一种抗滑支挡结构及其高切坡加固施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗滑支挡结构及其高切坡加固施工方法，其抗滑支挡结构由弧形分布微桩群、悬臂桩和薄板三部分组合成一个整体抗滑结构,所述弧形分布微桩群布置于悬臂桩桩后,其中,两相邻悬臂桩之间布置一个弧形分布微桩群,所述薄板固定于相邻悬臂桩之间。本发明充分利用悬臂桩间的土拱效应，通过弧形分布微桩群不仅将桩间土体的土压力绝大部分地传递到悬臂桩上，也加固了悬臂桩间的土体，可显著地减小悬臂桩数量和其间挡板的厚度及配筋，从而节约成本。特别是对高切坡工程加固施工，可明显地减小切坡所造成的桩后土体扰动及回填土石方工程量。
【专利说明】一种抗滑支挡结构及其高切坡加固施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程的抗滑支挡结构领域，特别涉及斜/边坡加固、滑坡治理等悬臂桩抗滑结构。
【背景技术】
[0002]边坡稳定控制及滑坡灾害治理是山区交通工程、城镇建设、矿山及水电工程等最为重要的岩土工程及工程地质问题之一。悬臂抗滑桩广泛应用于高切方、填方边坡加固及滑坡地质灾害治理等工程。悬臂桩自身的抗滑性能及桩间土的稳定性是控制悬臂抗滑桩加固效果的重要因素。现今悬臂抗滑桩的桩间土稳定性控制主要采用桩间现浇(或预制)钢筋混凝土板等进行联合支护，形成桩板墙结构。由于悬臂桩间土体具有明显的土拱效应，充分利用这一原理对优化悬臂式抗滑桩截面、配筋及间距等设计具有重要的指导意义。常规的悬臂桩板墙结构并没有充分地利用桩间土体的土拱效应，进而造成桩间板仍受较大的土压力作用，这使得现今的桩间钢筋混凝土板仍需要较大厚度和较多配筋，而且板体较弱的抗弯抗拉受力机制决定了桩间距也不宜过大。由于相对较小桩间距及较厚桩间板等特征，现常用的悬臂桩板墙抗滑结构成本仍相对较高。特别对于高切坡工程的悬臂桩加固，桩前土开挖及桩间板施工，必定会造成较大范围的桩间、桩后土体扰动，进而导致较大工程量的桩后土体开挖与回填工程，甚至可能在施工过程中造成灾难性滑坡灾害。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗滑支挡结构及其高切坡加固施工方法，此抗滑支挡结构不仅具有很强的整体抗滑性能，而且也可保证桩间土稳定又节约材料及施工成本。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种抗滑支挡结构，所述抗滑支挡结构由弧形分布微桩群、悬臂桩和薄板三部分组合成一个整体抗滑结构，所述弧形分布微桩群布置于悬臂桩桩后，其中，两相邻悬臂桩之间布置一个弧形分布微桩群，所述薄板固定于相邻悬臂桩之间。
[0006]进一步，所述弧形分布微桩群及悬臂桩均穿过潜在滑体并且嵌入稳定基岩。
[0007]进一步，所述弧形分布微桩群由多排弧形分布的微桩组成，多排弧形分布微桩所构成的微桩群整体排列弧度按双曲线或圆弧设计。
[0008]进一步，所述弧形分布微桩群至少由三排微桩且排间呈梅花型交错排列组成。
[0009]进一步，所述微桩排间距约为1.5?2倍微桩直径，每排微桩的桩中心间距约为2?3倍微桩直径。
[0010]进一步，所述悬臂桩后侧预留微桩群弧形连接槽，槽宽约为微桩群宽度的2/3，槽高与连接段的微桩高度一致，槽弧形段半径等于或略大于微桩半径，悬臂桩侧面的中前部位预留薄板连接槽，薄板连接槽的高度等于薄板高度，其宽度等于或略大于薄板宽度。
[0011]进一步，所述薄板上预留排水孔且板后布设反滤层。
[0012]一种高切坡加固施工方法，包括如下步骤:
[0013]S1.开挖悬臂桩孔并浇注成桩；
[0014]S2.在悬臂桩后钻多个弧形分布的微桩孔并灌注成桩；
[0015]S3.开挖悬臂桩前及桩间土体，在悬臂桩间浇筑或者插入薄板；
[0016]S4.施作薄板后的反滤层，回填桩间及桩后土至悬臂桩顶。
[0017]进一步，所述步骤SI包括如下分步骤:
[0018]S1-1.按设计要求，在坡面上布设悬臂桩位置并开挖成桩孔；
[0019]S1-2.按设计配筋要求，将制作好的钢筋笼吊装入孔；
[0020]S1-3.浇注混凝土成桩，且桩后侧预留微桩连接槽及两侧面中前部预留薄板连接槽。
[0021]进一步，所述步骤S2包括如下分步骤:
[0022]S2-1.按设计要求，在坡面上弧形布设并钻微桩孔；
[0023]S2-2.微桩孔内下放钢管，如有配筋则在钢管内再布设钢筋；
[0024]S2-3.从下至上分段灌注砂浆并提升钻孔套管，完成所有微桩施工。
[0025]本发明的有益效果是:本发明依据悬臂抗滑桩的土拱效应原理，通过在悬臂桩间布置弧形分布微桩群和薄板，且它们之间相互连接，形成一个可明显提高抗滑性能及桩间土稳定的微桩群-悬臂桩-薄板抗滑组合结构。由于悬臂桩间弧形分布微桩群对桩间土的加固作用，加之微桩群间将更多的土压力传递到悬臂桩上，进而不仅可明显地增大桩间距，从而减小悬臂抗滑桩数量，也可大大减小桩间板的厚度及配筋，从而大大地降低工程成本。本发明之高切坡加固施工方法，由于微桩群有效地控制了桩间土体稳定，故显著地减小了切坡所造成的桩后土体扰动及回填土石方量，有利于坡体稳定。
[0026]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0028]图1是本发明抗滑结构平面示意图；
[0029]图2是图1中A-A剖面图；
[0030]图3是图1中B-B剖面图；
[0031]图4是本发明悬臂桩截面边界轮廓示意图；
[0032]图5是本发明微桩截面结构示意图；
[0033]图中标记为:1-悬臂桩；2_微桩；3_薄板；4_反滤层；5_桩后潜在滑体；6_薄板、微桩群与悬臂桩间岩土体；7_钢管；8_微桩孔壁；9_砂衆；10-微桩群连接槽；11_薄板连接槽；12_排水孔；13_稳定基岩；14_桩前岩土体；15_斜/边坡表面；16_潜在滑动面；17-桩前开挖面；a-悬臂桩中心间距；b-悬臂桩宽；c-微桩排间距；d-微桩群邻接段间距；S-微桩中心间距；w-微桩群宽度；f_微桩群矢高；r-微桩半径而-钢管半径。
【具体实施方式】
[0034]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0035]如图所示，一种抗滑支挡结构，所述抗滑支挡结构由弧形分布微桩群、悬臂桩I和薄板3三部分组合成一个整体抗滑结构，所述弧形分布微桩群布置于悬臂桩桩后，其中，两相邻悬臂桩之间布置一个弧形分布微桩群，所述薄板固定于相邻悬臂桩之间。
[0036]本实施例中，所述弧形分布微桩群及悬臂桩均穿过潜在滑体并且嵌入稳定基岩13，微桩嵌入深度约其长度的0.1?0.2倍，悬臂桩嵌入深度需满足整体抗滑安全设计要求。
[0037]本实施例中，所述弧形分布微桩群由多排弧形分布的微桩2组成，多排弧形分布微桩所构成的微桩群整体排列弧度按双曲线或圆弧设计，弧度矢高取经验值约0.4?0.6倍悬臂桩净间距(a_b)。
[0038]本实施例中，所述弧形分布微桩群至少由三排微桩且排间呈梅花型交错排列组成，微桩排间距c约为1.5?2倍微桩直径2r,每排微桩的桩中心间距s约为2?3倍微桩直径2r。
[0039]本实施例中，微桩采用钻孔桩，成孔过程中应控制孔壁稳定以避免塌孔闭孔等现象；钻孔微桩结构可选取钢管-砂浆桩，钢管半径约为0.5?0.8倍微桩半径；如果桩后潜在滑体5的下滑力较大，也可在钢管-砂浆桩的钢管内再布设钢筋。
[0040]本实施例中，悬臂桩后侧预留微桩群弧形连接槽，槽宽约为微桩群宽度w的2/3，槽高与连接段的微桩高度一致，槽弧形段半径等于或略大于微桩半径r;悬臂桩侧面的中前部位预留薄板连接槽，薄板连接槽的高度等于薄板高度，其宽度等于或略大于薄板宽度。
[0041]本实施例中，微桩群在悬臂桩附近的邻接段间距d约为1.5-2倍微桩直径2r，因此微桩群宽度w约为b/2-(0.5?l)r。
[0042]本实施例中，在悬臂桩间布设薄板，薄板上预留排水孔且板后布设反滤层4，薄板通过悬臂桩上预留的薄板连接槽与悬臂桩相连。
[0043]本实施例中，薄板可采用现浇钢筋混凝土板或嵌挂预制板，其高度略大于悬臂桩悬臂段高度h，厚度不超过桩最长边长的1/10。如果采用现浇方案则悬臂桩上的薄板连接槽需预留连接钢筋，如采用预制板则其宽度略小于薄板连接槽宽度。
[0044]本实施例利用弧形分布微桩群-悬臂桩-薄板抗滑组合结构，以防止潜在不稳定滑体5沿潜在滑动面16滑动，并保证悬臂桩I的桩间岩土稳定。
[0045]本实施例悬臂桩I采用现场浇注钢筋混凝土，深入稳定基岩13的深度需满足斜/边坡整体抗滑安全设计要求。如图4所示:悬臂桩I后侧预留微桩群连接槽10，槽宽约为微桩群宽度w的2/3，槽弧形段半径等于或略大于微桩半径r ;悬臂桩I侧面中前部位预留薄板连接槽11，其槽宽等于或略大于薄板厚度，其高度等于薄板高度。
[0046]本实施例微桩2采用钻孔桩，施工过程中注意维护孔壁8的稳定。钢管7的半径Π约为微桩半径r的0.5?0.8倍。弧形微桩群的矢高f取经验值约0.4?0.6倍悬臂桩净间距(a-b)。微桩群至少由三排且排间呈梅花型交错排列组成，微桩排间距c约为1.5?2倍微桩直径2r,每排微桩的桩中心间距s约为2?3倍微桩直径2r。微桩群宽度w约为b/2-(0.5?I) r，微桩群邻接段间距d约为1.5-2倍微桩直径2r。
[0047]本实施例的高切坡加固施工方法，其具体实施步骤如下:
[0048]S1.开挖悬臂桩孔并浇注成桩，其包括三个分步骤:首先根据坡体抗滑稳定性分析，设计桩截面大小、间距及配筋等，在坡面15上布设悬臂桩I位置并开挖成桩孔；进而将预先按配筋要求制作好的钢筋笼吊装入桩孔；然后浇注混凝土成桩，且在桩后侧面预留微桩连接槽10及两侧面预留薄板连接槽11。
[0049]S2.钻微桩孔并灌注成微桩2，其包括三个分步骤:根据桩间土稳定性要求，设计微桩排数、宽度、直径及布置等，在坡面15上布设并钻微桩孔；继而在微桩孔内下放钢管7至微桩孔底，如有配筋则在钢管内再布设钢筋；然后从下至上分段灌注砂浆并逐渐提升钻孔套管，完成所有微桩施工。
[0050]S3.开挖悬臂桩I前土体，完成薄板施工，其包括两个分步骤:待悬臂桩及微桩完全凝固到设计强度后，开挖悬臂桩I前方及桩间土体至桩前地面17标高；再施工薄板(预制板嵌入及砂浆填缝或现浇钢筋混凝土)，薄板上留设多排排水孔12。
[0051]S4.施作薄板前反滤层4，回填桩间及桩后土至桩顶。待薄板施工完毕且达到稳定强度后，施作薄板后方的反滤层4，以提高排水孔12的排水效果；然后在微桩群、悬臂桩及薄板所围成的土体6内补充填土并压实至桩顶。
[0052]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种抗滑支挡结构，其特征在于:所述抗滑支挡结构由弧形分布微桩群、悬臂桩和薄板三部分组合成一个整体抗滑结构，所述弧形分布微桩群布置于悬臂桩桩后，其中，两相邻悬臂桩之间布置一个弧形分布微桩群，所述薄板固定于相邻悬臂桩之间。
2.根据权利要求1所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述弧形分布微桩群及悬臂桩均穿过潜在滑体并且嵌入稳定基岩。
3.根据权利要求1所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述弧形分布微桩群由多排弧形分布的微桩组成，多排弧形分布微桩所构成的微桩群整体排列弧度按双曲线或圆弧设计。
4.根据权利要求1所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述弧形分布微桩群至少由三排微桩且排间呈梅花型交错排列组成。
5.根据权利要求3或4所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述微桩排间距约为1.5?2倍微桩直径，每排微桩的桩中心间距约为2?3倍微桩直径。
6.根据权利要求1所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述悬臂桩后侧预留微桩群弧形连接槽，槽宽约为微桩群宽度的2/3，槽高与连接段的微桩高度一致，槽弧形段半径等于或略大于微桩半径，悬臂桩侧面的中前部位预留薄板连接槽，薄板连接槽的高度等于薄板高度，其宽度等于或略大于薄板宽度。
7.根据权利要求1所述的抗滑支挡结构，其特征在于:所述薄板上预留排水孔且板后布设反滤层。
8.一种高切坡加固施工方法，其特征在于:包括如下步骤: 51.开挖悬臂桩孔并浇注成桩； 52.在悬臂桩后钻多个弧形分布的微桩孔并灌注成桩； 53.开挖悬臂桩前及桩间土体，在悬臂桩间浇筑或者插入薄板； 54.施作薄板后的反滤层，回填桩间及桩后土至悬臂桩顶。
9.如权利要求8所述的高切坡加固施工方法，其特征在于:所述步骤SI包括如下分步骤: S1-1.按设计要求，在坡面上布设悬臂桩位置并开挖成桩孔； S1-2.按设计配筋要求，将制作好的钢筋笼吊装入孔； 51-3.浇注混凝土成桩，且桩后侧预留微桩连接槽及两侧面中前部预留薄板连接槽。
10.如权利要求8所述高切坡加固施工方法，其特征在于:所述步骤S2包括如下分步骤: 52-1.按设计要求，在坡面上弧形布设并钻微桩孔； S2-2.微桩孔内下放钢管，如有配筋则在钢管内再布设钢筋； S2-3.从下至上分段灌注砂浆并提升钻孔套管，完成所有微桩施工。
【文档编号】E02D29/02GK104404971SQ201410705479
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】黄达, 戴超, 曾彬, 顾东明, 钟助 申请人:重庆大学