一种自动调节水位的排水抗滑桩及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木工程领域，尤其是一种库岸边坡加固的自动调节水位的排水抗滑 粧及其施工方法。
【背景技术】
[0002] 作为全球性三大地质灾害之一，边坡的失稳破坏往往会给人类带来巨大的灾难。 与山地滑坡相比，库岸边坡的失事不胜枚举。据不完全统计，在三峡库区，具有明显变形迹 象的滑坡就达到1000多个。这类边坡的变形失稳，往往与库水升降有关。在库水骤降时，边 坡地下水的下落滞后于库水的消落，在边坡内形成动水压力而不利于坡体的稳定。作为边 坡治理的措施，抗滑粧以其抗滑能力强、适用条件广、施工安全简便等优点得到广泛使用。 因此，有不少学者对抗滑粧进行了大量的研宄和改进，提出了较多新型的抗滑粧。其中，也 设计了不少排水抗滑粧，但这些并不适用于库岸边坡，而且存在不能自动调节水位、操作困 难、造价高等问题。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种自动调节水位的排水抗滑粧及其施工方 法，可以解决不能自动调节水位、操作困难、造价高的问题，能错峰降水，减小边坡土体内动 水压力，降低滑坡破坏的潜在风险，实现了排水和调节水位的自动化。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动调节水位的排水抗 滑粧，包括混凝土灌注于钢筋笼上而形成的粧体，
[0005] 粧体由混凝土粧体以及设置于混凝土粧体上的矩形空心粧体组成，粧体外侧围 有外钢模板，矩形空心粧体上围有内钢模板，矩形空心粧体的受拉端一侧上部沿纵向平行 设置有多组进水管组，矩形空心粧体的受拉端一侧下部沿纵向平行设置有多组调节进水管 组，矩形空心粧体的受压端一侧沿纵向平行设置有多组出水管组；
[0006] 进水管组由多个平行的水平放置的连通内钢模板和外钢模板的进水管组成，调节 进水管组由平行的水平放置的连通内钢模板和外钢模板的调节进水管组成，各调节进水管 组的出水口处安装有进水管孔盖，进水管孔盖上端与内钢模板铰接，进水管孔盖与安装于 矩形空心粧体的空心体内的开孔装置连接；
[0007] 出水管组由多个平行的连通内钢模板和外钢模板的出水管组成，出水管内安装有 只能向外单向打开的出水管孔盖。
[0008] 矩形空心粧体的底端距离边坡滑动带的距离为1米。
[0009] 进水管组以及调节进水管组的数量之和少于出水管组的数量，最下方出水管组的 安装位置高于库水位最低水位1~3米。
[0010] 出水管组中，各出水管按3%~6%的坡度斜向放置。
[0011] 钢筋笼、外钢模板、内钢模板、多组进水管组、多组调节进水管组、多组出水管组以 及多个开口装置形成一个整体。
[0012] 开孔装置中，竖杆一端与浮体连接，竖杆另一端与第一横杆及第二横杆铰接，第一 横杆与第二横杆铰接，第一横杆一端与进水管组的进水管孔盖铰接，第二横杆一端与内钢 模板铰接。
[0013] 铰接的第一横杆与第二横杆上方设置有相配合的两铰接档盖。
[0014] 粧体如后填筑有反滤层。
[0015] 一种自动调节水位的排水抗滑粧的施工方法，该方法包括以下步骤：
[0016] 1)设计进水管组、调节进水管组及出水管组：根据地下水的分布情况和粧体的尺 寸，合理设计进水管组、调节进水管组及出水管组的大小、数量和位置；
[0017] 2)制作钢筋笼、外钢模板和内钢模板形成整体骨架：在考虑进水管组、调节进水 管组及出水管组的大小、数量和位置的前提下，按粧体受力配置钢筋笼、外钢模板和内钢模 板；
[0018] 3)安装开孔装置：在整体骨架的内钢模板形成的空腔内，根据设计安装开孔装 置；
[0019] 4)安装进水管组、调节进水管组及出水管组：根据设计在整体骨架上安装进水管 组、调节进水管组及出水管组，制成钢筋笼、外钢模板、内钢模板、多组进水管组、多组调节 进水管组、多组出水管组以及多个开口装置形成的整体；
[0020] 5)将步骤4)制成的整体放进开挖好的粧孔中，在整体前后填筑反滤层；
[0021] 6)向填筑好反滤层的整体内浇筑混凝土成型，
[0022] 即制成自动调节水位的排水抗滑粧。
[0023] 步骤4)中，若采用人工挖孔的方式，则需在外钢模板和内钢模板上相应位置预留 进水与出水孔口，孔径略大于进水管、出水管的管径。
[0024] 步骤5)中，反滤层为厚度不小于0. 3m渗水材料层或无砂混凝土板层或土工织物 层。
[0025] 本发明的设计思路如下：
[0026] 以2米XI. 5米X20米（粧截面尺寸为长：2米，宽1.5米，粧长为20. 0米）常见抗 滑粧为例，按最不利状况设计，依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010)，以对称配筋 设计，在满足混凝土构件的构造要求前提下，可取得抗滑粧的空心截面尺寸为1. 1米XI. 2 米、面积为1.32平方米、体积为26. 位方米。这种空心抗滑粧的最小抗弯承载能力为17280 千牛顿?米，最小抗剪承载能力为2556千牛顿。对比相同尺寸实心抗滑粧（最小抗弯能力 为27340千牛顿?米，最小抗剪承载能力为9588千牛顿），空心抗滑粧的抗弯、抗剪承载能 力受到一定程度的削弱，但矩形空心粧体的底端距离边坡滑动带的距离为1米，因此，抗滑 粧空心的部分对实际的最大抗剪能力影响不大，同时，可采取其他方面的措施来提高空心 抗滑粧的承载能力，比如改变截面尺寸，配筋方式，采用组合结构等，同样适用于相同条件 下的边坡加固。
[0027] 因此，再依据边坡加固常用抗滑粧的数量（一般8~20根），总体积可达到211立 方米，这为地下水提供了很大的径流空间，也为地下水储藏提供了很大的空间。据此，本发 明结合库岸边坡的实际情况，在利用抗滑粧空腔体积的基础上，按照先装水后排水的思路 进行设计，在库水位下降前，地下水位先进行一定程度地降低，库水位下降后抗滑粧再进行 排水，从而实现错峰降水，减小边坡土体内动水压力，降低滑坡的潜在危险的目的。本发明 可更好适用于库岸边坡，其简单有效，并且实现了排水和调节水位的自动化。
[0028] 本发明提供的一种自动调节水位的排水抗滑粧及其施工方法，其有益效果如下：
[0029] 1、通过矩形空心截面粧体形成空心腔体，在矩形空心截面粧体的受拉端一侧设置 进水管组和调节进水管组，矩形空心截面粧体的受压端一侧设置出水管组，调节进水管组 与空心腔体内的开孔装置连接，按照先装水后排水的思路进行设计，在库水位下降前，地下 水位先进行一定程度地降低，库水位下降后抗滑粧再进行排水，可以解决不能自动调节水 位、操作困难、造价高的问题，能错峰降水，减小边坡土体内动水压力，降低滑坡的潜在危 险，可更好适用于库岸边坡，简单有效，并且实现了排水和调节水位的自动化，达到了降低 库水位快速下降时由于地下水滞后产生的水压差的目的。
[0030] 2、矩形空心粧体的底端距离边坡滑动带的距离为1米，上端直至粧体顶部，避免 边坡滑动带附近剪切力过大导致承载力不足的情况发生。
[0031] 3、进水管组以及调节进水管组的数量之和少于出水管组的数量，最下方出水管组 的安装位置高于库水位最低水位1~3米的设计能够更好地排水。
[0032] 4、开孔装置的设计实现了水位的自动调节。
[0033] 5、进水管组安装高度在库水位最高水位以下1~3米，确保边坡地下水上升到一 定高度（接近