CN115045304A - 一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构及施工方法 - Google Patents

一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，该结构包括沿散粒体斜坡平行设置的数个第一级微型桩、数个第二级微型桩和数个第三级微型桩以及通过三个套筒将方钢管连接在一起的呈等边三角形的钢管连梁。每个钢管连梁上设有一个轮胎，该轮胎上均布有三个桩孔；数个第一级微型桩、数个第二级微型桩和数个第三级微型桩中的每三个微型桩对应插入三个桩孔、三个套筒中；数个第一级微型桩、数个第二级微型桩和数个第三级微型桩上的轮胎交错叠放，且同一级相邻的三个所述第一级微型桩、第二级微型桩和第三级微型桩呈等边三角形分布。本发明还公开了该支挡结构的施工方法。本发明集抗滑、缓冲耗能于一体，且受力合理，节约材料，实用性强。

Description

一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构及施工方法
技术领域
本发明涉及斜坡散粒体灾害防治领域，尤其涉及一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构及施工方法。
背景技术
斜坡散粒体又称“溜砂坡”，是指在受到风化、荷载、外动力等作用形成的碎石在重力作用下堆积在坡脚、达到动态临界平衡状态的锥形碎石堆。在地震、降水冲刷、风力及人畜活动等外界因素的扰动下，散粒体均可能发生大面积的滑动，冲击下方道路等构筑物或造成河床堵塞等灾害，在我国四川盆地向青藏高原过渡地带及新疆天山、昆仑山等高寒、干旱半干旱地区斜坡散粒体极其发育，这类灾害频发对既有工程的运营及河流畅通造成极大的影响。
目前，针对斜坡散粒体的治理多以被动防治为主、主动防治为辅。被动防治方面具体措施主要包括拦挡和锚固，但由于散粒体持续堆积造成支挡结构压力增加或碎石越顶造成拦挡或锚固措施失效。主动防治常用措施主要有格构、格构锚索、框格绿化法或植被型生态混凝土等，这类措施可以有效地将斜坡碎石稳定在坡面上。由于斜坡散粒体结构松散、粘结力低或几乎无粘结力的特性，因此格构或格构锚索所能达到的效果有限，且不能应对后续风化新形成的碎屑物；同时，框格绿化法或植被型生态混凝土作为斜坡散粒体护面时，植被根系对土体的加筋作用并不能真正使散粒体保持稳定，故这类措施存在一定的安全隐患。
鉴于散粒体具有一定的级配，且斜坡失稳时散粒体对支挡结构的冲击是连续的过程，因此，有必要提出一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，按照散粒体级配逐级治理的同时，保证支挡结构持久有效发挥作用，从而杜绝斜坡散粒体造成的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种受力合理、施工简单的防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供该防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构的施工方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：该结构包括沿散粒体斜坡平行设置的数个第一级微型桩、数个第二级微型桩和数个第三级微型桩以及通过三个套筒将方钢管连接在一起的呈等边三角形的钢管连梁；每个所述钢管连梁上设有一个轮胎，该轮胎上均布有三个桩孔；数个所述第一级微型桩、数个所述第二级微型桩和数个所述第三级微型桩中的每三个微型桩对应插入三个所述桩孔、三个所述套筒中；数个所述第一级微型桩、数个所述第二级微型桩和数个所述第三级微型桩上的所述轮胎交错叠放，且同一级相邻的三个所述第一级微型桩、第二级微型桩和第三级微型桩呈等边三角形分布。
数个所述第一级微型桩、数个所述第二级微型桩和数个所述第三级微型桩均垂直于所述散粒体的斜坡发育方向设置，且竖直穿过所述散粒体深入基岩。
数个所述第一级微型桩、数个所述第二级微型桩和数个所述第三级微型桩中同一排相邻的两个微型桩之间的间距均为0.5~1m。
数个所述第一级微型桩中同一轴线上叠放的两层所述轮胎之间形成的孔隙高度为0.5~1m。
数个所述第二级微型桩中同一轴线上叠放的两层所述轮胎之间形成的孔隙高度为0.25~0.5m。
数个所述第三级微型桩中同一轴线上叠放的两层所述轮胎之间形成的孔隙高度为0.1~0.25m。
所述桩孔与所述套筒一一对应，且直径相等。
每个所述第一级微型桩、所述第二级微型桩和所述第三级微型桩均包括下部均布有数个注浆孔的一个钢管；所述钢管内注入混凝土，且该混凝土通过所述注浆孔进入基岩裂隙和所述散粒体的孔隙内部形成浆固层；所述钢管依次插入所述桩孔、所述套筒内。
所述桩孔的孔径与所述钢管的直径相匹配。
如上所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构的施工方法，包括以下步骤：
⑴探明散粒体堆积层的厚度以及散粒体所覆盖地质体的厚度；然后通过现场试验获得散粒体堆积物的粒径实测数据，统计分析散粒体堆积层的粒径级配；同时获取散粒体斜坡的坡度信息；
⑵根据散粒体斜坡的角度、散粒体堆积厚度及级配信息，确定第一级微型桩、第二级微型桩及第三级微型桩之间的水平距离以及每一级微型桩的直径、长度；
⑶利用散粒体堆积物的级配，分别确定第一级微型桩、第二级微型桩和第三级微型桩每根桩之间的间距及相邻的轮胎之间的叠放高度；
⑷根据确定的相邻两级微型桩之间的水平距离和同一级相邻微型桩之间的间距，在现场确定第一级微型桩、第二级微型桩和第三级微型桩的位置并做标记；
⑸选取直径适配的钢管，截取或焊接成设计长度，并在钢管预计将要埋入散粒体的部分钻设直径为1~3cm、均匀分布的注浆孔；利用机械将带有注浆孔的钢管打入第一级微型桩的预设位置，要求钢管深入基岩内部的长度为1~2m；
⑹在打入基岩内部的钢管内部注入混凝土砂浆，注入时，使用高压注浆设备，促使混凝土进入基岩裂隙及散粒体堆积物孔隙中，直至散粒体表面可见混凝土砂浆；
⑺利用套接的方式，通过钢管连梁中的套筒将相邻的三个呈等边三角形分布的第一级微型桩连接，然后通过桩孔将轮胎套接在钢管连梁上，并保证交替叠放的相邻两个轮胎之间形成的空隙满足设计要求；
⑻采用步骤⑸~步骤⑺的施工方式，施作第二级微型桩和第三级微型桩即可。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明利用钢管穿过散粒体堆积层，打入稳定地层，起到了抗滑作用，同时，在钢管内注入混凝土，形成钢管混凝土结构，提高了微型桩的抗滑能力。
2、本发明中注入钢管内的混凝土通过注浆孔进入基岩裂隙和散粒体孔隙中，形成桨固层，降低了散粒体的松散度，起到了与微型桩共同抗滑的作用。
3、本发明钢管打入散粒体堆积层时，因破碎而残留在钢管内的碎石还可以作为混凝土骨料，节约成本。
4、本发明中通过三个套筒将方钢管连接在一起的呈等边三角形的钢管连梁，形成了类桁架结构，有利于将微型桩受到的弯矩转化为轴力，使得整个结构受力更加合理。
5、本发明中将废旧轮胎套入三个相邻的微型桩，避免了滑落的散粒体直接冲击微型桩，同时，废旧轮胎交错叠放，根据散粒体的级配设计不同的叠放高度，使得不同粒径的散粒体逐级滑落，起到了筛选作用，避免散粒体因长距离滑落动量过大导致的支挡结构破坏。
6、本发明施工方法简单，实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的侧视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明中第一级微型桩的正视图。
图4为本发明中第二级微型桩的正视图。
图5为本发明中第三级微型桩的正视图。
图6为本发明中轮胎示意图。
图7为本发明中微型桩的示意图。
图8为本发明中钢管连梁示意图。
图中：1-散粒体、2-第一级微型桩、3-第二级微型桩、4-第三级微型桩、5-轮胎、6-浆固层、7-钢管连梁、8-桩孔、9-注浆孔、10-钢管、11-套筒。
具体实施方式
如图1~8所示，一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，该结构包括沿散粒体1斜坡平行设置的数个第一级微型桩2、数个第二级微型桩3和数个第三级微型桩4以及通过三个套筒11将方钢管连接在一起的呈等边三角形的钢管连梁7。每个钢管连梁7上设有一个轮胎5，该轮胎5上均布有三个桩孔8；数个第一级微型桩2、数个第二级微型桩3和数个第三级微型桩4中的每三个微型桩对应插入三个桩孔8、三个套筒11中；数个第一级微型桩2、数个第二级微型桩3和数个第三级微型桩4上的轮胎5交错叠放，且同一级相邻的三个第一级微型桩2、第二级微型桩3和第三级微型桩4呈等边三角形分布。
其中：数个第一级微型桩2、数个第二级微型桩3和数个第三级微型桩4均垂直于散粒体1的斜坡发育方向设置，且竖直穿过散粒体1深入基岩。
数个第一级微型桩2、数个第二级微型桩3和数个第三级微型桩4中同一排相邻的两个微型桩之间的间距均为0.5~1m。
数个第一级微型桩2中同一轴线上叠放的两层轮胎5之间形成的孔隙高度为0.5~1m。
数个第二级微型桩3中同一轴线上叠放的两层轮胎5之间形成的孔隙高度为0.25~0.5m。
数个第三级微型桩4中同一轴线上叠放的两层轮胎5之间形成的孔隙高度为0.1~0.25m。
桩孔8与套筒11一一对应，且直径相等。
每个第一级微型桩2、第二级微型桩3和第三级微型桩4均包括下部均布有数个注浆孔9的一个钢管10；钢管10内高压注入混凝土，形成钢管混凝土结构，提高微型桩的抗滑能力。且该混凝土通过注浆孔9进入基岩裂隙和散粒体1的孔隙内部形成浆固层6，降低散粒体1的松散度；钢管10依次插入桩孔8、套筒11内。
桩孔8的孔径与钢管10的直径相匹配。
该防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构的施工方法，包括以下步骤：
⑴探明散粒体1堆积层的厚度以及散粒体1所覆盖地质体的厚度；然后通过现场试验获得散粒体1堆积物的粒径实测数据，统计分析散粒体1堆积层的粒径级配；同时获取散粒体1斜坡的坡度信息；
⑵根据散粒体1斜坡的角度、散粒体1堆积厚度及级配信息，确定第一级微型桩2、第二级微型桩3及第三级微型桩4之间的水平距离以及每一级微型桩的直径、长度；
⑶利用散粒体1堆积物的级配，分别确定第一级微型桩2、第二级微型桩3和第三级微型桩4每根桩之间的间距及相邻的轮胎5之间的叠放高度；
⑷根据确定的相邻两级微型桩之间的水平距离和同一级相邻微型桩之间的间距，在现场确定第一级微型桩2、第二级微型桩3和第三级微型桩4的位置并做标记；
⑸选取直径适配的钢管10，截取或焊接成设计长度，并在钢管10预计将要埋入散粒体1的部分钻设直径为1~3cm、均匀分布的注浆孔9；利用机械将带有注浆孔9的钢管10打入第一级微型桩2的预设位置，要求钢管深入基岩内部的长度为1~2m；
⑹在打入基岩内部的钢管10内部注入混凝土砂浆，注入时，使用高压注浆设备，促使混凝土进入基岩裂隙及散粒体1堆积物孔隙中，直至散粒体1表面可见混凝土砂浆；
⑺利用套接的方式，通过钢管连梁7中的套筒11将相邻的三个呈等边三角形分布的第一级微型桩2连接，然后通过桩孔8将轮胎5套接在钢管连梁7上，并保证交替叠放的相邻两个轮胎5之间形成的空隙满足设计要求；
⑻采用步骤⑸~步骤⑺的施工方式，施作第二级微型桩3和第三级微型桩4即可。

Claims (10)

1.一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：该结构包括沿散粒体（1）斜坡平行设置的数个第一级微型桩（2）、数个第二级微型桩（3）和数个第三级微型桩（4）以及通过三个套筒（11）将方钢管连接在一起的呈等边三角形的钢管连梁（7）；每个所述钢管连梁（7）上设有一个轮胎（5），该轮胎（5）上均布有三个桩孔（8）；数个所述第一级微型桩（2）、数个所述第二级微型桩（3）和数个所述第三级微型桩（4）中的每三个微型桩对应插入三个所述桩孔（8）、三个所述套筒（11）中；数个所述第一级微型桩（2）、数个所述第二级微型桩（3）和数个所述第三级微型桩（4）上的所述轮胎（5）交错叠放，且同一级相邻的三个所述第一级微型桩（2）、第二级微型桩（3）和第三级微型桩（4）呈等边三角形分布。
2.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：数个所述第一级微型桩（2）、数个所述第二级微型桩（3）和数个所述第三级微型桩（4）均垂直于所述散粒体（1）的斜坡发育方向设置，且竖直穿过所述散粒体（1）深入基岩。
3.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：数个所述第一级微型桩（2）、数个所述第二级微型桩（3）和数个所述第三级微型桩（4）中同一排相邻的两个微型桩之间的间距均为0.5~1m。
4.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：数个所述第一级微型桩（2）中同一轴线上叠放的两层所述轮胎（5）之间形成的孔隙高度为0.5~1m。
5.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：数个所述第二级微型桩（3）中同一轴线上叠放的两层所述轮胎（5）之间形成的孔隙高度为0.25~0.5m。
6.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：数个所述第三级微型桩（4）中同一轴线上叠放的两层所述轮胎（5）之间形成的孔隙高度为0.1~0.25m。
7.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：所述桩孔（8）与所述套筒（11）一一对应，且直径相等。
8.如权利要求1所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：每个所述第一级微型桩（2）、所述第二级微型桩（3）和所述第三级微型桩（4）均包括下部均布有数个注浆孔（9）的一个钢管（10）；所述钢管（10）内注入混凝土，且该混凝土通过所述注浆孔（9）进入基岩裂隙和所述散粒体（1）的孔隙内部形成浆固层（6）；所述钢管（10）依次插入所述桩孔（8）、所述套筒（11）内。
9.如权利要求8所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构，其特征在于：所述桩孔（8）的孔径与所述钢管（10）的直径相匹配。
10.如权利要求1~9所述的一种防治斜坡散粒体灾害的逐级耗能支挡结构的施工方法，包括以下步骤：
⑴探明散粒体（1）堆积层的厚度以及散粒体（1）所覆盖地质体的厚度；然后通过现场试验获得散粒体（1）堆积物的粒径实测数据，统计分析散粒体（1）堆积层的粒径级配；同时获取散粒体（1）斜坡的坡度信息；
⑵根据散粒体（1）斜坡的角度、散粒体（1）堆积厚度及级配信息，确定第一级微型桩（2）、第二级微型桩（3）及第三级微型桩（4）之间的水平距离以及每一级微型桩的直径、长度；
⑶利用散粒体（1）堆积物的级配，分别确定第一级微型桩（2）、第二级微型桩（3）和第三级微型桩（4）每根桩之间的间距及相邻的轮胎（5）之间的叠放高度；
⑷根据确定的相邻两级微型桩之间的水平距离和同一级相邻微型桩之间的间距，在现场确定第一级微型桩（2）、第二级微型桩（3）和第三级微型桩（4）的位置并做标记；
⑸选取直径适配的钢管（10），截取或焊接成设计长度，并在钢管（10）预计将要埋入散粒体（1）的部分钻设直径为1~3cm、均匀分布的注浆孔（9）；利用机械将带有注浆孔（9）的钢管（10）打入第一级微型桩（2）的预设位置，要求钢管深入基岩内部的长度为1~2m；
⑹在打入基岩内部的钢管（10）内部注入混凝土砂浆，注入时，使用高压注浆设备，促使混凝土进入基岩裂隙及散粒体（1）堆积物孔隙中，直至散粒体（1）表面可见混凝土砂浆；
⑺利用套接的方式，通过钢管连梁（7）中的套筒（11）将相邻的三个呈等边三角形分布的第一级微型桩（2）连接，然后通过桩孔（8）将轮胎（5）套接在钢管连梁（7）上，并保证交替叠放的相邻两个轮胎（5）之间形成的空隙满足设计要求；
⑻采用步骤⑸~步骤⑺的施工方式，施作第二级微型桩（3）和第三级微型桩（4）即可。
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