一种具有排水抗滑作用的半空心桩及其施工方法与流程

本发明涉及岩土支挡结构及边坡治理领域，特别涉及一种受降雨影响严重的边坡支护用抗滑桩及其施工方法。

背景技术：

影响边坡稳定性的因素很多，其中水对边坡的影响是导致边坡失稳的一个重要因素。据资料统计，90％左右的边坡破坏(滑坡)均发生在雨季，尤其是暴雨、连续降雨或是地下水的参与，这充分说明了水是影响边坡稳定性的重要因素。降雨过程，对边坡的冲刷作用大，雨水下渗进入岩土体导致岩土体饱和，裂隙水压力增大，容重增大，岩土体的抗剪强度降低。另外，地表水水位(如水库水位)的升降变化，将引起地下水位的升降变化，使坡体所受的地下水压力的增大，稳定性降低。因此，排水和抗滑是这类边坡最有效的支护方式。

现有排水抗滑管桩集水排水作用明显，但由于整个桩身均为空心，桩体抗剪抗弯强度较差。排水管容易引起堵塞，影响排水效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有排水抗滑作用的半空心桩及其施工方法，在保证桩体整体具有良好的抗剪抗弯性能的同时，具有较好的集水排水作用，从排水和抗滑两方面提高边坡的稳定性。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种具有排水抗滑作用的半空心桩，包括植入滑坡体内的预制钢筋混凝土半空心桩和虹吸管。

所述预制钢筋混凝土半空心桩包括空心管桩和实心圆柱桩。所述实心圆柱桩设置于空心管桩的底部。所述空心管桩和实心圆柱桩为一个整体。

所述实心圆柱桩穿过滑动面后，嵌入下方的稳定基岩中。

所述空心管桩外壁上具有若干个集水孔。所述集水孔沿空心管桩的径向分布，连通桩周外侧和空心管桩的内腔。

所述内腔内填充有桩内填芯。所述桩内填芯沿空心管桩的径向分层设置，由外到内依次为细沙层、中粗沙层和碎石层。所述虹吸管一端插入碎石层内，另一端伸出内腔与桩体外的虹吸装置相接。所述虹吸管插入碎石层内的一端包裹有若干层滤砂布。

所述桩内填芯的上方还具有桩顶防水层。所述桩顶防水层压实填充至桩顶与地表平整。

滑坡体内汇集的地下水通过集水孔渗入到桩内填芯，之后通过虹吸管和虹吸装置排出。

进一步，所述虹吸装置设置于坡面，外接坡面排水沟。

进一步，所述空心管桩的内径为r，外径为R。其中，r≥1/3R。

进一步，所述集水孔在空心管桩外壁上呈梅花形交错布置。所述集水孔直径为d。其中，d＝10～50mm。

进一步，所述实心圆柱桩顶部高出滑动面的高度为h，嵌入稳定基岩中的深度为b。其中，b≥3m，b和h均满足桩体抗剪性能要求。

进一步，所述桩内填芯分层填充，每层填充高度不超过500mm，并振捣密实。其中，所述碎石层采用级配均匀的碎石料填充。所述桩内填芯顶部低于桩顶100～300mm。

进一步，所述虹吸管的直径R≥50mm。所述虹吸管管道端部距实心圆柱桩上表面高度为L，其中L≥50mm。

进一步，所述预制钢筋混凝土半空心桩内具有桩体主筋和桩体螺旋箍筋。所述桩体主筋和桩体螺旋箍筋共同构成钢筋笼。

本发明还公开一种关于上述具有排水抗滑作用的半空心桩的施工方法，包括以下步骤：

1)根据设计桩径及桩长制作预制钢筋混凝土半空心桩，并预留集水孔。

2)开挖桩孔至设计深度。其中，所述桩孔的直径大于桩体直径。

3)起吊预制钢筋混凝土半空心桩，对准桩位，调整预制钢筋混凝土半空心桩垂直度，然后将预制钢筋混凝土半空心桩放入桩孔内至设计标高。

4)利用不同直径的薄壁套管分层施作细沙层、中粗沙层和碎石层，并布设虹吸管。

5)在桩内填芯上施作防水层至与地表平整。

6)连接虹吸管与虹吸装置。

本发明的技术效果是毋庸置疑的：

A)桩内填芯可有效收集地下水，并经虹吸管排出，极大程度地减小了降雨和地下水对边坡稳定性的影响；

B)充分利用了滑坡推力主要作用于滑动面附近的原理，下部桩体使用实心圆柱桩，提高了桩体在滑动面附近的抗剪切强度，使之满足抗滑设计要求；

C)上部采用空心管桩，大大节约了水泥、钢筋等建筑材料。采用砂、碎石等材料填芯，经济节约且绿色环保；

D)整个桩体具有良好的抗弯能力；

E)桩体采用预制桩，圆形桩孔可采用旋挖成孔，提高了施工效率并保证了施工安全。

附图说明

图1为半空心桩工作示意图；

图2为半空心桩结构示意图；

图3为A-A截面图；

图4为B-B截面图；

图5为预制钢筋混凝土半空心桩俯视图。

图中：预制钢筋混凝土半空心桩1、空心管桩101、集水孔1011、内腔1012、实心圆柱桩102、钢筋笼103、桩体主筋1031、桩体螺旋箍筋1032、桩内填芯2、碎石层201、中粗沙层202、细沙层203、虹吸管3、虹吸装置4、桩顶防水层6、滑坡体7、滑动面8、稳定基岩9、坡面排水沟10。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开一种具有排水抗滑作用的半空心桩，包括植入滑坡体7内的预制钢筋混凝土半空心桩1和虹吸管3。

参见图2、图3和图4，所述预制钢筋混凝土半空心桩1包括空心管桩101和实心圆柱桩102。所述实心圆柱桩102设置于空心管桩101的底部。所述空心管桩101和实心圆柱桩102为一个整体。所述预制钢筋混凝土半空心桩1内具有桩体主筋1031和桩体螺旋箍筋1032。所述桩体主筋1031和桩体螺旋箍筋1032共同构成钢筋笼103。

参见图1，所述实心圆柱桩102穿过滑动面8后，嵌入下方的稳定基岩9中。所述实心圆柱桩102顶部高出滑动面8的高度为h，嵌入稳定基岩9中的深度为b。其中，b≥3m，b和h均满足滑体抗剪性能要求。

参见图2和图5，所述空心管桩101为上下端均敞口的中空圆柱桩。所述空心管桩101的内周横截面为圆形。所述空心管桩101外壁上具有若干个集水孔1011，集水孔1011的数目不影响桩身抗剪强度。所述集水孔1011沿空心管桩101的径向分布，连通桩周外侧和空心管桩101的内腔1012。所述集水孔1011在空心管桩101外壁上呈梅花形交错布置。所述集水孔1011直径为30mm。所述空心管桩101的内径即空心管桩内周横截面圆半径为r，外径即空心管桩外周横截面圆半径为R。其中，r≥1/3R。

参见图2和图3，所述内腔1012内填充有桩内填芯2，以滤除桩体内杂质，防止虹吸管道堵塞。所述桩内填芯2的下表面与实心圆柱桩102的上表面紧贴。所述桩内填芯2沿空心管桩101的径向分层设置，由外到内依次为细沙层203、中粗沙层202和碎石层201。所述细沙层201与空心管桩101内壁紧贴。所述桩内填芯2分层填充，每层填充高度不超过500mm，并振捣密实。其中，所述碎石层203采用级配均匀的碎石料填充。所述虹吸管3一端插入碎石层201内，另一端伸出内腔1012与桩体外的虹吸装置4相接。所述虹吸管3插入碎石层201内的一端包裹有若干层滤砂布。所述虹吸管3的直径为50mm。所述虹吸管3管道端部距实心圆柱桩102上表面高度为60mm。

所述桩内填芯2的上方还具有桩顶防水层6，以防止地表水渗入空心桩体。所述桩顶防水层6采用隔水性能好的粘土压实填充至桩顶与地表平整。所述桩顶防水层6高度为200mm。

参见图1，滑坡体7内汇集的地下水通过集水孔1011渗入到桩内填芯2，之后通过虹吸管3和虹吸装置4排出。值得说明的是，所述虹吸装置4设置于坡面，外接坡面排水沟10。所述虹吸装置4收集的桩内水排入坡面排水沟10中。

实施例2：

本实施例公开一种关于实施例1所述具有排水抗滑作用的半空心桩的施工方法，包括以下步骤：

1)根据设计桩径及桩长制作预制钢筋混凝土半空心桩1，并预留集水孔1011。

2)开挖桩孔至设计深度。其中，所述桩孔的直径大于桩体直径。

3)起吊预制钢筋混凝土半空心桩1，对准桩位，调整预制钢筋混凝土半空心桩1垂直度，然后将预制钢筋混凝土半空心桩1放入桩孔内至设计标高。

4)利用不同直径的薄壁套管分层施作细沙层203、中粗沙层202和碎石层201，并布设虹吸管3。其中，细沙层203、中粗沙层202和碎石层201填筑均由下到上分层进行，每层厚度不超过500mm。振捣密实至设计高度后，抖动并提出薄壁套管。

5)在桩内填芯2上施作防水层6至与地表平整。

6)连接虹吸管3与虹吸装置4，并将虹吸装置4的排水管引入坡面排水沟10中。