CN114232620A - 一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抗滑桩技术领域，具体为一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法，包括在滑坡体和滑床之间安装若干钢管，钢管内壁设置预应力结构，并在钢管内浇注混凝土芯桩，所述预应力结构包括小直径钢管、预应力钢绞线、锚具和锚墩支座；所述钢管内壁焊接有锚墩支座，锚墩支座一侧为固定锚具，另一侧固定有小直径钢管，通过锚具固定有若干预应力钢绞线，且使得若干预应力钢绞线贯穿于小直径钢管，若干钢管通过其上设置的对中装置依次对应安装形成大直径预应力钢管混凝土抗滑桩。本发明使得预应力钢管混凝土抗滑桩达到刚度大，承载力高，绿色环保，经济效果的目的。

Description

一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及抗滑桩技术领域，具体为一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法。

背景技术

我国地形地貌多样，地形起伏大，随着经济社会的发展，基础建设也在迅速推进，在山区和丘陵地区各类工程设施建设逐渐增多，如新建各等级公路、铁路，大型水库、矿产资源开采等。随着工程建设和人类活动的增加，各种类型的滑坡也在发生，尤其在降雨丰富的山地地区，滑坡灾害更加频繁，严重影响公路和铁路的正常运行，造成财产损失和人员伤亡，所以有必要对处于不稳定状态的山坡进行工程加固处理，采取一定的抗滑支挡措施。抗滑桩作为一种最常用、且最有效的加固手段，得到了广泛应用，抗滑桩是一种水平受荷桩，其穿过滑动面深入于滑床，用以支挡滑体的下滑，起稳定坡体的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，抗滑桩对滑坡体的作用，是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定的地层中，利用滑面以下稳定岩土体的嵌固作用来平衡滑坡体的下滑推力，增加其稳定性，当滑坡体下滑时由于受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。现有抗滑桩以现浇混凝土桩为主，尺寸较大，混凝土用量大，现场施工周期长，很多抗滑桩采用人工挖孔，施工速度慢并且危险性较大。因此亟需一种更加安全、高效和绿色的新型抗滑桩结构。

钢管混凝土结构在各类工程建设中已经大量应用，尤其是在建筑工程和桥梁工程中。特点是在钢管内浇注混凝土然后二者共同受力，外层的钢管对内部的混凝土产生套箍作用使混凝土处于三轴受力状态可以大大提高其抗压强度，混凝土对钢管的侧向支撑也可以避免其失稳破坏，所以钢管混凝土结构在在轴心受压和小偏心受压情况下表现出良好的力学性能，且施工方便，经济效果良好。钢管混凝土结构在受弯时套箍作用大大减弱，抗弯优势并不明显，故其应用受到一定的限制。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法，本发明将钢管混凝土结构和预应力结构相互结合，形成预应力钢管混凝土抗滑桩，可以充分发挥钢管结构、混凝土和预应力技术各自优点，从而扩大其应用范围。使得预应力钢管混凝土抗滑桩达到刚度大，承载力高，绿色环保，经济效果的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩,包括在滑坡体12和滑床13之间安装若干钢管1，在钢管1内部设置预应力结构并浇注混凝土芯桩2，其特征在于：所述预应力结构包括小直径钢管4、预应力钢绞线5、锚具7和锚墩支座8；所述钢管1内壁一侧焊接有锚墩支座8，锚墩支座8一侧固定有锚具7，另一侧固定有小直径钢管4，通过锚具7固定有若干预应力钢绞线5，且使得若干预应力钢绞线5贯穿于小直径钢管4，若干钢管1通过其上设置的对中装置10依次对应安装形成大直径预应力钢管混凝土抗滑桩。

所述钢管1外表面涂覆注浆保护层3。

所述小直径钢管4和预应力钢绞线5组成的预应力区段大于10m时分段制作。

所述小直径钢管4和锚墩支座8之间焊接有构造加强肋板9。

所述预应力钢绞线5包括普通预应力钢绞线和无粘结预应力钢绞线，采用普通预应力钢绞线需在小直径钢管4内浇注注浆体6，采用无粘结预应力钢绞线则不设置小直径钢管4，无需在其内浇注注浆体6。

所述对中装置10由设置于钢管1外侧的凸榫和凹槽组成，三个凸榫和凹槽按90°夹角设置。

所述钢管1内设置声测管11。

本发明的另一目的是提供一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩的施工方法，其特征在于，步骤包括：

步骤一：制作钢管1及预应力结构；

步骤二：通过机械成孔或者人工挖孔，并检查孔深；

步骤三：吊装钢管1，检查垂直度，并临时固定；

步骤四：浇注混凝土芯桩2并养护；

步骤五：混凝土强度达到设计值后张拉预应力钢绞线5；

步骤七：浇注封锚混凝土并养生。

所述预应力结构区段长度大于10m时，现场完成钢管接长及部分预应力结构。

本发明的有益效果为：1)本发明预应力钢管混凝土抗滑桩采用预应力技术，能够更好的对桩体混凝土进行约束，混凝土处于三向受力状态，抗压强度大大提高，塑性和韧性提高，有效的减小了抗滑桩的变形，另外，该现浇式预应力钢管混凝土桩可根据设计要求工厂化制作钢管，现场接桩并固定后浇注混凝土，在保证边滑坡支护安全可靠的前提下，能够降低工程造价，缩短工期且施工方便。施工速度快，不需要现场绑扎钢筋，钢管安装到位后即可浇注混凝土。

2)本发明克服了钢管混凝土抗滑桩和钢筋混凝土抗滑桩的诸多缺陷，可以发挥钢管、混凝土和预应力技术各自的特点，其刚度大，桩身变形小，桩顶位移小。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图；

图2为本发明实施例二结构示意图；

图3为本发明施工位置示意图；

图4为预应力结构安装示意图；

图5为预应力结构俯视图；

图中所示：钢管1、混凝土芯桩2、注浆保护层3、小直径钢管4、预应力钢绞线5、注浆体6、锚具7、锚墩支座8、构造加强肋板9、对中装置10、声测管11，滑坡体12，滑床13。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

如图1、3和4所示，本发明提供了一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法，预应力钢管混凝土抗滑桩的结构包括：钢管1、混凝土芯桩2、注浆保护层3、预应力结构、对中装置10和声测管11。预应力结构包括小直径钢管4、预应力钢绞线5、锚具7、锚墩支座8和构造加强肋板9。

如图1所示，钢管1根据图纸在工厂制作，在钢管1内浇筑混凝土芯桩2，在钢管1外侧涂覆注浆保护层3。同时在钢管1内的一侧安装有预应力结构。预应力结构包括小直径钢管4、预应力钢绞线5、锚具7和锚墩支座8。

预应力结构安装如图4所示，钢管1内壁一侧焊接有锚墩支座8，锚墩支座8一侧固定有锚具7，另一侧固定有小直径钢管4，小直径钢管4的直径为150mm～300mm，锚具支座8由钢板制作，钢板厚度10mm～20mm。锚具7的作用是用于固定有若干预应力钢绞线5，且使得若干预应力钢绞线5贯穿于小直径钢管4。

为保证锚墩支座8固定的稳定性，在小直径钢管4和锚墩支座8之间以及小直径钢管4、锚墩支座8和钢管1之间焊接有构造加强肋板9。

预应力钢绞线5采用普通普通预应力钢绞线，在现场安装时，需在小直径钢管4内注浆，形成注浆体6。注浆体注浆体所用水泥浆包括水泥、细骨料、减水剂、膨胀剂和水。减水剂占注浆体中水泥用量的质量百分比为1～2％；膨胀剂占注浆体中水泥用量的质量百分比为6～8％。

现场安装时，钢管1通过其上设置的对中装置10依次对应安装形成大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，所述对中装置10由设置于钢管1外侧的凸榫和凹槽组成，三个凸榫和凹槽按90°夹角设置。三角设计的对中装置10可保证钢管1和预应力结构位置对应，安装时不会产生偏差。

声测管11是为保证抗滑桩施工质量，采用超声波检测时为探头进入桩身内部预留的通道其在桩内的预埋方式及其在桩的横截面上的布置形式，将直接影响检测结果。

声测管11长度以抗滑桩长度为准，底顶应稍高于抗滑桩20-30cm，直径为50mm的钢管，在抗滑桩钢管内侧对称布置4根，安照90°均匀分布。声测管底部出厂时应封堵，声测管顶部采用专用封头堵塞，防止异物进入堵塞孔道。声测管分段的连接一般采用以下4种方式：①法兰盘螺丝连接、②套筒式焊接、③套筒式铁丝绑扎、④螺丝扣套筒连接。

抗滑桩钢管较短全部在工厂制作时，声测管11按照上述要求焊接在钢管内侧。

当钢管1较长时，其在工厂内分段制作，运输到现场后进行接桩。钢管桩接桩后声测管按照上述要求焊接在钢管内侧。

施工步骤包括：

1.根据设计图纸工厂化生产钢管1，沿钢管1轴线设置小直径钢管4并穿普通预应力钢绞线，然后进行预应力筋预张拉，保证钢绞线顺直锚具不松动。

2.机械成孔或者人工挖孔，并检查孔深。结合施工效率、施工条件及地质环境等因素，选择钻孔方式及设备。钻孔定位，在施工图纸的基础上，利用相应测量仪器对钻孔的位置进行定位，并用钢管铺设排架进行定位。在钻孔的过程中，必须保证成孔的质量，对钻孔的成孔质量包括孔径、孔深、钻孔垂直度进行控制，同时还应注意当孔壁稳定性较差时，可能出现塌孔现象应做好相应的应对措施准备。

3.钢管1分段制作时，运输至现场后进行焊接并检查焊缝质量；穿预应力钢绞线并进行预张拉。

4.吊装钢管1，定位并临时固定。按设计要求对钢管1进行验收，钢管1用起重机吊起，吊入桩孔就位，起吊时防止钢管1变形，注意不得碰撞孔壁。吊装到位后测量钢管1的垂直度合格后进行临时固定。

5.浇筑混凝土芯桩2。桩身混凝土宜使用设计要求强度等级的预拌混凝土，浇筑前应检测其坍落度并按规定每根桩至少留置一组试块。用溜槽加串桶向井内浇筑，混凝土的落差不大于2m如用泵送混凝土时，可直接将混凝土泵出料口移入孔内投料。桩孔深度超过12m时宜采用混凝土导管连续分层浇灌，振捣密实。

6.混凝土达到设计强度的75％要求后，对普通预应力钢绞线进行最终张拉，张拉器具和施工步骤应满足设计要求。

7.预应力孔道注浆，注浆体所用注浆体组分包括水泥、细骨料、减水剂、膨胀剂和水；本实施例对减水剂和膨胀剂的种类无特殊的限定。在本实施例中，所述注浆体按重量份计，所述减水剂占所述注浆体中水泥用量的质量百分比优选为1～2％。膨胀剂占注浆体中水泥用量的质量百分比优选为6～8％。注浆体的水灰比优选为0.8。注浆压力推荐采用0.4～2MPa。

8.浇筑封锚混凝土并养生，混凝土厚度不小于10cm，强度不低于C25。

实施例二

如图2、3和4所示，本发明提供了一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩及其施工方法,相较于实施例一采用的普通预应力钢绞线，本实施例采用无粘结预应力钢绞线，在预应力区段钢管内壁不设置小直径钢管4。无粘结预应力钢绞线可分次张拉，步骤3进行预张拉，步骤6张拉到设计值；或者在步骤3中张拉到设计值，施工过程中无实施例一中的步骤6。

对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的形式或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩,包括在滑坡体和滑床之间安装若干钢管，钢管内壁设置预应力结构，并在钢管内浇注混凝土芯桩，其特征在于：所述预应力结构包括小直径钢管、预应力钢绞线、锚具和锚墩支座；所述钢管内壁一侧焊接有锚墩支座，锚墩支座一侧固定有锚具，另一侧固定有小直径钢管，通过锚具固定有若干预应力钢绞线，且使得若干预应力钢绞线贯穿于小直径钢管，若干钢管通过其上设置的对中装置依次对应安装形成大直径预应力钢管混凝土抗滑桩。

2.根据权利要求1所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述钢管外表面涂覆注浆保护层。

3.根据权利要求1所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述小直径钢管和预应力钢绞线组成的预应力区段大于10m时，钢管工厂分段制作。

4.根据权利要求3所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述小直径钢管和锚墩支座之间以及小直径钢管、锚墩支座和钢管之间焊接有构造加强肋板。

5.根据权利要求1所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述预应力钢绞线包括普通预应力钢绞线和无粘结预应力钢绞线，采用普通预应力钢绞线需设置小直径钢管，完成预应力最终张拉后在期内灌注注浆体，采用无粘结预应力钢绞线无需设置小直径钢管。

6.根据权利要求1所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述对中装置由设置于钢管外侧的凸榫和凹槽组成，三个凸榫和凹槽按90°夹角设置。

7.根据权利要求1所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩，其特征在于：所述抗滑桩内设置声测管。

8.一种如权利要求1～7所述的大直径预应力钢管混凝土抗滑桩的施工方法，其特征在于，步骤包括：

步骤一：制作钢管及预应力结构，并预张拉预应力钢绞线5；

步骤二：通过机械成孔或者挖孔，并检查孔深和孔径；

步骤三：吊装钢管，检查垂直度，并临时固定；

步骤四：浇注混凝土芯桩并养护；

步骤五：混凝土强度达到设计值后再次张拉预应力钢绞线5；

步骤七：浇注封锚混凝土并养生。

9.根据权利要求8所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩的施工方法，其特征在于：所述预应力钢绞线5可在步骤一和步骤五中分次张拉，或者在步骤一中一次张拉至设计值。

10.根据权利要求8所述的一种大直径预应力钢管混凝土抗滑桩的施工方法，其特征在于：所述预应力结构区段长度大于10m时，工厂分段制作钢管和部分预应力结构，运至现场后进行钢管接长，连接小直径钢管，完成其余预应力结构。

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