CN205421278U - 一种利用土拱效应的土质边坡支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用土拱效应的土质边坡支护结构，它包括有混凝土桩（1），在混凝土桩（1）之间设置由砌块组成的拱形墙（2），拱形墙（2）的突出面抵挡岩土。所述砌块之间留有间隙。本实用新型的优点是：结构简单、施工方便、造价低廉，遮挡效果好，且对环境扰动小。

Description

一种利用土拱效应的土质边坡支护结构

技术领域

本实用新型属于岩土工程支护技术领域，具体涉及一种土质边坡支护结构。

背景技术

滑坡是一种常见的地质灾害，它能造成交通中断、河道堵塞、水库失事、建筑物坍塌等事故，并造成生命财产的重大损失。土质边坡由于土体的强度较低，保持不了高陡的边坡，一般都控制在20m以下。较高陡的边坡必须设置支挡工程才能保持其稳定，由于坡面容易被冲刷，常需要设置坡面防护工程。对于地下水发育的边坡，更应设置疏排水工程才能保持其稳定。边坡设计时必须考虑土体强度、地下水情况、软弱土层等影响因素，从而设计不同的坡形、坡率和相应的加固、防护和排水设施，才能保证边坡的稳定。

中国专利文献CN101845819A于2010年9月29日公开了一种深厚土质边坡的加固支护方法，它是在需治理的深厚土质边坡中钻孔，并用套管保护，在套管中装填条形药包，通过引爆套管中的炸药，在边坡土层中形成一个柱形空腔，然后在空腔中心安置大直径的钢筋，并在空腔中灌注混凝土包裹钢筋及充填空腔，从而形成一个钢筋混凝土桩，然后再进行相邻孔爆炸扩孔及钢筋混凝土桩的施工，形成一排或多排钢筋混凝土桩，起到对边坡的加固支护作用。该专利具有工艺简单，造价低、加固效果好的优点。因为该专利需要向土体深处钻孔并引爆炸药，在陡峭岩土边坡上无法实施该专利，或在实施过程中面临塌方的危险。

针对陡峭岩土边坡，现有的土质边坡支护方式有重力式挡墙、悬臂式挡墙和坡率法。重力式挡墙是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑；其稳定性主要靠自重力来保证，其桩身断面较大，占地较多，不能充分发挥建筑材料的强度性能，也不易实行机械化施工。悬臂式挡墙由底板和固定在底板上的直墙构成，主要靠底板上的填土重量来维持稳定的挡土墙，它由立壁、趾板及踵板三个钢筋混凝土构件组成；当墙身较高时，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土的用量剧增，需要大量的钢材和水泥来满足结构强度要求，钢材用量急剧增加，工程费用急剧增加。坡率法依靠边坡高度和坡度，不对边坡整体进行加固而自身稳定，主要应用于公路边坡与填方边坡，岩层、塑性黏土与良好的沙土中且地下水位较低，施工现场具备足够的场地条件。坡率法不仅工程量大，施工难度较高，而且路基稳定性是关键所在，如若地质水文条件较差，往往病害严重，在水作用下导致边坡坍塌破坏，治理效果大打折扣。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种利用土拱效应的土质边坡支护结构，它的结构简单、施工方便、造价低廉，遮挡效果好，且对环境扰动小。

本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有混凝土桩，在混凝土桩之间设置由砌块组成的拱形墙，拱形墙的突出面抵挡岩土。

优选地，上述砌块为锲形石块或砖块。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、施工简单，不需要特殊的施工机械，减少了混凝土和钢材的投入与使用；考虑了土体自身的强度而形成的土拱效应，从而降低了支护工程的刚度和强度，减少了支护结构的造价。2、就近采用石料修筑则减少了建筑材料的运输成本，同时开挖土方少，减小了环境扰动；如若采用砌块修筑则提高了工程建设的机械化和工厂化。3、提高了土质边坡的排水能力，增强了边坡的稳定和支护的安全性；后期开展监测工作时容易，支护结构出现新问题时返工维护便利。

附图说明

本实用新型的附图说明如下：

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的拱形墙受力分析图。

图中：1.混凝土桩；2.拱形墙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括有混凝土桩1，在混凝土桩1之间设置由砌块组成的拱形墙2，拱形墙2的突出面抵挡岩土。

根据土质边坡的前期勘察结果，明确边坡的潜在滑动面，确定混凝土桩嵌入基地平面的安全深度Z，计算边坡土体的总推力Q。基于土质边坡的土拱效应，先有力后有土拱，土拱必然最大限度的发挥效益而形成合理拱轴线。

设混凝土桩桩顶向下为Z轴正向，取深度为z处dz高度的结构进行分析，取半拱。如图4所示，L为混凝土桩的净桩间距；f为拱形墙的弧形高度；b为拱形墙的厚度；混凝土桩后边坡体分布压力为q；拱形墙的单轴抗压强度为σ_c；拱形墙纵向为y、横向为x，拱形墙脚处反力沿分别为F_x、F_y。

拱线方程为：

《分析结构力学》，丁圣果，贵州科学技术出版社，2010年12月记载了土拱结构的力和力矩平衡式：

$\begin{array}{cc}{F}_x=\frac{{\mathrm{qL}}^2}{8f}dz& F_y=\frac{qL}{2}dz\end{array}---\left(2\right)$

沿拱形墙共轴方向为第一主应力方向，其大小为：

${\mathrm{\σ}}_c=\sqrt{({F_x}^2+{F_y}^2)}/\left(\frac{b}{2}dz\right)---\left(3\right)$

联立(2)、(3)可以得到方程：

${F_x}^2+{F_y}^2=\frac{1}{4}{b}^2{{\mathrm{\σ}}_c}^2---\left(4\right)$

拱形墙的σ_c和边坡体分布压力q是已知的，对边坡支护过程中的拱形墙的厚度b也为确定值，从而可以得到净桩间距L和拱形墙的弧形高度f二者的关系：

$L=4f\sqrt{4f^2+b^2{{\mathrm{\σ}}_c}^2/q^2-2f}$

确定了净桩间距L及拱形墙的弧形高度f，则完成了整个土质边坡的支护设计工作。

本实用新型结构中混凝土桩与混凝土桩之间的拱形墙采用活动砌块，方便放置各种监测设备及后期的支护工程的维护。上述的砌块之间留有间隙，未完全密封，本实用新型使土质边坡的排水效果大大提高，增强了边坡支护效果。

Claims (3)

1.一种利用土拱效应的土质边坡支护结构，包括有混凝土桩（1），其特征是：在混凝土桩（1）之间设置由砌块组成的拱形墙（2），拱形墙（2）的突出面抵挡岩土。

2.根据权利要求1所述的利用土拱效应的土质边坡支护结构，其特征是：所述砌块为锲形石块或砖块。

3.根据权利要求1或2所述的利用土拱效应的土质边坡支护结构，其特征是：所述砌块之间留有间隙。