CN111236278A - 一种斜坡软土地基桩-索加固结构、加固系统及构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程领域，特别涉及一种斜坡软土地基桩‑索加固结构、加固系统及构造方法，其中，斜坡软土地基桩‑索加固结构包括间隔设置的纵梁，相邻纵梁对应的端部之间连接有横梁，网格锚索与横梁和纵梁均连接，纵梁底部连接有第一桩基，横梁底部设置有第二桩基，网格锚索底部也连接有第一桩基和/或第二桩基。本发明的一种斜坡软土地基桩‑索加固结构，解决地基沉降变形问题；抵抗更大的斜坡软土地基不利水平力；网格锚索能够减少第二桩基之间上部路堤结构的悬空间距，且耐久性好，从而使得上部路堤结构下沉变形长期可控，可以增大第二桩基的设置间距，以及可以取消传统桩网结构顶部的桩帽设置，可以大幅节约工程投资。

Description

一种斜坡软土地基桩-索加固结构、加固系统及构造方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，特别涉及一种斜坡软土地基桩-索加固结构、加固系统及构造方法。

背景技术

斜坡软土地基在我国丘陵和山区广泛分布，通常情况下这种地基条件伴随的是不均匀厚度的软土分布和倾斜的岩土分界线。斜坡软土地基在填筑体荷载作用下的变形和稳定性不同于水平软土地基，斜坡软土地基上填筑路堤工程需要解决地基不均匀沉降变形和斜坡路基稳定性更差的问题。

软土地基上填筑高填方路堤或修建高速铁路路堤工程，对变形和稳定性要求较高，这种情况通常采用桩网结构进行地基加固处理，桩网结构能较好地解决地基沉降和稳定性问题，但通常加固桩需要采用较小的间距才能满足要求，从而造成工程投资巨大，斜坡软土地基加固则更加困难并投资更大。

因此，提出一种更优的斜坡软土地基填方加固结构具有重要意义，并应具有沉降变形和稳定性控制效果好、经济性好、施工方便、环保和利于推广应用等特点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的：采用桩网结构进行斜坡软土地基加固处理时，加固桩需要采用较小的间距才能满足要求，工程投资大的问题。提供一种斜坡软土地基桩-索加固结构、加固系统及构造方法。在保证高速铁路路堤工程沉降变形和稳定性的要求下，经济性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种斜坡软土地基桩-索加固结构，包括间隔设置的纵梁，相邻所述纵梁对应的端部之间连接有横梁，所述横梁和所述纵梁围成的区域内设置有网格锚索，所述网格锚索与所述横梁和所述纵梁均连接，所述纵梁底部连接有第一桩基，所述横梁底部设置有第二桩基，所述网格锚索底部也连接有第一桩基或第二桩基。

本申请所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，通过第一桩基和第二桩基可以有效解决地基沉降变形问题；第一桩基和第二桩基可以提供较大抗力而且，两排第一桩基通过横梁和纵梁的连接可以增大结构的整体性，可以抵抗更大的斜坡软土地基不利水平力；以解决斜坡软土地基产生的不利水平力，通过网格锚索的连接作用，所有第一桩基和第二桩基产生的变形和受力可以协同作用，整体抵抗水平力的能力进一步加强，同时网格锚索能够有效的减少第二桩基之间上部路堤结构的悬空间距，且耐久性好，从而使得上部路堤结构下沉变形长期可控，同时，可以增大第二桩基的设置间距，以及可以取消传统桩网结构顶部的桩帽设置，可以大幅节约工程投资。

网格锚索为多根锚索以网状分布相连形成的组件，其外侧的锚索与外界相连的端头为网格锚索的端部节点，外侧的锚索与内侧的锚索相连的端头以及相邻内侧的锚索相连的端头交点为内部节点。

优选地，所述网格锚索具有端部节点，其中，

在所述横梁长度方向上，所述网格锚索两端的端部节点与所述纵梁相连接，且位于所述纵梁底部的第一桩基上方；

在所述纵梁长度方向上，所述网格锚索两端剩余的端部节点与所述横梁相连接，且位于所述横梁底部的第二桩基上方。

优选地，所述网格锚索还具有内部节点，所述内部节点位于所述端部节点内侧，至少一个所述内部节点底部连接有第一桩基或第二桩基。

优选地，所述网格锚索的网格为菱形状结构。

网格锚索菱形布置能更有效的减少第二桩基之间缓冲层的悬空间距，且耐久性好，从而使得网格锚索菱形上方的缓冲层下沉变形长期可控。

优选地，所述第一桩基和/或第二桩基和/或所述横梁和/或所述纵梁通过钢拉环与所述网格锚索相连接,安全可靠，施工简单。

优选地，所述第一桩基截面尺寸大于所述第二桩基的截面尺寸。

通过截面较大的第一桩基可以提供较大抗力，从而解决斜坡软土地基产生的水平力。

优选地，所述第一桩基直径大于或者等于2.0m，所述第二桩基直径大于或者等于0.6m。

上述方案中，结合了施工机械及价格性价比得出，所述第一桩基直径大于或者等于2.0m，所述第二桩基直径大于或者等于0.6m,其性价比高。

优选地，所述网格锚索顶部设置有缓冲层，所述缓冲层顶部设置有路堤结构。

缓冲层的设置使上部的路堤结构与下部的第一桩基、第二桩基、横梁和纵梁结构实现变形受力协调，路堤结构发填筑体不会刺入下部的软土层中。

本发明还公开了一种具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，包括软土层和位于软土层底部的地基持力层，所述第一桩基和所述第二桩基均伸入所述地基持力层。

本申请所述的一种具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，所述第一桩基和所述第二桩基均穿过软土层，伸入所述地基持力层，地基持力层能够可提供给所述第一桩基和所述第二桩基很好的竖向支撑力和水平支撑力，使得本申请所述的具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构能够保证高速铁路路堤工程沉降变形和稳定性的要求。

优选地，所述第一桩基伸入所述地基持力层的深度大于所述第二桩基伸入所述地基持力层的深度，其作为主要的抗水平力的桩基使用。

本发明还公开了一种用于所述斜坡软土地基桩-索加固结构的构造方法，包含以下步骤：

S1：进行所述第一桩基和所述第二桩基施工，并在与所述网格锚索相连的第一桩基和/或第二桩基顶部预埋用于连接所述网格锚索的钢拉环；

S2：进行所述横梁和所述纵梁施工，并在所述横梁和所述纵梁上预埋用于连接所述网格锚索的钢拉环；

S3：将所述网格锚索与所有预埋的所述钢拉环相连接，并拉紧固定所述网格锚索；

S4：在所述网格锚索施工缓冲层；

S5：在所述缓冲层上填筑路堤结构。

本申请所述的一种用于所述斜坡软土地基桩-索加固结构的构造方法，通过钢拉环保证网格锚索与第一桩基、第二桩基、横梁和纵梁的有效连接，整个施工过程能够保证本申请所述的所述斜坡软土地基桩-索加固结构的有效实现，而且，整个施工过程施工快速、简便，施工质量容易控制，施工成本低。

优选地，步骤S1具体包含以下步骤：

S11：整平软土层，进行所述第一桩基和所述第二桩基平面定位，施工所述第一桩基和所述第二桩基，使所述第一桩基和所述第二桩基的底部伸入软土层底部的地基持力层，其中，

位于所述横梁底部的第二桩基的受力钢筋出露桩顶大于或者等于0.3m；

位于所述纵梁底部的第一桩基的受力钢筋出露桩顶大于或者等于0.3m；

S12：在与所述网格锚索相连的第一桩基和/或第二桩基顶部预埋用于连接所述网格锚索的钢拉环，所述钢拉环的主截面方向与所述网格锚索设置方向相垂直。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，通过第一桩基和第二桩基可以有效解决地基沉降变形问题；第一桩基和第二桩基可以提供较大抗力而且，两排第一桩基通过横梁和纵梁的连接可以增大结构的整体性，可以抵抗更大的斜坡软土地基不利水平力；以解决斜坡软土地基产生的不利水平力，通过网格锚索的连接作用，所有第一桩基和第二桩基产生的变形和受力可以协同作用，整体抵抗水平力的能力进一步加强，同时网格锚索能够有效的减少第二桩基之间上部路堤结构的悬空间距，且耐久性好，从而使得上部路堤结构下沉变形长期可控，同时，可以增大第二桩基的设置间距，以及可以取消传统桩网结构顶部的桩帽设置，可以大幅节约工程投资。

2.本发明的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，网格锚索菱形布置能更有效的减少第二桩基之间缓冲层的悬空间距，且耐久性好，从而使得网格锚索菱形上方的缓冲层下沉变形长期可控。

3.本发明的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，缓冲层的设置使上部的路堤结构与下部的第一桩基、第二桩基、横梁和纵梁结构实现变形受力协调，路堤结构发填筑体不会刺入下部的软土层中。

4.本发明的一种具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，所述第一桩基和所述第二桩基均穿过软土层，伸入所述地基持力层，地基持力层能够可提供给所述第一桩基和所述第二桩基很好的竖向支撑力和水平支撑力，使得本申请所述的具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构能够保证高速铁路路堤工程沉降变形和稳定性的要求。

5.本发明的一种用于所述斜坡软土地基桩-索加固结构的构造方法，通过钢拉环保证网格锚索与第一桩基、第二桩基、横梁和纵梁的有效连接，整个施工过程能够保证本申请所述的所述斜坡软土地基桩-索加固结构的有效实现，而且，整个施工过程施工快速、简便，施工质量容易控制，施工成本低。

附图说明

图1是本发明的一种斜坡软土地基桩-索加固结构的平面示意图；

图2是本发明的图1中A-A断面示意图；

图3是本发明的图1中B-B断面示意图；

图中标记：1-第一桩基，2-第二桩基，3-横梁，4-纵梁，5-网格锚索，51-端部节点，52-内部节点，6-缓冲层，7-路堤结构，8-软土层，9-地基持力层，

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-3所示，本发明的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其包括：

包括间隔设置的纵梁(4)，相邻所述纵梁(4)对应的端部之间连接有横梁(3)，所述横梁(3)和所述纵梁(4)围成的区域内设置有网格锚索(5)，所述网格锚索(5)与所述横梁(3)和所述纵梁(4)均连接，所述纵梁(4)底部连接有第一桩基(1)，所述横梁(3)底部设置有第二桩基(2)，所述网格锚索(5)底部也连接有第一桩基(1)或第二桩基(2)。

所述网格锚索(5)具有端部节点(51)和内部节点(52)，其中，

在所述横梁(3)长度方向上，所述网格锚索(5)两端的端部节点与所述纵梁(4)相连接，且位于所述纵梁(4)底部的第一桩基(1)上方；

在所述纵梁(4)长度方向上，所述网格锚索(5)两端剩余的端部节点与所述横梁(3)相连接，且位于所述横梁(3)底部的第二桩基(2)上方。

所述内部节点(52)位于所述端部节点(51)内侧，至少一个所述内部节点(52)底部连接有第一桩基(1)或第二桩基(2)。

其具体为：

第一桩基1，成排间隔设置在路堤结构7坡脚两侧的地基岩土体中，穿过斜坡软土层8进入稳定的地基持力层9,地基持力层普遍为硬质岩土层；

第二桩基2，间隔设置在第一桩基1之间的路堤结构7基底岩土体中；

横梁3，分段沿线路纵向间隔设置在第一桩基1和第二桩基2顶部，并与之固定连接；

纵梁4，分段设置在成排的第一桩基1顶部，并与之固定连接；

网格锚索5，菱形固定在分段内的第一桩基1和第二桩基2顶部，所述网格锚索5具有端部节点51和内部节点52，所述内部节点52位于所述端部节点51内侧，至少一个所述内部节点52底部连接有第一桩基1或第二桩基2；

缓冲层6，填筑在第一桩基1、第二桩基2和网格锚索5顶部；

路堤结构7，分层填筑在缓冲层6上。

所述分段设置的第一桩基1和第二桩基2为钢筋混凝土钻孔灌注桩结构，分段长度一般为20-30m，桩间距一般为2.5-3.0m，第一桩基1直径不小于2.0m，第二桩基2直径不小于0.6m；横梁3为钢筋混凝土结构，宽度不小于第二桩基2直径，一般间隔2-3排桩基设置一道；网格锚索5防腐处理后采用柔性套管保护，拉紧固定在第一桩基1和第二桩基2顶部；缓冲层6由0.6m厚碎石夹两层高强土工格栅组成。

本实施例的有益效果：通过间隔设置的第一桩基1和第二桩基2可以有效解决地基沉降变形问题；第一桩基1可以提供较大抗力以解决斜坡软土地基产生的水平力，两排第一桩基1通过横梁3和纵梁4的连接可以增大结构的整体性，可以抵抗更大的斜坡软土地基不利水平力；通过网格锚索5的连接作用，所有第一桩基1和第二桩基2产生的变形和受力可以协同作用，整体抵抗水平力的能力进一步加强，同时网格锚索5菱形布置能最有效的减少第二桩基2之间缓冲层6的悬空间距，且耐久性好，从而缓冲层6下沉变形长期可控，可以增大第二桩基2的设置间距以及取消了传统桩网结构顶部的桩帽设置，可以大幅节约工程投资；缓冲层6的设置使上部的路堤结构7与下部的第一桩基1、第二桩基2、横梁3和纵梁4结构实现变形受力协调，路堤结构7发填筑体不会刺入下部的软土层8中。

实施例2

如图1-3所示，本实施例所述的一种具有如实施例1所述的斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，包括软土层8和位于软土层8底部的地基持力层9，所述第一桩基1和所述第二桩基2均伸入所述地基持力层9。

在上述基础上，进一步优选的方式，所述第一桩基1伸入所述地基持力层9的深度大于所述第二桩基2伸入所述地基持力层9的深度，其作为主要的抗水平力的桩基使用。

本实施例的有益效果：一种具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，所述第一桩基1和所述第二桩基2均穿过软土层8，伸入所述地基持力层9，地基持力层9能够可提供给所述第一桩基1和所述第二桩基2很好的竖向支撑力和水平支撑力，使得本申请所述的具有所述斜坡软土地基桩-索加固结构能够保证高速铁路路堤工程沉降变形和稳定性的要求。

实施例3

如图1-3所示，本实施例所述的一种用于所述实施例1所述的斜坡软土地基桩-索加固结构的构造方法，包含以下步骤：

A、整平场地，第一桩基1和第二桩基2平面定位，施工第一桩基1和第二桩基2，设置横梁3和纵梁4对应的桩基其受力钢筋出露桩顶不小于0.3m；

B、第二桩基2混凝土初凝前，在未设置横梁3和纵梁4的桩基顶部预埋钢拉环，钢拉环的主截面方向与网格锚索5设置方向垂直；

C、在对应的第一桩基1和第二桩基2顶部施工横梁3钢筋混凝土和纵梁4钢筋混凝土，与下部桩基础的出露钢筋固定连接；

D、在横梁3和纵梁4混凝土初凝前，在顶部预埋钢拉环，钢拉环的主截面方向与网格锚索5设置方向垂直；

E、穿过所有预埋的钢拉环，菱形安装并拉紧固定网格锚索5，网格锚索5与钢拉环反绕固定连接；

F、施工缓冲层6；

G、在缓冲层6上分层填筑路堤结构7。

本实施例的有益效果是：本构造方法通过间隔设置的第一桩基1和第二桩基2可以有效解决地基沉降变形问题；第一桩基1可以提供较大抗力以解决斜坡软土地基产生的水平力，两排第一桩基1通过横梁3和纵梁4的连接可以增大结构的整体性，可以抵抗更大的斜坡软土地基不利水平力；通过网格锚索5的连接作用，所有第一桩基1和第二桩基2产生的变形和受力可以协同作用，整体抵抗水平力的能力进一步加强，同时网格锚索5菱形布置能最有效的减少第二桩基2之间缓冲层6的悬空间距，且耐久性好，从而缓冲层6下沉变形长期可控，可以增大第二桩基2的设置间距以及取消了传统桩网结构顶部的桩帽设置，可以大幅节约工程投资；缓冲层6的设置使上部的路堤结构7与下部的第一桩基1、第二桩基2、横梁3和纵梁4结构实现变形受力协调，路堤结构7发填筑体不会刺入下部的软土层8中，而且，本构造方法保证了该组合结构功能的有效实现，具有施工快速、简便、质量易控、环保，并利于推广等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改.等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于，包括间隔设置的纵梁(4)，相邻所述纵梁(4)对应的端部之间连接有横梁(3)，所述横梁(3)和所述纵梁(4)围成的区域内设置有网格锚索(5)，所述网格锚索(5)与所述横梁(3)和所述纵梁(4)均连接，所述纵梁(4)底部连接有第一桩基(1)，所述横梁(3)底部设置有第二桩基(2)，所述网格锚索(5)底部也连接有第一桩基(1)或第二桩基(2)。

2.根据权利要求1所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述网格锚索(5)具有端部节点(51)，其中，

在所述横梁(3)长度方向上，所述网格锚索(5)两端的端部节点与所述纵梁(4)相连接，且位于所述纵梁(4)底部的第一桩基(1)上方；

在所述纵梁(4)长度方向上，所述网格锚索(5)两端剩余的端部节点与所述横梁(3)相连接，且位于所述横梁(3)底部的第二桩基(2)上方。

3.根据权利要求2所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述网格锚索(5)还具有内部节点(52)，所述内部节点(52)位于所述端部节点(51)内侧，至少一个所述内部节点(52)底部连接有第一桩基(1)或第二桩基(2)。

4.根据权利要求1所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述网格锚索(5)的网格为菱形状结构。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述第一桩基(1)和/或第二桩基(2)和/或所述横梁(3)和/或所述纵梁(4)通过钢拉环与所述网格锚索(5)相连接。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述第一桩基(1)截面尺寸大于所述第二桩基(2)的截面尺寸。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种斜坡软土地基桩-索加固结构，其特征在于：所述网格锚索(5)顶部设置有缓冲层(6)，所述缓冲层(6)顶部设置有路堤结构(7)。

8.一种具有权利要求1-7任意一项所述的斜坡软土地基桩-索加固结构的加固系统，包括软土层(8)和位于软土层(8)底部的地基持力层(9)，其特征在于：所述第一桩基(1)和所述第二桩基(2)均伸入所述地基持力层(9)。

9.一种用于权利要求1-8任意一项所述斜坡软土地基桩-索加固结构的构造方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：进行所述第一桩基(1)和所述第二桩基(2)施工，并在与所述网格锚索(5)相连的第一桩基(1)和/或第二桩基(2)顶部预埋用于连接所述网格锚索(5)的钢拉环；

S2：进行所述横梁(3)和所述纵梁(4)施工，并在所述横梁(3)和所述纵梁(4)上预埋用于连接所述网格锚索(5)的钢拉环；

S3：将所述网格锚索(5)与所有预埋的所述钢拉环相连接，并拉紧固定所述网格锚索(5)；

S4：在所述网格锚索(5)施工缓冲层(6)；

S5：在所述缓冲层(6)上填筑路堤结构(7)。

10.根据权利要求9所述的构造方法，其特征在于：步骤S1具体包含以下步骤：

S11：整平软土层(8)，进行所述第一桩基(1)和所述第二桩基(2)平面定位，施工所述第一桩基(1)和所述第二桩基(2)，使所述第一桩基(1)和所述第二桩基(2)的底部伸入软土层(8)底部的地基持力层(9)，其中，

位于所述横梁(3)底部的第二桩基(2)的受力钢筋出露桩顶大于或者等于0.3m；

位于所述纵梁(4)底部的第一桩基(1)的受力钢筋出露桩顶大于或者等于0.3m；

S12：在与所述网格锚索(5)相连的第一桩基(1)和/或第二桩基(2)顶部预埋用于连接所述网格锚索(5)的钢拉环，所述钢拉环的主截面方向与所述网格锚索(5)设置方向相垂直。

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