形桩柱俩俩相切且上部圆形桩柱与上部圆环桩壁和上部圆形桩芯均相切。

5.根据权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构，其特征在于所述下部圆形桩底的轴线、上部圆环桩壁的轴线和上部圆形桩芯的轴线共线且竖直。

6.一种权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)预制钢筋笼：加工制作圆形钢筋笼一、圆形钢筋笼二和圆形钢筋笼三；

3)根据桩身半径预制圆形桩身外模板；根据上部桩身剩余空间的形状和尺寸制作剩余空间模板；根据上部圆形桩芯的尺寸预制桩芯模板；

4)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

5)将步骤2)得到的预制钢筋笼放入开挖好的桩孔中，随后将圆形桩身外模板套在圆形钢筋笼一的外侧，将混凝土倒入圆形桩身外模板中直至下部圆形桩底的高度h并预留排水孔；混凝土凝固后得到下部桩底结构；

6)将桩芯模板套在剩余高度的圆形钢筋笼三的外侧，浇筑混凝土；混凝土凝固后拆除桩芯模板，形成上部圆形桩芯；

7)安装剩余空间模板，再倒入混凝土；待混凝土凝固后拆除剩余空间模板和圆形桩身外模板，形成上部圆环桩壁和上部圆形桩柱，并预留倾斜集水孔；

8)在排水孔的顶部铺设土工膜，随后将碎石料充填至上部桩身剩余空间中，并将碎石料充填至倾斜集水孔中；

9)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

7.一种权利要求1所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔半径大于抗滑桩半径；

3)预制抗滑桩：按照设计要求预制抗滑桩；

4)预制抗滑桩施工：起吊预制抗滑桩，对准桩孔，调整预制抗滑桩的垂直度，然后将预制抗滑桩放入桩孔内至设计标高；

5)在排水孔的顶部铺设土工膜，然后将碎石料充填至上部桩身剩余空间中，并将碎石料充填至倾斜集水孔中；

6)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

8.根据权利要求6或7所述的内嵌桩柱的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于排水孔中充填有碎石料且充满；上部桩身剩余空间和倾斜集水孔中均充满碎石料；黏土层的厚度为2～5cm。

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