CN114775658A - 一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，属于滑坡灾害防治领域。所述方法获取滑坡尺寸确定嵌顶微型桩群可施工位置，并确定嵌顶微型桩群的组合形式及行、列间距，并确定各行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力，再根据所述滑坡剩余下滑力及行、列间距，计算各行嵌顶微型桩的桩径、桩长及配筋量，以及连系梁相关参数，然后钻机成孔、安装配筋并进行混凝土注浆，形成由微型桩及连系梁组成的微型桩群，微型桩贯穿坡顶表面、滑体、滑面至滑床，对高陡土质滑坡进行加固。本发明施工场地小，施工速度快，可快速止滑；通过微型桩的抗弯剪能力抵抗滑坡后缘的滑坡剩余下滑力，同时有效改良了滑带岩土性质，有效地对高陡土质滑坡进行加固。

Description

一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法

技术领域

本发明属于滑坡灾害防治领域，具体涉及一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法。

背景技术

在城市工程建设及土质山体中，高陡土质滑坡是一种常见的滑坡灾害，这类滑坡的坡面陡峭，容易发生失稳，需要对这类滑坡进行工程治理，既保护人民生命财产安全，又可充分利用土地。

现有技术中，通常采用抗滑桩进行高陡土质滑坡的治理。采用抗滑桩防治滑坡时，抗滑桩一般设置在滑坡前缘较平坦处，通常在滑坡前缘进行施工，采用人工挖孔－制作钢筋笼－灌注混凝土的方式，对滑坡前缘进行固定，以防止滑坡的滑动。但是，现有的抗滑桩施工方式，施工人员在地下施工，存在较大的安全隐患；同时成孔尺寸较大，成孔时易降低滑坡稳定性，促使滑坡滑动；另外，当高陡土质滑坡前方分布有建筑物时，由于坡面较陡，在滑坡前缘实施治理工程会存在无施工场地或施工场地狭小的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，通过在滑坡顶部进行嵌顶施工满足场地狭小的施工条件，钻机钻进形成小口径的桩孔，对滑体扰动小，施工快速、方便，实现快速止滑，同时有效改良滑带岩土性质，提高滑坡自身的抗滑能力。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，所述微型桩的桩径小于300mm，贯穿坡顶表面、滑体、滑面至滑床，且根据滑坡推力及滑体抗力分别确定微型桩在不同位置处的滑坡剩余下滑力，并分别计算相应位置处微型桩的配筋量及桩长。

作为本发明的一个优选实施例，计算相应位置处微型桩的配筋量，设微型桩位于嵌顶微型桩群的第i行，第i行微型桩的配筋量A_si由公式(1)计算：

式(1)中，A_si为第i行微型桩的配筋量；K为设计安全系数；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力，i≥1，且i＝1时，F₀＝0；h为微型桩的列间距；τ_c为桩身混凝土的抗剪强度；τ_s为钢筋的抗剪强度；D_i为第i行微型桩的桩径。

作为本发明的一个优选实施例，计算相应位置处微型桩的桩长，第i行微型桩的桩长L由公式(2)-(4)计算：

L_i1＝1.5H_i (2)

L＝MAX{L_i1，L_i2} (4)

式(2)-(4)中，L_j1为依据工程经验确定的第i行微型桩的桩长；H_i为第i行微型桩所在位置的滑体厚度；L_i2为按照微型桩嵌固段不失效确定的第i行微型桩的桩长；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；h为微型桩的列间距；D_i为第i行微型桩的桩径；τ_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度。

作为本发明的一个优选实施例，计算剩余下滑力、微型桩配筋量及桩长为步骤S3，在步骤S3前，还包括如下步骤：

步骤S1，获取滑坡尺寸确定嵌顶微型桩群可施工位置，并确定嵌顶微型桩群的组合形式及行、列间距；

步骤S2，根据滑坡参数计算滑坡推力及滑体抗力，并根据滑坡推力及滑体抗力确定各行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；

在步骤S3后，还包括如下步骤：

步骤S4，判断所计算的配筋量和桩长是否与预设施工条件相匹配，若匹配，进入步骤S5；若不匹配，更新预设桩径，转入步骤S3；

步骤S5，在所确定的可施工位置处，根据行、列间距及所确定的微型桩桩径、所计算的微型桩桩长，通过钻机钻设微型桩孔；

步骤S6，根据连系梁尺寸在坡面微型桩孔间开挖连系梁沟槽，在微型桩孔内安装微型桩配筋，并在微型桩配筋顶部、连系梁沟槽内部安装连系梁配筋，进行混凝土注浆，形成微型桩群。

作为本发明的一个优选实施例，所述配筋可采用钢筋笼、钢管和/或型钢。

作为本发明的一个优选实施例，所述预设施工条件，包括钻头尺寸、桩径尺寸、成本预算、配筋参数中的至少一个。

作为本发明的一个优选实施例，所述方法还可以包括：当设桩位置以下的滑体部分的安全系数不满足设计要求，在滑坡前缘实施挡土墙工程进行进一步支挡。

本发明具有如下有益效果：

本发明实施例所提供的基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，在高陡土质滑坡顶部打入多根微型桩，采用钻孔、强配筋、注浆工艺施工的小口径灌注桩，形成嵌顶微型桩群，所需的施工场地小，施工速度快，可快速发挥抗滑效果，快速止滑，特别适用于滑坡应急抢险；通过微型桩的抗弯剪能力抵抗滑坡后缘的滑坡推力，有效减小了滑坡后缘的滑坡推力，从而稳定了滑坡；同时，坡顶施工时混凝土渗入滑坡内部，有效改良了滑带岩土性质，提高了滑坡自身的抗滑能力。本发明有效地对高陡土质滑坡进行加固，提高了防治高陡土质滑坡的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法流程图；

图2为本发明实施例中嵌顶微型桩群加固高陡土质滑坡的剖面示意图；

图3为本发明实施例中嵌顶微型桩群加固高陡土质滑坡的平面示意图。

附图标记说明：

1-滑体，2-滑床，3-滑面，4-微型桩，5-连系梁。

具体实施方式

下面通过参考示范性实施例，对本发明技术问题、技术方案和优点进行详细阐明。以下所述示范性实施例仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非在这里进行定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明针对高陡土质滑坡，提出了一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，通过在滑坡坡顶施工微型桩群对滑坡进行防治的措施，尤其适用于坡顶为平台的高陡土质滑坡。本发明采用在高陡土质滑坡的坡顶打入多根微型桩形成嵌顶微型桩群，通过钻机成孔，强配筋后注浆成桩，所需的施工场地小，施工速度快，可快速发挥抗滑效果，同时通过微型桩的抗弯剪能力抵抗滑坡后缘的滑坡推力，有效减小滑坡后缘的滑坡推力，既能稳定滑坡，又克服了施工场地狭小的困难，且能够实现快速止滑；另外，坡顶施工的微型桩群深入滑坡内部，有效改良滑带岩土性质，提高滑坡自身的抗滑能力，从而起到防治高陡土质滑坡的效果。本发明提出一种嵌顶微型桩群防治高陡土质滑坡的方法，在高陡土质滑坡顶部，利用微型桩群的抗弯剪能力抵抗滑坡后缘的下滑力，从而达到稳定滑坡的目的。

为便于对本发明实施方式的理解，下面将结合附图以具体实施例为例对本发明做进一步的解释说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取滑坡尺寸确定嵌顶微型桩群可施工位置，并确定嵌顶微型桩群的组合形式及行、列间距。

本步骤中，获取滑坡尺寸是在坡顶进行微型桩群施工的基础，即确定施工条件，基于滑坡尺寸，在滑坡坡顶设计微型桩群的组合形式及行、列间距，例如，N行M列。本实施例中，以后缘到前缘的连线方向为列，另一垂直方向为行。所述微型桩群的组合形式可以为阵列式，也可以为品字型排列，或根据实际需要进行行列的设计。

本实施例所针对的是高陡土质滑坡，坡面很陡，一般无法采用普通抗滑桩进行加固；在结构上，高陡土质滑坡的最上部一般有一个较平坦的顶部平台，为坡顶，本实施例通过在坡顶进行微型桩群的施工进行加固处理。

步骤S2，根据滑坡参数计算滑坡推力及滑体抗力，并根据滑坡推力及滑体抗力分别确定微型桩在不同位置处的滑坡剩余下滑力。

本步骤中，根据所计算的滑坡推力及滑体抗力推导出滑坡剩余下滑力。高陡土质滑坡的滑面形状一般为圆弧状，滑坡后缘的滑面角度较大，最大处近乎直立；滑坡前缘的滑面角度相对较小，即滑面的倾斜程度自后缘至前缘逐渐平缓。在重力作用下，滑坡后缘的剩余下滑力较大，前缘的剩余下滑力较小，不同位置处具有不同的剩余下滑力。因此，在高陡土质滑坡的坡顶不同位置处设置具有不同参数的微型桩群，可以分别抵消滑坡后缘部分的剩余下滑力，从而使滑坡到达整体稳定。滑坡推力及滑体抗力根据滑坡剖面形状、滑体重度、滑面的内聚力和内摩擦角等基本参数进行计算，为现有技术，在此不再赘述。

本步骤中，在计算出滑坡推力及滑体抗力后，再分别计算各行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力，每行微型桩对应各自位置处的剩余下滑力计算结果。由于坡面高而陡，各行微型桩所在位置的剩余下滑力差距较大，若采用常见的微型桩设计方法，即计算设桩范围内的某处剩余下滑力，平均分摊或按照预定比例分摊到各排桩，计算结果会出现较大偏差；改进后的计算方式，针对高陡土质滑坡的特性，有效地提高了计算精度和准确性。

步骤S3，根据所述滑坡剩余下滑力及行、列间距，预设微型桩桩径，并分别计算各行嵌顶微型桩的配筋量及桩长。

本步骤中，所述微型桩的桩径小于300mm，由于现有技术中一般抗滑桩的尺寸一般为2-3米，所以称为微型桩。优选地，预设微型桩桩径为50-300mm。

在微型桩设计中，配筋量的计算是最重要的参数之一。本步骤中所述计算各行嵌顶微型桩的配筋量，由于高陡土质滑坡后缘的滑面角度变化较大，导致不同位置的滑坡剩余下滑力存在较大的差异，基于所计算的不同位置处的剩余下滑力，第i行微型桩的配筋量A_si由公式(1)计算：

式(1)中，A_si为第i行微型桩的配筋量；K为设计安全系数；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力，i≥1，且i＝1时，F₀＝0；h为微型桩的列间距；τ_c为桩身混凝土的抗剪强度；τ_s为钢筋的抗剪强度；D_i为第i行微型桩的桩径。

所述计算各行嵌顶微型桩的桩长，第i行微型桩的桩长L由公式(2)-(4)确定：

L_i1＝1.5H_i (2)

L＝MAX{L_i1，L_i2} (4)

式(2)-(4)中，L_i1为依据工程经验确定的第i行微型桩的桩长；H_i为第i行微型桩所在位置的滑体厚度；L_i2为按照微型桩嵌固段不失效确定的第i行微型桩的桩长；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；h为微型桩的列间距；D_j为第i行微型桩的桩径；τ_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度。由以上计算可知，桩长深入滑坡内部，微型桩依次贯穿坡面、滑体、滑面至滑床，当进行施工时，配筋伸入滑坡内部，混凝土浆液浇注并进一步入渗到滑坡内部，有效改良滑带岩土性质，提高滑坡自身的抗滑能力。

本步骤中，所述配筋可采用钢筋笼、钢管和/或型钢等。

步骤S4，判断所计算的配筋量和桩长是否与预设施工条件相匹配，若匹配，进入步骤S5；若不匹配，更新预设桩径，转入步骤S3。

由于步骤S3中预设的桩径仅用于配筋量和桩长的计算，在实际施工中，根据所计算的配筋量与桩长结果，再与施工条件进行匹配，若匹配成功，则确定桩径、配筋量及桩长参数；若不匹配，则调整桩径，再进行计算，直至与现场的施工条件相匹配为止。因此，实际的桩径采用经验法结合试算法确定。现场施工条件，包括钻机、人工、配筋参数、成本或由钻机决定的桩径等。例如，施工时，微型桩是钻机钻孔，所以桩径与钻头的尺寸一致，比如150mm、210mm等。预设桩径设定为其中一个钻头的尺寸，为210mm，计算配筋量，如果计算得出的配筋满足要求，如直径170mm的钢管，可以放入钻孔中，则认为是合适的；如果计算出的配筋量需要直径250mm的钢管，无法放入钻孔中，则调整桩径，比如把桩径调整为300mm，再计算配筋量即配筋截面积。

步骤S5，在所确定的可施工位置处，根据行、列间距及所确定的微型桩桩径、所计算的微型桩桩长，通过钻机钻设微型桩孔。

本步骤中，由于在坡顶施工，坡顶不同位置处的剩余下滑力不同，所计算的微型桩桩径、桩长及配筋都是与所在位置处的剩余下滑力相适应的。如图2和图3所示，本实施例中不会进行大孔施工，因此，形成的桩为微型桩；由于桩径小，施工时采用钻机成孔的孔径小，对滑体扰动小，施工方便，安全度高；多根微型桩形成桩群，共同抵抗滑坡下滑力。

步骤S6，根据连系梁尺寸在坡面微型桩孔间开挖连系梁沟槽，在微型桩孔内安装微型桩配筋，并在微型桩配筋顶部、连系梁沟槽内部安装连系梁配筋，进行混凝土注浆，形成微型桩群。

本步骤中，由于桩和梁一般不高出坡面，因此，根据连续梁的尺寸在坡面开挖连系梁沟槽，沟槽的尺寸就是连续梁的尺寸，连续梁的配筋放置于沟槽内。所述连系梁设置于微型桩的桩顶，将所有微型桩连接在一起，所述连系梁的排列方式根据微型桩的排列方式进行选择。

需要说明的是，实施嵌顶微型桩群工程后，设桩位置以上的滑体部分被控制，该部分滑体的剩余下滑力减小为零，同时，也应对设桩位置以下的滑体部分的安全系数进行验算。一般情况下，该部分滑体的滑面角度相对较缓，安全系数可以满足设计要求；若设桩位置以下的滑体部分的安全系数不满足设计要求，则在滑坡前缘实施挡土墙工程进行进一步支挡。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例所提供的基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，在高陡土质滑坡顶部打入多根微型桩，采用钻孔、强配筋、注浆工艺施工的小口径灌注桩，形成嵌顶微型桩群，所需的施工场地小，施工速度快，可快速发挥抗滑效果，快速止滑，特别适用于滑坡应急抢险；通过微型桩的抗弯剪能力抵抗滑坡后缘的滑坡推力，有效减小了滑坡后缘的滑坡推力，从而稳定了滑坡；同时，坡顶施工时混凝土渗入滑坡内部，有效改良了滑带岩土性质，提高了滑坡自身的抗滑能力。本发明有效地对高陡土质滑坡进行加固，提高了防治高陡土质滑坡的效果。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不受限于以上所公开的示范性实施例，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，在本发明揭露的技术范围做出的若干改进和润饰、可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，其特征在于，所述微型桩的桩径小于300mm，贯穿坡顶表面、滑体、滑面至滑床，且根据滑坡推力及滑体抗力分别确定微型桩在不同位置处的滑坡剩余下滑力，并分别计算相应位置处微型桩的配筋量及桩长。

2.根据权利要求1所述的基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，其特征在于，计算相应位置处微型桩的配筋量，设微型桩位于嵌顶微型桩群的第i行，第i行微型桩的配筋量A_si由公式(1)计算：

式(1)中，A_si为第i行微型桩的配筋量；K为设计安全系数；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力，i≥1，且i＝1时，F₀＝0；h为微型桩的列间距；τ_c为桩身混凝土的抗剪强度；τ_s为钢筋的抗剪强度；D_i为第i行微型桩的桩径。

3.根据权利要求2所述的基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，其特征在于，所述计算相应位置处微型桩的桩长，第i行微型桩的桩长L由公式(2)-(4)计算：

L_i1＝1.5H_i (2)

L＝MAX{L_i1,L_i2} (4)

式(2)-(4)中，L_i1为依据工程经验确定的第i行微型桩的桩长；H_i为第i行微型桩所在位置的滑体厚度；L_i2为按照微型桩嵌固段不失效确定的第i行微型桩的桩长；F_i为第i行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；F_i-1为第i-1行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；h为微型桩的列间距；D_i为第i行微型桩的桩径；τ_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于嵌顶微型桩群的高陡土质滑坡加固方法，其特征在于，计算剩余下滑力、微型桩配筋量及桩长为步骤S3，在步骤S3前，还包括如下步骤：

步骤S1，获取滑坡尺寸确定嵌顶微型桩群可施工位置，并确定嵌顶微型桩群的组合形式及行、列间距；

步骤S2，根据滑坡参数计算滑坡推力及滑体抗力，并根据滑坡推力及滑体抗力确定各行微型桩所在位置的滑坡剩余下滑力；

在步骤S3后，还包括如下步骤：

步骤S4，判断所计算的配筋量和桩长是否与预设施工条件相匹配，若匹配，进入步骤S5；若不匹配，更新预设桩径，转入步骤S3；

步骤S5，在所确定的可施工位置处，根据行、列间距及所确定的微型桩桩径、所计算的微型桩桩长，通过钻机钻设微型桩孔；

步骤S6，根据连系梁尺寸在坡面微型桩孔间开挖连系梁沟槽，在微型桩孔内安装微型桩配筋，并在微型桩配筋顶部、连系梁沟槽内部安装连系梁配筋，进行混凝土注浆，形成微型桩群。

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