CN114197497A - 一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，包括主桩、副肋和套管；若干所述副肋的顶部以可转动的方式与所述主桩连接，且在副肋与主桩之间沿转动方向设置有弹开装置，所述弹开装置的弹开使得所述副肋在所述主桩上呈伞状撑开，从而提高微型抗滑桩的单桩承载能，所述套管套设于所述主桩和副肋以限制所述弹开装置的弹开。本发明还提供了其施工方法，所有部件均可在工厂统一预制加工并组装，因此机构设计简单，加工组装的难度极低。而本发明的结构使得其施工方法与传统桩基施工方法一样，施工工艺成熟，不需要引入新的规范或者工艺，现场施工简单，可适用于多种施工环境。

Description

一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩及其施工方法

技术领域

本发明属于水利工程施工技术领域，主要应用于易发生滑坡破坏的土坡防护，为一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩及其施工方法。

背景技术

抗滑桩(anti-slide pile)是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，其作用是支挡滑坡体的滑动力，稳定边坡。抗滑桩在滑坡治理中是最为有效的结构形式之一，具有施工速度快、桩位布置灵活、施工方便、扰动小等优势。在实际工程中，根据滑坡体厚度、推力大小、防水要求和施工条件等，选用木桩、钢桩、混凝土桩或钢筋(钢轨)混凝土桩等。

微型桩是抗滑桩的一种，一般是指桩径小于400mm，长细比大于30，采用钻孔、强配筋和压力注浆施工工艺的灌注桩。微型桩一般采用钻机成孔后在孔中放入钢筋、型钢或钢管，然后灌入混凝土或水泥砂浆成桩。微型桩施工机具小，对土层适用性强，尤其适用于狭窄的施工作业区；且施工振动小，桩位布置灵活，施工速度快，周期短，用于抢险工程也可以收到高效快速的效果。但由于微型桩是一种柔性桩，单桩的承载能力非常有限。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩及其施工方法，以提高微型抗滑桩的单桩承载能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，包括主桩、副肋和套管；若干所述副肋的顶部以可转动的方式与所述主桩连接，且在副肋与主桩之间沿转动方向设置有弹开装置，所述弹开装置的弹开使得所述副肋在所述主桩上呈伞状撑开，所述套管套设于所述主桩和副肋以限制所述弹开装置的弹开。

在一个实施例中，所述主桩上设置有若干上连接件，所述上连接件上设置有水平孔，所述副肋的顶部开孔并通过螺栓与上连接件上的水平孔形成可转动的连接。

在一个实施例中，所述主桩上设置有若干下连接件，所述下连接件以可转动的方式连接支撑的底部，所述支撑的顶部以可滑动的方式连接于其上方的副肋，所述弹开装置作用于所述支撑。

在一个实施例中，所述下连接件上设置有水平孔，所述支撑的底部开孔并通过螺栓与下连接件上的水平孔形成可转动的连接。

在一个实施例中，所述副肋的中部开有轴向的长孔，所述支撑的顶部通过栓钉穿入所述长孔形成与副肋的可滑动的连接，使支撑和副肋形成不同的角度。

在一个实施例中，所述弹开装置由弹簧和钢管芯组成，所述钢管芯的一端焊接于主桩侧壁，另一端插入所述支撑中部的开孔中，所述弹簧设置于钢管芯外部，位于主桩侧壁与支撑之间。

在一个实施例中，所述副肋和支撑均为槽钢结构，其中，副肋顶部的开孔和中部的长孔均位于其腹板上，所述支撑底部的开孔位于其腹板上，中部的开孔位于其翼缘上。

在一个实施例中，所述副肋在主桩上均匀对称布置或者按荷载分布非均匀布置。

在一个实施例中，所述副肋的底部加工成尖角。

本发明还提供了所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩的施工方法，步骤如下：

1)，在工厂加工组装主桩、副肋和弹开装置形成伞肋结构，并安装于套管内，运输至施工现场；

2)，在施工现场，机械或者人工成桩孔后，将伞肋结构和套管一体沉入桩孔内，确保主桩的轴心垂直度，固定位置；

3)，将套管取出，在弹开装置的弹力作用下，副肋呈伞状撑开；

4)，继续压入主桩，在伞肋机构的共同牵制下，副肋角度进一步打开并插入周围土体中；

5)，将主桩进一步压入，到达设计深度，同时副肋插入周围土体；

6)，灌水泥砂浆或者混凝土，将伞肋结构的空隙充填密实，成为一个整体的抗滑桩，共同承担滑坡滑动力。

与现有技术相比，本发明将微型桩身某段区域根据需要安装若干伞肋结构，并以套管固定于桩身，套管与微型桩首先作为一体沉入设计深度后取下套管，再继续压入时副肋受土体阻力扩张插入土中，伞肋结构张开，桩土接触面积随之增大，从而增大了设计深度处的桩土作用。

另外，由于本发明的所有部件均可在工厂统一预制加工并组装，因此机构设计简单，加工组装的难度极低。而本发明的结构使得其施工方法与传统桩基施工方法一样，施工工艺成熟，不需要引入新的规范或者工艺，现场施工简单，可适用于多种施工环境。

附图说明

图1是本发明主桩结构示意图。

图2是本发明副肋结构示意图。

图3是本发明套管结构示意图。

图4是本发明支撑结构示意图。

图5是本发明微型抗滑桩组合结构示意图。

图6是本发明副肋和支撑连接前的结构示意图。

图7是图6中A-A截面视图。

图8是本发明副肋和支撑连接后的结构示意图。

图9是图8中B-B截面视图。

图10是本发明弹开装置的压缩状态示意图。

图11是本发明弹开装置的弹开状态示意图。

图12是本发明弹开装置的截面示意图。

图13是本发明施工示意图1，箭头表示压入方向。

图14是本发明施工示意图2，拔出套管，副肋张开。

图15是本发明施工示意图3，继续压入，副肋继续张开呈伞状。

图16是本发明施工示意图4，到达预设深度，副肋彻底张开，注浆完成。

图17是图16的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

微型抗滑桩因其桩径较小，因此适合在狭窄地区应用。但是作为一种柔性桩，微型抗滑桩又同时因为其规格导致单桩承载能力受限。

为此，本发明通过为其增设伞肋机构，使得微型抗滑桩用于加固边坡时能提升承载能力，并加强区域防护。

已有的技术中，有一些为桩体设置附桩的结构，然而其主要目的一般是为了提高稳定性。且其收放结构较为复杂，难以适应狭窄地区施工。

鉴于此，参考图1、图2、图3、图4和图5，本发明加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，包括主桩1、副肋2和套管5。其中，副肋2有若干个，显然，当为一个时，仅存在理论上的应用可能，实际工程中一般不会采用。当采用多于一个的副肋2时，各副肋2可在主桩1上均匀对称布置，也可按荷载分布非均匀布置，即。在提供抗滑力的一侧多布置，在主动滑动一侧少布置。各副肋2的顶部以可转动的方式与主桩1连接，容易理解，这种转动的转动轴应与主桩1 的轴向垂直，即，采用的是水平的转动轴。在副肋2与主桩1之间沿转动方向设置有弹开装置4，弹开装置4的弹开使得副肋2能够在主桩1上呈伞状撑开。套管5套设于主桩1和副肋2，其作用是限制弹开装置4的弹开，即，将主桩1 和副肋2收拢，以便于压入施工。

根据该结构，本发明通过为主桩1引入副肋2，在副肋2的支撑下提高主桩 1的承载能力，阻止滑裂面在某区域的发展，从而阻止滑坡的产生。利用弹开装置4和套管5，各副肋2可以收紧在主桩1的桩周。装置整体在工厂内加工后后，运输至现场沉入桩孔内，之后取出套管5，在弹开装置4的弹力下副肋2张开一定角度，继续压主桩1下沉，副肋2插入周围土体中。桩压到位后，在桩孔内注浆使整个装置和土紧密结合在一起。其前期施工和微型桩施工方法类似，施工方法简单，后期副肋张开，利用周围更大范围内的土体强度，水平承载性能大大提高，有很好的加固效果与稳定性。

显然，在本发明中，主桩1为整个结构的主体，其可以为型钢或钢管，底部宜加工为尖角，以便于压入。副肋2为主桩1的辅助支撑机构，插入周围土体，分担主桩1承受的荷载，并增加了主桩1的稳定性。容易理解，为便于施工，可将副肋2的底部也加工成尖角。弹开装置4是基于弹力的一种装置，其弹力方向顺应副肋2相对于主桩1的转动方向。弹力的实现，可以使用弹簧等弹性件。套管5是可以重复利用的结构，其一般可采用圆管，但其它截面形状的管结构也可满足需求，具体可根据施工难易程度以及应用场合进行选择。套管5的材质一般应为金属。

参考图6、图7、图8和图9，弹开装置4的一种具体设置形式，在本发明的实施例中，主桩1上设置有下连接件12，下连接件12的数量与副肋2的数量一致，下连接件12以可转动的方式连接支撑3的底部，支撑3的顶部以可滑动的方式连接于其上方的副肋2，弹开装置4作用于支撑3，从而通过支撑3作用于副肋2。

弹开装置4用来使支撑3打开，同时使副肋2打开一定角度。支撑3用来在弹开装置4的作用下打开和支撑副肋2，并限制副肋2位置，和副肋2形成伞肋支撑体系。

为实现副肋2与主桩1的可转动方式的连接，在本发明的实施例中，主桩1 上设置有上连接件11，上连接件11的数量与副肋2的数量一致，上连接件11 上设置有水平孔，副肋2的顶部开孔，通过螺栓穿入两孔，形成副肋2与主桩1 的可转动的连接。示例地，副肋2为槽钢，其顶部的开孔位于腹板。

相似地，为实现下连接件12与支撑3的可转动方式的连接，在本发明的实施例中，下连接件12上设置有水平孔，支撑3的底部开孔，通过螺栓穿入两孔，形成支撑3与下连接件12的可转动的连接。示例地，副肋2为槽钢，其中部的长孔21位于腹板。示例地，支撑3亦为槽钢，其底部的开孔位于腹板。

显然，本发明的上连接件11和下连接件12成对设置，且下连接件12位于上连接件11的正下方。在结构和形状上，上连接件11和下连接件12类似于T 型钢板，钢板上预留有水平孔，从而根据需要布置若干副肋2，其中每根副肋2 需要预埋一对连接件。

为实现副肋2与支撑3的可滑动方式的连接，在本发明的实施例中，副肋2 的中部开有轴向的长孔21，支撑3的顶部以焊接等方式连接有栓钉31，栓钉31 与支撑3和副肋2垂直，其插入长孔21内，栓钉31可以沿长孔21的长度方向在长孔21内自由滑动，从而形成支撑3与副肋2的可滑动的连接，长孔21的长度根据副肋2打开角度设计，使支撑3和副肋2形成不同的角度。

参考图10、图11和图12，弹开装置4的一种具体结构，其由弹簧41和钢管芯42组成，其中钢管芯42的一端通过焊接等方式固设于主桩1的侧壁，另一端则插入支撑3中部的开孔中，弹簧41设置于钢管芯42外部，并位于主桩1 侧壁与支撑3之间。在伞肋结构收紧时，弹簧41为收缩状态，被支撑3挤紧，伞肋机构打开后，弹簧41为弹开状态，将支撑3顶开，从而使副肋2打开一定角度。示例地，支撑3为槽钢，其中部的开孔位于翼缘。

根据需要，本发明的各组件应采取必要的防腐蚀措施。

本发明的整个机构可在工厂内预制组装，并靠套管5束缚为一个整体，现场施工方法和传统桩基施工一样，施工技术成熟难度小；套管5去掉后弹开装置4弹出，支撑3张开从而推动副肋2张开，原理简单易于实现，操作难度小；主桩1和副肋2再次压入，挤密周围土体，且相互扶持支撑，稳定性大大提高；桩到位后通过灌浆使主桩1、副肋2、支撑3等与土体紧密结合，增大设计深度处的桩土作用；适用范围广，可用于滑坡治理和地基基础加固等领域。

参考图13、图14、图15、图16和图17，本发明伞肋式微型抗滑桩的具体施工步骤如下：

步骤1，在工厂分别加工主桩1、副肋2、弹开装置4和套管5。通过打孔或焊连接板等方式，将整个伞肋机构连接在一起，将分别加工的各部件组装形成伞肋结构，并固定束缚于套管5内，运输至施工现场。本发明的整体结构均在工厂加工完成，其便利性和一致性显然能够得到满足。

步骤2，在施工现场，机械或者人工成桩孔后，将伞肋结构和套管5一体沉入桩孔内，确保主桩1的轴心垂直度，固定位置。

步骤3，将套管5取出，弹簧41被释放，直接作用于副肋2。由此，在弹开装置4的弹力作用下，副肋2可呈伞状撑开一定角度。

步骤4，继续压入主桩1，在伞肋机构的共同牵制下，副肋2角度进一步打开并插入周围土体中。

步骤5，将主桩1进一步压入，到达设计深度，同时副肋2插入周围土体。

步骤6，灌水泥砂浆或者混凝土，将伞肋结构的空隙充填密实，成为一个整体的抗滑桩，共同承担滑坡滑动力。

进一步地，根据前述，可引入支撑3，使得结构更加完善合理。此时，主桩1通过连接板(焊接的钢板)和支撑3及副肋2相连，支撑2和副肋3靠栓钉 31连接，栓钉31可以在副肋的长孔21内活动，弹开装置4在支撑3的根部，整个机构装在套管5内收紧。伞肋机构放入桩孔后，套管5取下，弹开装置4 弹开，使支撑3和副肋2张开一定角度，从而形成伞肋结构。继续压入主桩1，副肋2插入周围土体，再通过灌浆使整个机构和周围土体紧密结合，大大提高抗滑桩承载能力。由此，在步骤3，被释放的弹簧41通过支撑3作用于副肋2。在步骤4，主桩1与副肋2、支撑3可形成牢固的三角机构。

以附图所示采用四根副肋2为例，在完成工厂的预制加工与组装后，现场的施工方法详细说明如下：

第一步，沿轴向向下开始压入整体结构，使主桩1到达桩孔底部，参考图 13：

1、将装在套管5内的伞肋结构和套管5竖直向下一体沉入已开挖完成的桩孔内。

2、确保主桩1的轴心垂直度，固定主桩1。

第二步，主桩1到达桩孔底部后，去除套管5，副肋2张开，参考图14：

3、去除套管5。

4、支撑3和副肋2在弹开装置4的作用下张开一定角度。

5、副肋2与周围土体接触，并突破桩孔边线7。

第三步，主桩1继续向下压入，随着不断压入，副肋2的结构逐渐张大，参考图15：

6、继续压入主桩1。

7、副肋2同样被逐渐压入土体。

8、副肋2与主桩1的夹角逐渐加大。

9、支撑3限制了副肋2与主桩1的夹角。

第四步，主桩1继续向下压入，并在到达设计深度时，注浆完成施工，参考图16和图17：

10、继续压入主桩1到达设计深度。

11、副肋2深入周围土体，与主桩1、支撑3形成牢固三角支撑结构。

12、在注浆范围6内，注浆施工，整个结构与土体紧密结合，共同承担滑动载荷。其中注浆范围6指挖孔及机构周围可能存在的空隙。

综上，本发明通过工厂预制+现场施工的方式，大大提高了施工速度，并且可保证产品的一致性和稳定性，施工工艺与现有的微型抗滑桩施工工艺相同，不需要额外的施工工具或者工序，施工难度没有增加。弹开装置和支撑结构的设计，使得伞肋结构无论是收拢还是张开，均能方便地控制实现，而支撑与副肋的连接结构，使得副肋从初步张开至完全张开有一定的过程，张开角度的变化则使得在该过程中不影响副肋在土体中的插入，不过度增加压入所需要的力。在最终完成施工后，完全张开的副肋始终受到弹开装置和支撑的作用力，整个结构对周围土体的承载能力大大增加，尤其适宜狭窄作业环境下的边坡加固施工作业。

Claims (10)

1.一种加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，包括主桩(1)、副肋(2)和套管(5)；若干所述副肋(2)的顶部以可转动的方式与所述主桩(1)连接，且在副肋(2)与主桩(1)之间沿转动方向设置有弹开装置(4)，所述弹开装置(4)的弹开使得所述副肋(2)在所述主桩(1)上呈伞状撑开，所述套管(5)套设于所述主桩(1)和副肋(2)以限制所述弹开装置(4)的弹开。

2.根据权利要求1所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述主桩(1)上设置有若干上连接件(11)，所述上连接件(11)上设置有水平孔，所述副肋(2)的顶部开孔并通过螺栓与上连接件(11)上的水平孔形成可转动的连接。

3.根据权利要求1或2所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述主桩(1)上设置有若干下连接件(12)，所述下连接件(12)以可转动的方式连接支撑(3)的底部，所述支撑(3)的顶部以可滑动的方式连接于其上方的副肋(2)，所述弹开装置(4)作用于所述支撑(3)。

4.根据权利要求3所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述下连接件(12)上设置有水平孔，所述支撑(3)的底部开孔并通过螺栓与下连接件(12)上的水平孔形成可转动的连接。

5.根据权利要求3所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述副肋(2)的中部开有轴向的长孔(21)，所述支撑(3)的顶部通过栓钉(31)穿入所述长孔(21)形成与副肋(2)的可滑动的连接，使支撑(3)和副肋(2)形成不同的角度。

6.根据权利要求3所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述弹开装置(4)由弹簧(41)和钢管芯(42)组成，所述钢管芯(42)的一端焊接于主桩(1)侧壁，另一端插入所述支撑(3)中部的开孔中，所述弹簧(41)设置于钢管芯(42)外部，位于主桩(1)侧壁与支撑(3)之间。

7.根据权利要求6所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述副肋(2)和支撑(3)均为槽钢结构，其中，副肋(2)顶部的开孔和中部的长孔(21)均位于其腹板上，所述支撑(3)底部的开孔位于其腹板上，中部的开孔位于其翼缘上。

8.根据权利要求1所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述副肋(2)在主桩(1)上均匀对称布置或者按荷载分布非均匀布置。

9.根据权利要求1所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩，其特征在于，所述副肋(2)的底部加工成尖角。

10.权利要求1所述加固边坡的伞肋式微型抗滑桩的施工方法，其特征在于，步骤如下：

1)，在工厂加工组装主桩(1)、副肋(2)和弹开装置(4)形成伞肋结构，并安装于套管(5)内，运输至施工现场；

2)，在施工现场，机械或者人工成桩孔后，将伞肋结构和套管(5)一体沉入桩孔内，确保主桩(1)的轴心垂直度，固定位置；

3)，将套管(5)取出，在弹开装置(4)的弹力作用下，副肋(2)呈伞状撑开；

4)，继续压入主桩(1)，在伞肋机构的共同牵制下，副肋(2)角度进一步打开并插入周围土体中；

5)，将主桩(1)进一步压入，到达设计深度，同时副肋(2)插入周围土体；

6)，灌水泥砂浆或者混凝土，将伞肋结构的空隙充填密实，成为一个整体的抗滑桩，共同承担滑坡滑动力。

Images