一种公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩支护结构的制作方法

本发明涉及公路陡坡路堤支护结构，尤其涉及公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩，属于公路路基工程技术领域。

背景技术：

近年快速发展的公路工程建设，使我国西南山区公路网逐步趋于完善，山区公路的建设应尽可能避免高填深挖，一是满足使用功能的前提下降低工程造价，而是高填深挖对环境破坏严重，尤其是在生态环境脆弱的区域，破坏后将很难恢复。在公路建设过程中，多采用桩与挡土墙结合形式减小高填深挖的影响范围，挡土墙的形式主要有桩板墙、重力式挡土墙、土钉墙，桩的形式主要有矩形截面人工挖孔桩，圆形截面钻孔灌注桩，挡土墙与锚固桩相结合，能起到很好的收坡效果。锚固桩的锚固深度应根据悬臂段长度、推力大小和桩截面尺寸来确定，传统锚固桩的锚固段必须设计到一定深度才能保证桩后土体稳定性。但当锚固段位于硬质岩地层中时，锚固段的开挖难度将大大增加，尤其是整体性好的硬质岩，施工周期长，直接造成工程项目间接费的上涨。硬质岩地段一般地面横坡很陡，开挖的岩土体外运困难，多被随意弃于桩口附近的山坡，对环境造成了一定的影响。限于硬质岩陡坡路堤抗滑桩施工难度大、工程造价高和对环境造成的影响大，使得山区公路高填深挖设计和施工频频受阻，而往往高填深挖也是公路路基工程的控制性段落，由此可见，硬质岩地段抗滑桩锚固段的设计形式成为了山区公路路基工程领域的研究重点和难点。

鉴于此，国内外学者针对上述问题开展了大量的研究工作，如何在满足设计要求范围内缩短锚固段长度成为了研究重点。专利cn202787236u公开了一种新型抗滑桩，其主要特点为抗滑桩的底部垂直延伸，形成横向锚固段，可减小桩截面尺寸，提高抗滑桩性能，但横向结构在硬质岩中更是难以开挖，此专利所公开的新型抗滑桩只适用于土质边坡。专利cn107447777a公开了一种孔内点锚抗滑桩挡墙，通过悬臂段加设锚索的形式，可缩短锚固段深度，但锚固段仍然需要一定的深度才能满足稳定性要求，尤其是在陡坡路基地段，为了使桩外侧岩土体达到一定厚度，必须增大锚固段的设置。

综上所述，为避免硬质岩高路堤地段填方破坏环境，设置桩间挡土墙是很好的收坡形式，但抗滑桩锚固段的开挖应施工难度大、工程造价高，因此，如何合理缩短锚固段的设置成为了亟待解决的设计难题。

技术实现要素：

发明目的：为克服现有抗滑桩锚固段于硬质岩中时开挖难度大、工程造价高的不足，完善抗滑桩的设计形式，本发明提供了公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩结构，锚固段可大大缩短、形式简单、施工周期短、对环境影响小，能够有效地解决公路硬质岩陡坡路堤抗滑桩稳定性和施工难度大的问题，是公路工程领域硬质岩陡坡路堤支护形式和抗滑桩设计形式的创新。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明所述的公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩结构，包括：抗滑桩悬臂段，抗滑桩基础，基础锚杆系统，基底台阶式基础，桩后回填土体土工格栅系统。悬臂段根据具体情况设计为矩形（适用于桩间重力式挡土墙和桩间土钉墙）和带翼缘的矩形（适用于桩板墙）。抗滑桩基础应与桩身同步浇筑，采用的混凝土标号与桩身相同，基础和桩身混凝土标号不低于c30。基础锚杆系统分为横向锚杆系统和竖向锚杆系统，采用直径为φ32的hrb400钢筋制作。台阶式基础须人工开挖，尽可能保证台阶面的平整。桩后回填土体土工格栅系统采用高密度聚氯乙烯双向土工格栅，幅宽不小于5.0m，网孔直径50～80mm。

本发明所述的公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩的施工方法，其具体步骤为：①测量放样。根据设计坐标现场确定抗滑桩准确位置；②场地平整，清除抗滑桩施工区的表层土，按照设计台阶的宽、高开挖边坡平台，整平抗滑桩基础顶面平台，标示抗滑桩的四个角点位置以便于准确施工桩基础。基础顶面平台外边缘与坡面线的水平距离不小于2.0m，平台外边缘至坡面处应凿平，并设置向外4%的排水坡；③凿设基础。人工采用风镐或其他小型凿岩机器开挖基础，严禁爆破，基础开挖成向山体内的台阶形式，台阶宽高比为1.0:1.0。基础台阶水平宽度0.5m，最后一级平台宽度不小于1.0m，平台分级必须不小于3级；④施工竖向锚杆系统。根据抗滑桩配筋图，确定主筋分部位置，对应主筋位置施作竖向锚杆钻孔，钻孔方向为竖直，钻孔长度4.15m。成孔后及时施工锚杆，锚杆出露长度不小于2.0m，以便于与桩身主筋焊接；⑤施工横向锚杆体系。横向锚杆竖向间距1.0m，横向布置两列，钻孔长度12.15m，锚杆方向与水平向夹角为15°。待桩身主筋焊接好后，将横向锚杆端头与桩身主筋焊接；⑥制模并浇筑混凝土。按照桩身截面尺寸制模，混凝土标号不低于c30，桩身与基础必须一次浇筑成型，严禁形成水平施工缝，如因现场施工条件必须分段浇筑，在两次浇筑水平交界面处布短筋进行加固；⑦待桩身强度达到设计强度的80%后挂挡土板并回填墙后土体，回填土体通铺土工格栅，间距0.6m。

本发明所述公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩，其特点是：以锚杆基础代替抗滑桩锚固段，锚杆基础水平截面尺寸根据抗滑桩截面尺寸确定。基础通过水平方向锚杆系统和竖直方向锚杆系统增加抗弯、抗拉拔性能。硬质岩基础面凿设成向内的台阶形式，以增强抗滑桩基础的抗滑移性能。横向、竖向锚杆端头与桩身主筋焊接，浇筑混凝土后使得桩身与山体形成一体。

本发明的有益效果是：①减小了施工难度，硬质岩地段开挖桩孔必须采用爆破，难以控制施工质量，而且工程风险较高。本发明只需要人工凿设抗滑桩基础平台，减小了施工难度和风险，更有利于控制施工质量；②节省了工程造价，自然界中诸多硬质岩本身强度高于一般的混凝土强度，传统的与硬质岩中开挖桩孔造成了经济浪费。本发明充分利用硬质岩条件，通过锚杆将桩身与硬质岩体连为整体，节省了工程造价；③缩短了工期，由于凿设抗滑桩基础方量小，桩与桩之间不影响，不需要跳槽开挖，缩短了工期，同时也节省了工程间接费用；④减小工程对环境的影响，本发明所需开挖的岩体方量小，避免了弃碴的乱堆乱放现象，从源头上减小了工程对自然环境的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为硬质岩边坡开挖示意图。

图3为抗滑桩基础开挖示意图。

图4为基础竖向和横向锚杆示意图。

图5为桩身和基础浇筑完成后示意图。

图6为挂板并回填墙后土体示意图。

图中标号：1抗滑桩悬臂段，2抗滑桩基础顶面平台，3抗滑桩基础，4抗滑桩基础台阶，5竖向锚杆系统，6横向锚杆系统，7硬质岩边坡开挖线，8土工格栅系统，9抗滑桩悬臂段主筋，10山坡，11挡土板。

具体实施方式

实施例1

公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩支护结构，包括：开挖边坡台阶7后，凿设抗滑桩基础顶面平台2。确定抗滑桩四个角点位置后，人工凿设抗滑桩基础台阶4。施工锚杆系统，锚杆系统包括竖向锚杆系统5和横向锚杆系统6。浇筑抗滑桩基础3及抗滑桩悬臂段1，待桩身强度达到设计值的80%时，挂挡土板并回填桩后土体，同时铺设土工格栅系统8。

实施例2

公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩的施工方法，其具体步骤为：①测量放样。根据设计坐标现场确定抗滑桩准确位置；②场地平整，清除抗滑桩施工区的表层土，按照设计台阶的宽、高开挖边坡平台，整平抗滑桩基础顶面平台，标示抗滑桩的四个角点位置以便于准确施工桩基础。基础顶面平台外边缘与坡面线的水平距离不小于2.0m，平台外边缘至坡面处应凿平，并设置向外4%的排水坡；③凿设基础。人工采用风镐或其他小型凿岩机器开挖基础，严禁爆破，基础开挖成向山体内的台阶形式，台阶宽高比为1.0:1.0。基础台阶水平宽度0.5m，最后一级平台宽度不小于1.0m，平台分级必须不小于3级；④施工竖向锚杆系统。根据抗滑桩配筋图，确定主筋分部位置，对应主筋位置施作竖向锚杆钻孔，钻孔方向为竖直，钻孔长度4.15m。成孔后及时施工锚杆，锚杆出露长度不小于2.0m，以便于与桩身主筋焊接；⑤施工横向锚杆体系。横向锚杆竖向间距1.0m，横向布置两列，钻孔长度12.15m，锚杆方向与水平向夹角为15°。待桩身主筋焊接好后，将横向锚杆端头与桩身主筋焊接；⑥制模并浇筑混凝土。按照桩身截面尺寸制模，混凝土标号不低于c30，桩身与基础必须一次浇筑成型，严禁形成水平施工缝，如因现场施工条件必须分段浇筑，在两次浇筑水平交界面处布短筋进行加固；⑦待桩身强度达到设计强度的80%后挂挡土板并回填墙后土体，回填土体通铺土工格栅，间距0.6m。

实施例3

本发明如图1所示的加筋土反压封闭支护结构，硬质岩边坡开挖线7后，凿设抗滑桩基础顶面平台2。确定抗滑桩四个角点位置后，人工凿设抗滑桩基础台阶4。施工锚杆系统，锚杆系统包括竖向锚杆系统5和横向锚杆系统6。以锚杆基础代替传统抗滑桩的锚固段，确保抗滑桩桩身稳定的同时减少锚固段的开挖，减小了施工难度，节省了工程造价，同时也减小了对生态环境的破坏。浇筑桩身及基础1，待桩身强度达到设计值的80%时，挂挡土板并回填桩后土体，同时铺设土工格栅系统8。土工格栅减小了直接作用于桩身的土压力，有利于提高支护结构的稳定性。

某山区高速公路路基位于陡坡路堤地段，地面横坡1:0.75，该段路线长度为219m，地层为灰岩，风化程度较弱，坡表覆盖层薄，多处基岩出露。若以桥梁或者隧道通过，工程造价高，建设周期长。设计方案以路基半填半挖通过，路基外侧设桩板墙支挡。锚固桩采用本发明锚杆基础抗滑桩支护结构，其具体步骤如下：

（1）测量放样。根据设计坐标现场确定抗滑桩准确位置；

（2）场地平整。清除抗滑桩施工区的表层土，按照设计要求开挖填方以内的山体边坡，平台宽2m，高1.3m，整平抗滑桩基础顶面平台，桩截面尺寸为1.75m×2.5m，标示抗滑桩的四个角点位置以便于准确施工桩基础。基础顶面平台外边缘与坡面线的水平距离不小于2.0m，平台外边缘至坡面处凿平，并设置向外4%的排水坡；

（3）凿设基础。人工采用风镐开挖基础，基础开挖成向山体内的台阶形式，台阶宽高比为1.0:1.0。基础台阶水平宽度0.5m，最后一级平台宽度为1.25m，平台分为3级；

（4）施工竖向锚杆系统。根据抗滑桩配筋图，确定主筋分部位置，对应主筋位置施作竖向锚杆钻孔，钻孔方向为竖直，钻孔长度4.15m。成孔后及时施工锚杆，锚杆出露长度不小于2.0m，以便于与桩身主筋焊接；

（5）施工横向锚杆体系。横向锚杆竖向间距1.0m，横向布置两列，钻孔长度12.15m，锚杆方向与水平向夹角为15°。待桩身主筋绑扎好后，将横向锚杆端头与桩身主筋焊接；

（6）制模并浇筑混凝土。按照桩身截面尺寸制模，混凝土标号为c35，桩身与基础一次浇筑成型；

（7）待桩身强度达到设计强度的80%后挂挡土板并回填墙后土体，回填土体通铺土工格栅，间距0.6m。由此完成锚杆基础抗滑桩支挡结构的施工。

实施例4

一种公路硬质岩陡坡路堤锚杆基础抗滑桩支护结构，包括抗滑桩悬臂段1、抗滑桩基础顶面平台2、抗滑桩基础3、抗滑桩基础台阶4、竖向锚杆系统5、横向锚杆系统6、土工格栅系统8、抗滑桩悬臂段主筋9、山坡10和挡土板11，所述山坡10上设置有抗滑桩基础台阶4，所述抗滑桩基础台阶4上设置有抗滑桩基础3，所述抗滑桩基础3设置有抗滑桩基础顶面平台2，所述抗滑桩基础顶面平台2上设置有抗滑桩悬臂段1，所述山坡10和抗滑桩基础3上设置有竖向锚杆系统5，所述山坡10和抗滑桩基础3交界处设置有横向锚杆系统6；

所述抗滑桩悬臂段1内部设置有挡土板11和抗滑桩悬臂段主筋9；

所述竖向锚杆系统5和横向锚杆系统6与抗滑桩悬臂段主筋9固定连接；

所述抗滑桩悬臂段1和山坡10之间回填土体并铺设土工格栅系统8。

进一步，所述抗滑桩基础3与桩身同步浇筑，采用的混凝土标号与桩身相同，基础和桩身混凝土标号不低于c30。

进一步，所述竖向锚杆系统5和横向锚杆系统6采用直径为φ32的hrb400钢筋制作，竖向锚杆长度4m，出露2m，横向锚杆12m，出露至桩身主筋位置。

进一步，所述竖向锚杆系统5和横向锚杆系统6与抗滑桩悬臂段主筋9焊接。

进一步，所述抗滑桩基础台阶4采用人工开挖，保证台阶面的平整，基础开挖成向山体内的台阶形式，台阶宽高比为1.0:1.0，基础台阶水平宽度0.5m，最后一级平台宽度不小于1.0m，平台分级必须不小于3级。

进一步，所述土工格栅系统8采用高密度聚氯乙烯双向土工格栅，幅宽不小于5.0m，网孔直径50～80mm。

进一步，所述抗滑桩悬臂段1为矩形或带翼缘的矩形。