一种抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法。该结构由钢筋混凝土抗滑桩桩体、钢筋混凝土护壁和EPS填筑层三个部分构成。该结构的实施方法是：逐节开挖钢筋混凝土抗滑桩桩体的桩坑，每开挖一节，就及时施作该节护壁，直到桩坑开挖到设计标高且护壁紧随施作完成，自桩坑底标高逐节向上进行EPS填筑层预制块的安装直至桩顶标高，进行钢筋混凝土抗滑桩桩体的钢筋笼绑扎、混凝土浇筑和养护。本发明的突出特点是EPS填筑层预制块价格便宜、可标准化生产且现场组装方便。本发明为刚-柔结合的有机整体，不仅可以满足抵抗滑坡推力的要求，而且能够在地震工况下起到很好的消能作用，从而提高结构的抗震性能。
【专利说明】一种抗震性能优越的新型抗滑粧结构及其实施方法
【技术领域】
[0001]本发明主要是针对提高抗滑桩工程的抗震性能而发明的一种结构及其实施方法，尤其可应用于抗震设防烈度较高的工程以及地质灾害频发的地区。
【背景技术】
[0002]目前，地壳运动处于活跃期，而我国是一个地质灾害频发的国家，近几年发生了多次重大地震，如四川汶川(2008年)、青海玉树(2010年)、四川雅安(2013年)和甘肃岷县漳县地震(2013年)等给人民的生命和财产带来巨大的损失。抗滑桩是一种在治理地质灾害中常用的工程手段，广泛应用于铁路、公路、水利等工程领域，而这种刚性结构的抗震问题也越来越引起工程师的重视，国内已有专家、学者提出在工程中不能一味的强调“抗震”，一味的加强加固而与自然力抗衡，这样往往导致事故的发生。有许多工程经验证明，在地震工况下，包含柔性材料的支挡结构，较无柔性材料的支挡结构其抗震性能明显优越，尤其在强震之后有柔性材料的结构仍然能发挥其作用。所以在工程中加入柔性材料来提高工程的抗震性能已引起工程界的重视。
[0003]EPS材料目前已广泛应用于桥涵工程、路基工程及挡土墙工程中，在抗滑桩工程中使用EPS材料还未见到。有学者通过震后调查发现，这些采用了 EPS材料的工程其抗震性能明显较好。EPS材料主要用于代替填土作为填料应用于工程中，该材料具有以下的特点使其能够成为优先选用于工程的原因:
[0004](I)容重小。EPS材料的容重一般在10?50kg / m3的范围，该特点使其作为填料时不会增加支挡结构墙背的土压力，使支挡结构更加经济；
[0005](2)具有一定的强度。EPS材料的强度至少在50kP以上，这就能保证该材料在较大荷载下本身不会破坏；
[0006](3)压缩性能好。EPS材料压缩模量小，具有很大的允许变形量，在地震和冲击荷载下具有较好的可恢复性，应用于工程能有效的减少次生灾害的产生；
[0007](4)耐水、耐腐蚀。水的问题广泛存在于基础工程中，EPS材料具有很好的耐水性能则可以满足工程中支挡结构材料不被水腐蚀的要求，并且有学者通过21种物理、化学、生物物质对EPS材料的作用的试验验证，只有汽油、柴油及植物油对其有轻度影响，所以EPS的该特性使其能够广泛应用于基础工程；
[0008](5)不易老化。大多数基础工程属于永久性工程，这就要求支挡结构材料能够长久的使用，而EPS材料适应这一要求；
[0009](6)施工方便。EPS材料易于成型，其预制块质量轻，方便搬运。施工难度小；
[0010](7)计算原理简单。EPS材料属于均匀介质，用于计算时在其强度范围内可以按照线弹性材料处理。
[0011]抗滑桩工程广泛用于滑坡治理工程，其作为一种钢筋混凝土结构，能以其刚度大的特点适应于抵抗滑坡推力，但是在地震工况下，受到地震惯性力作用，桩体自身消能效果不明显导致桩体本身损伤大；而EPS材料具有充分的柔性，在地震惯性力作用下有很好的消能效果。本发明将钢筋混凝土结构和EPS这两种刚、柔材料有机结合起来，不仅可以满足抵抗滑坡推力的要求，而且能提高结构的抗震性能，在抗震设防烈度较高的地区有广阔的实用前景。
【发明内容】
[0012]针对抗震设防烈度较高的滑坡治理工程，本发明开发了一种将刚、柔材料相结合的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法。通过在钢筋混凝土抗滑桩桩后靠山侧填筑一层一定密实度的EPS材料，使整个桩体的柔性增加，在地震过程中能有效地吸收地震波能量，从而提高其抗震能力。
[0013]本发明是由以下方案来实现的:一种提高抗震性能的新型抗滑桩结构，包括钢筋混凝土桩体、EPS填筑层及护壁。抗滑桩的长度及截面尺寸可根据工程实际情况计算得到，桩坑开挖尺寸要考虑桩体本身的大小和EPS材料的空间大小。施工时，首先进行钢筋混凝土抗滑桩桩体的桩坑逐节开挖，每开挖一节，就及时施作该节护壁，直到桩坑开挖到设计标高且护壁紧随施作完成，然后自桩坑底自下而上逐节向上进行EPS填筑层预制块的安装直至桩顶，最后进行钢筋混凝土抗滑桩桩体的钢筋笼绑扎、混凝土浇筑和养护。
[0014]本发明的技术效果是:该结构为刚-柔结合的有机整体，钢筋混凝土抗滑桩桩体属于刚性结构，用于抵抗滑坡推力；护壁属于防护结构，保证施工期间桩坑作业的安全；EPS填筑层属于柔性材料，用于吸收地震波能量并减小地震时产生的惯性力。因此该结构能够在地震工况下起到很好的消能作用，增加了抗滑桩工程在地震惯性力作用下的安全性倉泛。
[0015]本发明的优点是:首先是EPS材料价格便宜，对工程造价影响不大，其次是现有的普通抗滑桩施工工艺成熟，而本发明增设的EPS填筑层预制块，可根据设计要求进行标准化生产，其现场组装亦可在桩坑内完成，自下而上拼装并粘结，故施工便利。
[0016]附图内容
[0017]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明的抗滑桩平面布置示意图；
[0019]图2是本发明的抗滑桩纵剖面示意图；
[0020]图3是本发明的抗滑桩横剖面示意图；
[0021 ] 图4是本发明的抗滑桩护壁配筋示意图；
[0022]图5是本发明的抗滑桩EPS预制预制块结构示意图，其中(a):主视图，(b):侧视图，(C):俯视图。
[0023]图中:1.钢筋混凝土抗滑桩桩体，2.钢筋混凝土护壁，3.EPS填筑层，4.滑坡周界，5.滑坡主滑方向，6.护壁顶部预留钢筋，7.护壁主筋和箍筋，8.EPS预制块预留钢筋孔。
【具体实施方式】
[0024]下面参照附图对新型抗滑桩的具体实施方法作进一步说明:
[0025](I)施工准备。与一般抗滑桩工程一样，按工程要求进行备料，所选用材料、型号要符合设计要求；
[0026](2)桩坑开挖。桩坑开挖以人工开挖为主，并采用间隔式开挖，孔口做锁口处理，桩身做护壁处理，桩坑尺寸应包括EPS填筑层的空间；
[0027](3)地下水处理。桩坑开挖过程中应及时排出孔内积水，可采用孔内直接排水和桩外管泵降排水；
[0028](4)护壁制作。桩坑开挖过程中应及时进行钢筋混凝土护壁施作。护壁高度一般为I?1.Sm，根据附图4所示，制作护壁时，在每节护壁顶端向内伸出2根钢筋，用于连接EPS预制预制块，护壁顶部预留钢筋的长度由EPS填筑层的厚度决定，施作完成的护壁应保证其内壁垂直、光滑；
[0029](5)EPS填筑层的生产与安装。EPS填筑层预制块宜采用标准化生产，其预制块厚度不小于50cm，高度以2?5m为宜，可按照设计文件要求，根据每节护壁上预留钢筋的位置，在EPS预制块相应位置预留孔洞(或在现场根据实际情况钻造孔洞)。完成桩坑开挖和护壁施作之后，自坑底标高逐节向上进行EPS填筑层预制块的安装直至桩顶标高。EPS填筑层预制块与护壁的结合方式是将护壁上部预留钢筋插入EPS预制块上的预留孔内，并将EPS预制块与护壁用粘结剂进行粘接，保证其与护壁紧密结合。EPS填筑层预制块之间的结合方式是通过粘合剂粘接，并避免EPS预制块接触面与护壁接头处于同一高程。
[0030](6)钢筋笼的制作与安装。钢筋笼的制作可在孔外进行，也可在孔内进行；
[0031](7)混凝土烧筑和养护。桩身混凝土烧筑应连续进行,不留施工缝,每烧筑0.5?
0.7m时应插入振动器振捣密实一次，完成抗滑桩施工后，要对出露地表的抗滑桩按规定进行混凝土的养护。
【权利要求】
1.一种抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，其特征在于:所述的抗滑桩结构包括钢筋混凝土抗滑桩桩体(I)、钢筋混凝土护壁(2)、EPS填筑层(3)三个部分；所述的抗滑桩结构的实施方法是首先逐节开挖钢筋混凝土抗滑桩桩体(I)的桩坑，每开挖完一节，就及时施作该节护壁(2)，直到开挖至桩底设计标高且护壁紧随施作完成，然后在护壁(2)形成的桩坑内靠山侧，自桩坑底部自下而上逐节进行EPS填筑层(3)预制块安装，最后进行钢筋笼绑扎、混凝土浇筑和养护。
2.根据权利要求1所述的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，其特征在于:所述的抗滑桩结构为刚-柔结合的有机整体，钢筋混凝土抗滑桩桩体(I)属于刚性材料，用于抵抗滑坡推力；钢筋混凝土护壁(2)属于防护结构，保证施工期间桩坑作业安全；EPS填筑层(3)属于柔性材料，用于吸收地震波能量并减小地震时产生的惯性力。
3.根据权利要求1所述的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，其特征在于:在抗滑桩结构的靠山侧施作的EPS填筑层(3)，由预制块安装而成，预制块的厚度不小于50cm，其高度以3?5m为宜。
4.根据权利要求1所述的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，其特征在于=EPS填筑层(3)预制块与护壁(2)的结合方式是每节护壁(2)顶部设置两根预留钢筋(6)，安装时将预留钢筋(6)插入EPS预制块上的预留孔(8)内，并将预制块与护壁用粘合剂粘接。
5.根据权利要求1所述的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，其特征在于:EPS填筑层(3)预制块之间通过粘合剂粘接，并避免EPS预制块接触面与护壁(2)接头处于同一高程。
【文档编号】E02D31/08GK103669338SQ201310670182
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】吴红刚, 杨昊天, 马惠民, 张红利, 宋响军, 张俊德 申请人:中铁西北科学研究院有限公司勘察设计分公司