一种用于大型滑坡治理的加固体系及其施工方法与流程

1.本发明属于滑坡加固技术领域，具体涉及一种用于大型滑坡治理的加固体系及其施工方法。


背景技术：

2.滑坡尤其是大型滑坡的发生常给公路、铁路、水利等公共基础设施的安全运营带来严重威胁或影响。为保证滑坡体不产生滑动失稳破坏，通常需要对滑坡体进行加固处理以保障附近基础设施的安全稳定正常运营。在目前工程实践中，常见的滑坡加固处理方法主要有清除滑坡体、设置抗滑的支挡结构等。对于大型滑坡体，清除滑坡体的方法一般工程量巨大，不具有很好的经济效益，采用抗滑桩在实际工程中应用最为广泛，且加固效果也最为理想。但需要指出的是，受到边坡地形条件的限制，大型机械一般难以在滑坡体上开展施工，且大型机械施工过程中的震动及施工荷载等也容易诱发滑坡体发生失稳；小型机械虽然可以在滑坡体上施工，但是受到其可施工桩径的限制，无法满足大型滑坡体需要大桩径抗滑桩的需求。因此，对于大型滑坡体中较大直径抗滑桩的施工主要采用人工挖孔浇筑成桩的施工方法，但这种施工方法容易产生塌孔破坏，危险性较大，且施工效率较低，工期较长，不利于潜在滑坡体的快速加固。因此，对于大型滑坡体的加固治理，难以通过机械施工方式来提高其工作效率及施工安全性。
3.此外，地下水位的变动也是导致滑坡体失稳的重要影响因素。在长期降雨、河水位上涨等因素作用下，水会逐渐渗透至滑坡体内，这不仅会增加滑坡体的下滑力，同时在水的长期浸泡下土体会出现软化效应，降低滑坡体的抗滑力，更易引起滑坡体的下滑。因此，对于存在地下水位变动的滑坡，不仅要做好滑坡表面的防水措施，同时也要做好滑坡体内的排水措施。而现有抗滑措施与排水措施是两套各自独立的系统，需要分别设计与施工，施工成本显著增加。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大型滑坡治理的加固体系及其施工方法，其加固体系包括复合装配式沉井群、集排水涵洞及集水井。复合装配式沉井由装配式沉井管片、连接螺栓、集排水结构及钢筋混凝土内衬结构组成。相较于人工挖孔桩而言，其施工效率更高且更为安全，且由于管片为小块拼装式，可以无需使用大型机械，完全可通过人工或小型机械方法完成施工，适用于边坡体的加固。由于沉井内部为空心结构，加固体可以作为坡体竖向排水边界，通过连通各沉井结构的纵横排水涵洞，可有效地将坡体内部水体排出，有助于增强边坡的长期安全稳定性。
5.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种用于大型滑坡治理的加固体系，它包括设置在滑坡体内部的复合装配式沉井，均布的复合装配式沉井构成复合装配式沉井群；复合装配式沉井群的下部之间通过集排水涵洞相连通，并共同构成滑坡体排水通道网，并最终汇入至集水井将滑坡体内的地下水高效排出。
6.所述复合装配式沉井由装配式沉井管片拼装而成，装配式沉井管片上预留有螺杆连接孔；螺杆连接孔内部贯穿安装连接螺杆，并将装配式沉井管片连接为沉井结构；在装配式沉井管片的内表面设置有钢筋混凝土内衬；在复合装配式沉井的顶部封盖有沉井盖板。
7.所述装配式沉井管片相结合的端面设置有止水垫。
8.所述装配式沉井管片上预留有排水孔，排水孔所在位置安装有排水管。
9.位于最底层的装配式沉井管片的底端设置有管片刃脚。
10.用于大型滑坡治理的加固体系的施工方法，包括以下步骤：步骤1，复合装配式沉井的装配及下沉施工：包括装配式沉井管片拼装、下沉至设计深度、沉井外壁排水管施工及管壁钢筋混凝土内衬施工，形成沉井-内衬复合式结构以共同提供坡体抗滑承载力；步骤2，集排水涵洞施工：在沉井-内衬复合式结构施工完成之后，采用顶管法或暗挖法施工集排水涵洞，通过集排水涵洞将各复合装配式沉井连通起来，形成滑坡体排水通道网，并有效地将滑坡体内的地下水汇集；步骤3，坡体外集水井及各沉井防护盖板施工：集排水涵洞施工完成之后，在滑坡体外施工集水井将集排水涵洞排出的地下水进行汇集，并通过排水设施将汇集到的滑坡体地下水排放到滑坡体之外的地表径流系统；同时，对各复合式沉井顶部进行安全防护盖板施工，并在盖板上面进行一定厚度的覆土，以消除后期运营时对相关人员及动物的安全隐患。
11.所述步骤1的具体施工过程包括以下步骤：步骤1.1，根据设计要求，通过人工或小型机械找平方法对拟加固区域的地表进行平整，找平区域要大于复合装配式沉井外径；同时，在平整后的地表铺设素混凝土或砂石垫层，为后续沉井施工及材料堆放提供稳定可靠的作业面；步骤1.2，通过连接螺杆将装配式沉井管片连接为环管片放置于地表垫层上，每环管片由5~7片装配式沉井管片装配而成；每个环管片直径大于2m，每环管片高度0.8~1.2m，管片厚度为6~10cm，具体尺寸根据设计抗水平承载力要求计算确定；装配时每块装配式沉井管片通过穿过螺杆连接孔的连接螺杆穿插连接，同时装配式沉井管片两侧均设有止水垫；首节初始管片为特制管片，下部均设有朝向外侧的管片刃脚，以减小装配式沉井管片下沉过程中所产生的端阻力；步骤1.3，按照设计要求，将拼装好的环管片放置在地表垫层特定位置上；环管片下沉施工采用人工开挖和上部加载的组合方式进行，在开挖过程中需采用对称开挖的方式以保证环管片下沉的均匀性，在施工过程中通过在环管片上不同区域处设置多个沉降观测点来分析环管片下沉的均匀与否；同时，上部加载的大小及加载位置也需要根据设计要求加以确定以保障环管片平稳对称地贯入滑坡土体内；步骤1.4，当最下部两环管片沉入至设计深度后，重复步骤步骤1.2~步骤1.3将剩余装配式沉井管片逐环拼装及下沉至设计深度，环管片之间需满足上下错缝搭接的要求，以保证沉井整体不产生明显的薄弱区，在环管片下沉过程中需要保证有1~2环管片高于地表垫层以保证后续环管片的拼装及上部促沉荷载施加能顺利完成；步骤1.5，按照前述施工步骤将所有装配式沉井管片拼装及下沉至设计深度后，开
始进行排水管施工，每块装配式沉井管片均预留有排水孔，施工时将带有排水孔的排水管通过排水孔打入至坡体地层中，打入坡体深度在100~200cm，排水管采用pvc塑料管材，并在排水管内侧做好反滤层以防止后期排水管发生淤堵；排水管嵌入至坡体的长度需根据土体透水性质确定；同时，排水管也需伸出装配式沉井管片内壁一定预留长度，预留长度需大于后续施作的钢筋混凝土内衬厚度，以保证坡体内的地下水能有效地汇集排出；步骤1.6，坡体排水管施作完成之后，开始进行钢筋混凝土内衬的施工，钢筋混凝土内衬为沉井管体的加强层，以进一步增强加固体的整体水平刚度及强度；施工过程中，先沿着装配式沉井管片内壁布设钢筋网片，钢筋网片的设置密度需根据设计计算确定；同时，在钢筋网片布设过程中需要保证排水管能顺利穿越，且需保证排水管不发生破损以防止后续混凝土将排水管淤堵，在钢筋网片外设置环形模板，环形模板采用整体预制式或者采用装配式，环形模板与钢筋网片需满足钢筋混凝土保护层所需要的厚度；钢筋混凝土内衬的厚度需要根据管片直径大小确定，通常在10~30cm范围内，最终沉井及钢筋混凝土内衬组合结构其内净直径要大于150cm；步骤1.7，钢筋网片及环形模板布置完成之后，开始钢筋混凝土内衬混凝土浇筑施工，钢筋混凝土内衬混凝土由下往上逐环浇筑而成，并最终与沉井管壁形成一道完整的钢筋混凝土内衬及环形管片组合受力结构以进一步增大沉井管片的抗滑承载力；在浇筑钢筋混凝土内衬混凝土时，施工缝位置应当避免装配式沉井管片拼装接缝位置，以保证所形成的组合受力结构在接缝处不会形成显著的薄弱面，同时，振捣钢筋混凝土内衬混凝土时，应注意避免对排水管产生破损，防止混凝土进入排水管内部，引起管内淤堵影响排水管的集排水效果；步骤1.8，重复1.1~1.7，按照设计要求在滑坡体不同位置处施工不同的复合沉井结构，形成大型滑坡的抗滑复合装配式沉井群。
12.所述步骤2的具体施工过程包括以下步骤：步骤2.1，在复合装配式沉井群施工完成之后，施工连通各复合装配式沉井群的集排水涵洞，集排水涵洞端口位于复合装配式沉井底部以便将各沉井汇集到的地下水有效排出，在施工集排水涵洞时，首先破除各复合装配式沉井下部管片，便于后续集排水涵洞施工能顺利穿越沉井体初始端，管片采用风镐等小型设备或者是在步骤1施工复合沉井结构时，提前预留集排水涵洞的始发及接收口；步骤2.2，集排水涵洞施工采用微型顶管施工或暗挖法施工，具体施工方法应根据集排水涵洞设计直径及复合沉井内腔净空间确定，采用选定的涵洞施工方法连通各复合装配式沉井群，集排水涵洞按布置方向分为横向涵洞和纵向涵洞，并形成一整体滑坡体排水通道网将滑坡体内地下水顺利排出。
13.所述步骤3的具体施工过程包括以下步骤：步骤3.1，集排水涵洞施工完成之后，在滑坡体外施工集水井，集水井位置应选择在潜在滑动面以外，集水井尺寸大小根据实际滑坡体预估排水量确定，集水井砌筑材料选择钢筋混凝土或者砖石、毛石；通过设置集水井将集排水涵洞排出的地下水进行汇集，并通过排水设施将汇集到的滑坡体地下水排放到滑坡体之外的地表径流系统；步骤3.2，对各复合装配式沉井顶部进行安全防护沉井盖板施工，沉井盖板采用钢筋混凝土或钢盖板，当沉井直径较大时需考虑在沉井盖板上设置加劲肋以增大抗变形能
力，同时，需在沉井盖板上面进行一定厚度的覆土掩盖并做好标识，以消除后期运营时对相关人员及动物的安全隐患。
14.本发明有如下有益效果：1、本发明所采用的装配式沉井及加强内衬组合式结构体系其整体刚度和强度较大，具有极高的抗水平荷载性能，可满足大型滑坡体抗滑稳定设计要求。
15.2、本发明通过在管片外侧设置坡体集排水结构及集排水涵洞，可有效将坡体内的水汇集排出，将显著减小滑坡体的下滑力，且可避免坡体土体在水位变动后长期浸泡在水中产生的土体软化现象，有助于滑坡体的长期稳定性，实现对滑坡加固的长效可靠。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
17.图1是大型滑坡复合式沉井加固体系三维示意图。
18.图2是大型滑坡复合式沉井加固体系剖面示意图。
19.图3是单片管片结构示意图。
20.图4是管片连接示意图。
21.图5是首环管片刃脚示意图。
22.图6是管片整体连接示意图。
23.图7是钢筋混凝土内衬施工示意图。
24.图8是内衬环形模板示意图。
25.图中：1装配式沉井管片；2钢筋混凝土内衬；3排水管；4集排水涵洞；5沉井盖板；6集水井；7螺杆连接孔；8排水孔；9止水垫；10连接螺杆；11管片刃脚；12内衬环形模板；13钢筋网片。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
27.实施例1：参见图1-8，一种用于大型滑坡治理的加固体系，它包括设置在滑坡体内部的复合装配式沉井，均布的复合装配式沉井构成复合装配式沉井群；复合装配式沉井群的下部之间通过集排水涵洞4相连通，并共同构成滑坡体排水通道网，并最终汇入至集水井6将滑坡体内的地下水高效排出。通过采用上述结构的加固体系，不仅能满足大型滑坡体的抗滑承载需求，而且还能将滑坡体内的地下水高效排出，降低坡体滑动力大小，保证滑坡体的长期稳定性。
28.进一步的，所述复合装配式沉井由装配式沉井管片1拼装而成，装配式沉井管片1上预留有螺杆连接孔7；螺杆连接孔7内部贯穿安装连接螺杆10，并将装配式沉井管片1连接为沉井结构；在装配式沉井管片1的内表面设置有钢筋混凝土内衬2；在复合装配式沉井的顶部封盖有沉井盖板5。
29.优选的，所述装配式沉井管片1为装配式钢筋混凝土管片，装配式沉井管片1直径根据设计要求确定，为便于集排水涵洞4施工内径需在2m以上；相较于传统整体式管片，可采用人工或小型机械方式进行拼装。
30.优选的，钢筋混凝土内衬2为现浇钢筋混凝土内衬，其整体刚度和强度较单一沉井结构有显著提升，具有极大的抗水平承载性能，可满足大型滑坡体抗滑稳定设计要求。
31.进一步的，所述装配式沉井管片1相结合的端面设置有止水垫9。通过止水垫9起到很好的密封效果。
32.进一步的，在复合式沉井底部设置集排水涵洞将各复合沉井结构连通起来形成滑坡体排水通道网，集排水涵洞分为横向连接涵洞和纵向连接涵洞，可有效将滑坡体内地下水汇集排出至集水井，通过定期抽排集水井内汇集的地下水可保证坡体干燥，有利于边坡长期稳定性。
33.进一步的，所述装配式沉井管片1上预留有排水孔8，排水孔8所在位置安装有排水管3。
34.优选的，排水孔8直径一般在3~10cm；可根据土质透水情况选择合适直径的排水孔，透水性土质可选择偏小直径的透水孔，透水性较差土质可选择偏大直径的透水孔。
35.进一步的，位于最底层的装配式沉井管片1的底端设置有管片刃脚11。
36.实施例2：用于大型滑坡治理的加固体系的施工方法，包括以下步骤：步骤1，复合装配式沉井的装配及下沉施工：包括装配式沉井管片1拼装、下沉至设计深度、沉井外壁排水管施工及管壁钢筋混凝土内衬施工，形成沉井-内衬复合式结构以共同提供坡体抗滑承载力；步骤2，集排水涵洞施工：在沉井-内衬复合式结构施工完成之后，采用顶管法或暗挖法施工集排水涵洞4，通过集排水涵洞4将各复合装配式沉井连通起来，形成滑坡体排水通道网，并有效地将滑坡体内的地下水汇集；步骤3，坡体外集水井及各沉井防护盖板施工：集排水涵洞4施工完成之后，在滑坡体外施工集水井将集排水涵洞排出的地下水进行汇集，并通过排水设施将汇集到的滑坡体地下水排放到滑坡体之外的地表径流系统；同时，对各复合式沉井顶部进行安全防护盖板施工，并在盖板上面进行一定厚度的覆土，以消除后期运营时对相关人员及动物的安全隐患。
37.实施例3：所述步骤1的具体施工过程包括以下步骤：步骤1.1，根据设计要求，通过人工或小型机械找平方法对拟加固区域的地表进行平整，找平区域要大于复合装配式沉井外径；同时，在平整后的地表铺设素混凝土或砂石垫层，垫层厚度100mm左右，为后续沉井施工及材料堆放提供稳定可靠的作业面；步骤1.2，通过连接螺杆10将装配式沉井管片1连接为环管片放置于地表垫层上，每环管片由5~7片装配式沉井管片1装配而成；为便于后续涵洞施工，每个环管片直径大于2m，每环管片高度0.8~1.2m，管片厚度为6~10cm，具体尺寸根据设计抗水平承载力要求计算确定；装配时每块装配式沉井管片1通过穿过螺杆连接孔7的连接螺杆10穿插连接，同时装配式沉井管片1两侧均设有止水垫9；首节初始管片为特制管片，下部均设有朝向外侧的管片刃脚11，以减小装配式沉井管片1下沉过程中所产生的端阻力；步骤1.3，按照设计要求，将拼装好的环管片放置在地表垫层特定位置上；环管片
下沉施工采用人工开挖和上部加载的组合方式进行，在开挖过程中需采用对称开挖的方式以保证环管片下沉的均匀性，在施工过程中通过在环管片上不同区域处设置多个沉降观测点来分析环管片下沉的均匀与否；同时，上部加载的大小及加载位置也需要根据设计要求加以确定以保障环管片平稳对称地贯入滑坡土体内；步骤1.4，当最下部两环管片沉入至设计深度后，重复步骤步骤1.2~步骤1.3将剩余装配式沉井管片1逐环拼装及下沉至设计深度，环管片之间需满足上下错缝搭接的要求，以保证沉井整体不产生明显的薄弱区，需要指出的是，在环管片下沉过程中需要保证有1~2环管片高于地表垫层以保证后续环管片的拼装及上部促沉荷载施加能顺利完成；步骤1.5，按照前述施工步骤将所有装配式沉井管片1拼装及下沉至设计深度后，开始进行排水管3施工，每块装配式沉井管片1均预留有排水孔8，施工时将带有排水孔的排水管3通过排水孔8打入至坡体地层中，打入坡体深度在100~200cm，排水管3采用pvc塑料管材，并在排水管3内侧做好反滤层以防止后期排水管3发生淤堵；排水管3嵌入至坡体的长度需根据土体透水性质确定；一般黏性土建议取所给范围100~200cm的大值，砂性土地层建议取所给范围的小值；同时，排水管3也需伸出装配式沉井管片1内壁一定预留长度，预留长度需大于后续施作的钢筋混凝土内衬2厚度，以保证坡体内的地下水能有效地汇集排出；步骤1.6，坡体排水管3施作完成之后，开始进行钢筋混凝土内衬2的施工，钢筋混凝土内衬2为沉井管体的加强层，以进一步增强加固体的整体水平刚度及强度；如图7所示，施工过程中，先沿着装配式沉井管片1内壁布设钢筋网片13，钢筋网片13的设置密度需根据设计计算确定；同时，在钢筋网片13布设过程中需要保证排水管3能顺利穿越，且需保证排水管3不发生破损以防止后续混凝土将排水管3淤堵，在钢筋网片13外设置环形模板12，如图8；环形模板12采用整体预制式或者采用装配式，环形模板12与钢筋网片13需满足钢筋混凝土保护层所需要的厚度；钢筋混凝土内衬2的厚度需要根据管片直径大小确定，通常在10~30cm范围内，一般装配式沉井管片1直径越大，钢筋混凝土内衬2厚度也越大，为保证后续钢筋混凝土内衬2混凝土浇筑及集排水涵洞4施工时所需要的作业空间，最终沉井及钢筋混凝土内衬2组合结构其内净直径要大于150cm；步骤1.7，钢筋网片13及环形模板12布置完成之后，开始钢筋混凝土内衬2混凝土浇筑施工，钢筋混凝土内衬2混凝土由下往上逐环浇筑而成，并最终与沉井管壁形成一道完整的钢筋混凝土内衬及环形管片组合受力结构以进一步增大沉井管片的抗滑承载力；在浇筑钢筋混凝土内衬2混凝土时，施工缝位置应当避免装配式沉井管片1拼装接缝位置，以保证所形成的组合受力结构在接缝处不会形成显著的薄弱面，同时，振捣钢筋混凝土内衬2混凝土时，应注意避免对排水管3产生破损，防止混凝土进入排水管3内部，引起管内淤堵影响排水管3的集排水效果；步骤1.8，重复1.1~1.7，按照设计要求在滑坡体不同位置处施工不同的复合沉井结构，形成大型滑坡的抗滑复合装配式沉井群。
38.实施例4：所述步骤2的具体施工过程包括以下步骤：步骤2.1，在复合装配式沉井群施工完成之后，施工连通各复合装配式沉井群的集排水涵洞4，集排水涵洞4端口位于复合装配式沉井底部以便将各沉井汇集到的地下水有效排出，在施工集排水涵洞4时，首先破除各复合装配式沉井下部管片，便于后续集排水涵洞4
施工能顺利穿越沉井体初始端，管片采用风镐等小型设备或者是在步骤1施工复合沉井结构时，提前预留集排水涵洞4的始发及接收口；步骤2.2，集排水涵洞4施工采用微型顶管施工或暗挖法施工，具体施工方法应根据集排水涵洞4设计直径及复合沉井内腔净空间确定，采用选定的涵洞施工方法连通各复合装配式沉井群，集排水涵洞4按布置方向分为横向涵洞和纵向涵洞，并形成一整体滑坡体排水通道网将滑坡体内地下水顺利排出。
39.实施例5：所述步骤3的具体施工过程包括以下步骤：步骤3.1，集排水涵洞4施工完成之后，在滑坡体外施工集水井6，集水井6位置应选择在潜在滑动面以外，集水井6尺寸大小根据实际滑坡体预估排水量确定，集水井6砌筑材料选择钢筋混凝土或者砖石、毛石；通过设置集水井6将集排水涵洞4排出的地下水进行汇集，并通过排水设施将汇集到的滑坡体地下水排放到滑坡体之外的地表径流系统；步骤3.2，对各复合装配式沉井顶部进行安全防护沉井盖板5施工，沉井盖板5采用钢筋混凝土或钢盖板，当沉井直径较大时需考虑在沉井盖板5上设置加劲肋以增大抗变形能力，同时，需在沉井盖板5上面进行一定厚度的覆土掩盖并做好标识，以消除后期运营时对相关人员及动物的安全隐患。