一种双肢耗能抗滑桩及其施工方法与流程

本发明属于边坡工程抗震领域，具体涉及一种双肢耗能抗滑桩结构及其施工方法，主要适用于抗震设防烈度较高的边坡工程和滑坡治理工程。

背景技术：

抗滑桩是一种常见的边坡工程支护措施，广泛应用于铁路、公路、水利等工程领域。我国是一个地震多发国家，边滑坡工程支护措施除满足静力工况的支护要求，同时需要具备良好的抗震性能。传统的抗滑桩多为整根大截面钢筋混凝土桩，结构形式简单，功能单一，刚度大。这种刚性抗滑桩在地震作用下容易结构开裂，桩身倾倒，或产生较大的永久位移，影响震后正常使用功能。

除了满足静力工况的支护要求，在地震作用下，本发明抗滑桩受荷段位于潜在滑坡体一侧的副肢桩体在抵抗滑坡推力和地震作用力的同时，可相对主肢桩体发生一定的位移，通过耗能连杆耗散大量地震输入能量，减小震后抗滑桩的永久位移，提高边坡的地震稳定性，保证震后抗滑桩的正常工作性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种双肢耗能抗滑桩及其施工方法，使抗滑桩结构“刚柔并济”，从而提高抗滑桩的抗震性能。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种双肢耗能抗滑桩，其关键技术在于，其包括：

主肢桩体，为l形变截面柱，所述主肢桩体下部大截面部分形成的主肢桩体锚固段为所述抗滑桩的锚固段，所述主肢桩体上部小截面部分形成主肢桩体受荷段；

副肢桩体，为长方体柱，位于靠近山体一侧，所述副肢桩体的底部通过滑动副与主肢桩体中部变截面处连接，使副肢桩体可相对主肢桩体发生一定的水平位移；

耗能连杆系，包括若干耗能连杆，设置于所述副肢桩体与主肢桩体受荷段之间，所述副肢桩体通过耗能连杆系与所述主肢桩体受荷段连接；

所述副肢桩体、耗能连杆系和主肢桩体受荷段构成所述抗滑桩的受荷段。

作为本发明的进一步改进，所述耗能连杆系包括若干水平耗能连杆和斜耗能连杆，所述斜耗能连杆沿竖向、水平向交叉布置，所述水平耗能连杆和斜耗能连杆具有相同的构造和耗能机制。

作为本发明的进一步改进，所述耗能连杆包括一端封闭的外套管、插设在所述外套管内的活塞杆和设置在外套管内的弹簧，外套管的管体上设置有多个第一通孔；所述活塞杆为变截面杆，其中部设置有内凹部并在所述内凹部开设有与所述第一通孔相对应的第二通孔，所述内凹部嵌置有橡胶块并在所述橡胶块上开设有与所述第二通孔对应的第三通孔，所述第一通孔、第二通孔及第三通孔内插设有铅芯。

作为本发明的进一步改进，所述活塞杆的主体两端设有四个凸台，所述凸台表面喷涂有高摩擦系数的无机涂层。

作为本发明的进一步改进，所述外套管的封闭端设置有铰座，所述活塞杆位于外侧的一端也设置有铰座，所述主肢桩体和副肢桩体上设置有用于与所述铰座固定连接的预埋件。

作为本发明的进一步改进，所述副肢桩体底部预埋设置有上滑道，所述主肢桩体中部变截面处顶部预埋设置有下滑道，所述上滑道与下滑道构成所述滑动副。

作为本发明的进一步改进，所述上滑道的截面呈“└”形，所述下滑道的截面呈“┐”形，上滑道和下滑道相互扣合，所述副肢桩体底部和/或所述主肢桩体中部变截面处顶部设置有挡块。

作为本发明的进一步改进，在所述主肢桩体和副肢桩体形成的空间两侧面设有聚苯乙烯泡沫板，所述聚苯乙烯泡沫板紧贴外侧耗能连杆系布置，用于隔离抗滑桩侧面土体。

一种如前所述的双肢耗能抗滑桩的施工方法，其关键技术在于，其步骤为：

（1）预制副肢桩体，预制时在其底部预埋上滑道，在其侧面预埋预埋件；

（2）组装耗能连杆，包括多个水平耗能连杆和斜耗能连杆。

（3）现场施工准备，根据设计图纸进行测量定位，清理场地、准备材料，做好现场施工准备工作。

（4）桩孔开挖，按设计图纸桩长、桩径开挖桩孔，并施做护壁。

（5）主肢桩体施工，制作安装钢筋笼，浇筑混凝土，完成的主肢桩体的施工，施工时在主肢桩体中部变截面处顶部预埋下滑道和预埋钢板，在主肢桩体受荷段侧面预埋预埋件。

（6）吊装安装副肢桩体，吊装时滑动副的上下滑道先错开，待副肢桩体下降到位后再横移，使上下滑道互相咬合到位，将挡块和预埋钢板焊接，限制主、副肢桩体间的横向水平位移。

（7）安装耗能连杆系，将水平耗能连杆、斜耗能连杆的铰座的底板分别与主肢桩体和副肢桩体上的预埋件固定连接。

（8）在主肢桩体和副肢桩体之间，耗能连杆系外侧安装聚苯乙烯泡沫板。

（9）桩周土回填，完成抗滑桩的施工。

进一步的，所述耗能连杆的组装步骤为：在外套管内放入弹簧，在活塞杆的主体中部内凹部分嵌入橡胶块，将活塞杆连同橡胶块插入外套管，在第一通孔、第二通孔和橡胶块的第三通孔内插入铅芯，在外套管的第一耳板、活塞杆的第二耳板与对应的铰座之间插入销轴，完成耗能连杆的装配。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明采用双肢加耗能连杆的组合结构形式，在静力工况下，主、副肢桩体及其耗能连杆系作为一个结构整体共同抵抗滑坡推力作用。地震发生时，本发明抗滑桩受荷段位于潜在滑坡体一侧的副肢桩体可相对主肢桩体发生一定的位移，耗能连杆系通过其双重耗能机制耗散大量地震输入能量，同时滑坡体也可发生相应的位移耗能，从而达到耗能减震的目的，提高边坡的地震稳定性。主、副肢桩体间的相对位移还可有效地减小震后主肢桩体的永久位移，在允许的位移范围内保证主肢的功能，从而达到抗震耗能并保护抗滑桩的目的，保证震后抗滑桩的正常工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的侧视结构示意图。

图3是本发明的俯视结构示意图。

图4是副肢桩体上设置上滑道的结构示意图。

图5是主肢桩体变截面处顶部设置下滑道的结构示意图。

图6是水平耗能连杆的主视结构示意图。

图7是水平耗能连杆的俯视结构示意图。

图8是外套管的结构示意图。

图9是活塞杆的主视结构示意图。

图10是活塞杆的俯视结构示意图。

其中：1副肢桩体，2主肢桩体，21主肢桩体锚固段，22主肢桩体受荷段，23预埋件，3水平耗能连杆，31外套管，311方钢管，312底板，313第一耳板，314第一通孔，32活塞杆，321第二耳板，322第二通孔，323凸台，324无机涂层，33弹簧，34铅芯，35橡胶块，36铰座，37销轴，4斜耗能连杆，5滑动副，51挡块，52下滑道，53上滑道，54预埋钢板，6聚苯乙烯泡沫板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示的一种双肢耗能抗滑桩，其包括主肢桩体2、副肢桩体1和耗能连杆系；所述主肢桩体2为l形变截面柱，所述主肢桩体2下部大截面部分形成的主肢桩体锚固段21为所述抗滑桩的锚固段，所述主肢桩体2上部小截面部分形成主肢桩体受荷段22；所述副肢桩体1为长方体柱，副肢桩体1位于靠近山体（潜在滑坡体）一侧，所述副肢桩体1的底部通过滑动副5与主肢桩体2中部变截面处连接，使副肢桩体1可相对主肢桩体2发生一定的水平位移；所述耗能连杆系包括若干耗能连杆，设置于所述副肢桩体1与主肢桩体受荷段22之间，所述副肢桩体1通过耗能连杆系与所述主肢桩体受荷段22连接，保证主肢桩体2和副肢桩体1作为一个结构整体共同受力，所述副肢桩体1、耗能连杆系和主肢桩体受荷段22构成所述抗滑桩的受荷段。主肢桩体2、副肢桩体1及其耗能连杆系作为一个结构整体共同抵抗滑坡推力作用。

如图1和3所示，所述耗能连杆系包括若干水平耗能连杆3和斜耗能连杆4，所述斜耗能连杆4沿竖向、水平向交叉布置，即在竖直方向上，斜耗能连杆4连续交叉布置，在水平方向上，斜耗能连杆4也连续交叉布置，所述水平耗能连杆3和斜耗能连杆4具有相同的构造和耗能机制。

如图6-10所示，所述耗能连杆包括一端封闭的外套管31、插设在所述外套管31内的活塞杆32和设置在外套管31内的弹簧33，所述弹簧33位于外套管31和活塞杆32之间，所述弹簧采用高强弹簧。

外套管31的管体上设置有多个第一通孔314；所述活塞杆32为变截面杆，其中部设置有内凹部并在所述内凹部开设有与所述第一通孔314相对应的第二通孔322，所述内凹部嵌置有橡胶块35并在所述橡胶块35上开设有与所述第二通孔322对应的第三通孔，所述第一通孔314、第二通孔322及第三通孔内插设有铅芯34。

所述外套管31由方钢管311、底板312、第一耳板313焊接而成，第一耳板313焊接在底板312上，第一耳板313上通过销轴37连接设置有铰座36，所述活塞杆32位于外侧的一端设置有第二耳板321，所述第二耳板321通过销轴37连接设置有铰座36，所述主肢桩体2和副肢桩体1上设置有用于与所述铰座36固定连接的预埋件23，可以通过焊接或螺栓进行连接。

所述活塞杆32的主体两端设有四个凸台323，所述凸台323表面喷涂有高摩擦系数的无机涂层324。

地震发生时，所述耗能连杆压力增大，弹簧33总体收缩并小幅振动，活塞杆32和外套管31发生轴向相对运动，运动时活塞杆的凸台323表面和和外套管31内壁发生摩擦耗能，铅芯34、橡胶块35发生剪切耗能。

如图4和5所示，所述副肢桩体1底部预埋设置有上滑道53，所述主肢桩体2中部变截面处顶部预埋设置有下滑道52，所述上滑道53与下滑道52构成所述滑动副5。所述上滑道53的截面呈“└”形，所述下滑道52的截面呈“┐”形，上滑道53和下滑道52相互扣合，所述副肢桩体1底部和/或所述主肢桩体2中部变截面处顶部设置有挡块51。本实施例中，所述主肢桩体2中部变截面处顶部一侧预埋设置预埋钢板54，所述预埋钢板54上焊接有挡块51。

如图3所示，在所述主肢桩体2和副肢桩体1形成的空间两侧面设有聚苯乙烯泡沫板6，所述聚苯乙烯泡沫板6紧贴外侧耗能连杆系布置，用于隔离抗滑桩侧面土体。

所述双肢耗能抗滑桩的施工方法包括如下步骤：

（1）预制副肢桩体1，预制时在其底部预埋上滑道53，在其侧面预埋预埋件23。

（2）组装耗能连杆，包括多个水平耗能连杆3和斜耗能连杆4；其组装步骤为：在外套管31内放入弹簧33，在活塞杆32的主体中部内凹部分嵌入橡胶块35，将活塞杆32连同橡胶块35插入外套管31，在第一通孔314、第二通孔322和橡胶块35的第三通孔内插入铅芯34，在外套管的第一耳板313、活塞杆的第二耳板321与对应的铰座36之间插入销轴37，完成耗能连杆的装配。

（3）现场施工准备，根据设计图纸进行测量定位，清理场地、准备材料，做好现场施工准备工作。

（4）桩孔开挖，按设计图纸桩长、桩径开挖桩孔，并施做护壁。

（5）主肢桩体施工，制作安装钢筋笼，浇筑混凝土，完成的主肢桩体的施工，施工时在主肢桩体2中部变截面处顶部预埋下滑道52和预埋钢板54，在主肢桩体受荷段22侧面预埋预埋件23。

（6）吊装安装副肢桩体1，吊装时滑动副5的上下滑道先错开，待副肢桩体1下降到位后再横移，使上下滑道互相咬合到位，将挡块51和预埋钢板54焊接，限制主、副肢桩体间的横向水平位移。

（7）安装耗能连杆系，将水平耗能连杆3、斜耗能连杆4的铰座36的底板分别与主肢桩体和副肢桩体上的预埋件23固定连接。

（8）在主肢桩体和副肢桩体之间，耗能连杆系外侧安装聚苯乙烯泡沫板6。

（9）桩周土回填，完成抗滑桩的施工。

地震发生时，副肢桩体与主肢桩体间允许发生一定的相对位移，耗能连杆可有效耗散地震输入能量，并在允许的位移范围内保证主肢桩体的功能，从而达到抗震耗能并保护抗滑桩的目的，提高边坡的地震稳定性，保证震后抗滑桩的正常工作性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。