一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构及其施工方法与流程

本发明属于地质灾害防治技术领域，具体是一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构及其施工方法，尤其针对降雨频繁以及滑坡灾害高发地区，适用于边坡工程和滑坡治理工程。

背景技术：

滑坡是一种全球范围内危害严重的地质灾害，而降雨、冰雪融化及库水升降等水力作用是诱发滑坡灾害最为主要的外部因素之一。随着人类工程活动的日趋频繁，滑坡地质灾害也变得越来越频发，造成的损失也越来越大。在防治滑坡工程中，抗滑桩是滑坡治理最常见的工程措施之一。抗滑桩的主要作用就是将抗滑桩打入到滑坡中，借此在滑坡体的里层对其进行稳定。抗滑桩进入滑坡体的稳定层之中，能够有效阻碍滑坡体的流动力，大大提升滑坡体的稳定性。当遭遇山体滑坡的时候，滑体会向下滑动，这时如果其内部拥有抗滑桩，就能够有效防止滑坡的出现，由此可见抗滑桩的重要性。

其中，方形抗滑桩因为其构造简单、施工方便、整体性好、承载力高、抗冲击性能强、施工过程破损率低、具有较高的抗弯及抗剪性能等优点，多用于滑坡防治的实际工程中。虽然目前存在较多针对排水效果进行改进的排水抗滑桩，但是它们存在施工步骤繁琐、整体性较差、排水性能差或功能性受限等缺陷。申请号201811332042.x的文献公开了一种膨胀土边坡用变形自适应排水抗滑桩及施工方法，其弹性段采取弹簧连接，整体性较差，抗弯及抗剪性降低。另外，相对于方桩，圆桩承载力较小，抗冲击性低；而且采用传统的虹吸排水技术，仅实现了边坡排水，作用相对单一。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构及其施工方法。

本发明解决所述抗滑桩技术问题的技术方案是，提供一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构，该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构和钢筋笼整体；其特征在于采用浇筑法通过钢筋笼整体将下部桩底结构和上部桩身结构连接为整体；

所述钢筋笼整体包括由内至外的内部圆形钢筋笼和外部方形钢筋笼；通过连接钢筋将内部圆形钢筋笼和外部方形钢筋笼连接为钢筋笼整体；

所述上部桩身结构包括上部十字形桩芯、上部方形桩壁、倾斜集水孔和直角扇形储水空间；所述下部桩底结构包括下部方形桩底和排水孔；

所述上部十字形桩芯和上部方形桩壁通过浇筑形成整体；上部十字形桩芯内部具有内部圆形钢筋笼的上部；上部方形桩壁内部具有外部方形钢筋笼的上部；上部十字形桩芯和上部方形桩壁之间形成直角扇形储水空间；所述直角扇形储水空间中充填有碎石；上部方形桩壁内开设有若干贯通的倾斜集水孔；倾斜集水孔的一端与直角扇形储水空间连通；倾斜集水孔中充填有砾石；

所述下部方形桩底内部具有钢筋笼整体的下部；下部方形桩底内开设有若干贯通的排水孔；排水孔的一端顶部铺设有透水垫层，且与直角扇形储水空间连通。

本发明解决所述施工方法技术问题的技术方案是，提供一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)制作外部方形钢筋笼和内部圆形钢筋笼；再将内部圆形钢筋笼装入外部方形钢筋笼中焊接形成钢筋笼整体；

3)根据桩身断面尺寸预制方形桩身外模板；根据直角扇形储水空间的形状和尺寸制作储水空间模板；

4)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔断面尺寸大于抗滑桩断面尺寸；

5)将步骤2)得到的钢筋笼整体放入开挖好的桩孔中，随后将方形桩身外模板套在钢筋笼整体的外侧，将混凝土倒入方形桩身外模板中直至达到下部方形桩底的高度h并预留排水孔；混凝土凝固后得到下部桩底结构；

6)安装储水空间模板，再倒入混凝土；混凝土凝固后拆除储水空间模板和方形桩身外模板，形成上部桩身结构，并预留倾斜集水孔；

7)在排水孔的顶部铺设透水垫层，随后将细砂、中粗砂和砾石由下至上依次充填至直角扇形储水空间中，并将砾石充填至倾斜集水孔中；

8)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

一种具有多区域联合排水功能的预制抗滑桩结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)开挖桩孔至基岩内部，并保证桩孔断面尺寸大于抗滑桩断面尺寸；

3)预制抗滑桩：按照设计要求预制抗滑桩；

4)预制抗滑桩施工：起吊预制抗滑桩，对准桩孔，调整预制抗滑桩的垂直度，然后将预制抗滑桩放入桩孔内至设计标高；

5)在排水孔的顶部铺设透水垫层，随后将细砂、中粗砂和砾石由下至上依次充填至直角扇形储水空间中，并将砾石充填至倾斜集水孔中；

6)回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本抗滑桩具有较高的抗弯和抗剪性能：采用整体浇筑法通过钢筋笼整体将桩身各个部分连接形成整体，提高了抗滑桩的整体性，保证了桩体具有较高的抗弯和抗剪性能。

2、本抗滑桩具备优良的排水功能：摒弃传统的虹吸排水技术而产生的作用相对单一的劣势。本抗滑桩所设计的倾斜集水孔道能够让坡体中的水更加轻易的流入桩内，所设置的直角扇形储水空间具有集水能力强的特点，且所设置的排水孔道伸入到基岩当中能实时将水排出。通过倾斜集水孔流入直角扇形储水空间的水经过排水孔排出，倾斜集水孔、直角扇形储水空间和排水孔构成完整的排水体系，提高了抗滑桩的排水效率。

3、采用桩身断面形状为方形的桩结构(即方桩)，其理论计算抗剪力是同等管桩的2～3倍，极大提高了抗滑桩的抗剪能力，同时方桩的桩身承载力相当于500外径的厚壁管桩，提高了抗滑桩的承载力；此外其施工过程破损率低，抗冲击性能强，易开发出非焊接的快速连接头，施工方便快捷，可避免在高地下水位中出现焊接桩头开裂现象。

4、本抗滑桩结构简单，可以现场浇筑也可以预制(预制指提前将钢筋笼放入抗滑桩模具中，浇筑形成本抗滑桩结构，直接用于施工)。施工方法成熟，工序简单，施工质量易控制。

附图说明

图1为本发明的抗滑桩整体立体剖面工作示意图；

图2为本发明的上部桩身结构的断面示意图；

图3为本发明的下部桩底结构的断面示意图。

图中：1、黏土；2、上部方形桩壁；3、倾斜集水孔；4、外部方形钢筋笼；5、内部圆形钢筋笼；6、连接钢筋；7、上部十字形桩芯；8、下部方形桩底；9、基岩；10、砾石；11、中粗砂；12、细砂；13、透水垫层；14、排水孔；15、直角扇形储水空间；16、滑面。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构(简称抗滑桩，参见图1-3)，该抗滑桩包括下部桩底结构、上部桩身结构和钢筋笼整体；其特征在于采用整体浇筑法通过钢筋笼整体将下部桩底结构和上部桩身结构连接为一个整体；

所述钢筋笼整体包括由内至外的内部圆形钢筋笼5和外部方形钢筋笼4；通过连接钢筋6将内部圆形钢筋笼5和外部方形钢筋笼4焊接连接为钢筋笼整体；

所述上部桩身结构包括上部十字形桩芯7、上部方形桩壁2、倾斜集水孔3和直角扇形储水空间15；所述下部桩底结构包括下部方形桩底8和排水孔14；

所述上部十字形桩芯7和上部方形桩壁2通过浇筑连接形成整体；上部十字形桩芯7内部具有内部圆形钢筋笼5的上部；上部方形桩壁2内部具有外部方形钢筋笼4的上部；上部十字形桩芯7和上部方形桩壁2之间形成直角扇形储水空间15；所述直角扇形储水空间15中充填有碎石且充满；上部方形桩壁2内开设有若干贯通的倾斜集水孔3，便于坡体中的水流入直角扇形储水空间15中，且贯穿上部方形桩壁2；倾斜集水孔3的一端与直角扇形储水空间15连通；倾斜集水孔3中充填有砾石10且充满，为了防止其他杂质随水流入倾斜集水孔3中，影响集水效果；

所述碎石由根据碎石粒径的细砂12、中粗砂11和砾石10构成；直角扇形储水空间15中由下至上依次充填有细砂12、中粗砂11和砾石10且充满。

所述下部方形桩底8内部具有钢筋笼整体的下部；下部方形桩底8内开设有若干竖直贯通的排水孔14，竖直布置缩短水流路径，且贯穿下部方形桩底8；排水孔14的一端顶部铺设有透水垫层13(防止细砂12进入排水孔14中)，且与直角扇形储水空间15连通；排水孔14中充填有砾石10且充满；

优选地，下部方形桩底8的高度h为50～80cm；上部方形桩壁2的厚度d与桩身的断面长度l之间的关系为相邻两个直角扇形储水空间15的距离l与桩身的断面长度l之间的关系为内部圆形钢筋笼5的半径rout与直角扇形储水空间15的半径rout相同，且与桩身的断面长度l的关系为所述排水孔14可以是圆形或者方形，圆形半径rin与桩身的断面长度l关系为

下部方形桩底8穿过滑面16并嵌入基岩9一定深度即排水孔14伸入到基岩9中，且下部方形桩底8不能完全处于滑面16以下。

方形即正方形。

本发明同时提供了一种具有多区域联合排水功能的抗滑桩结构的施工方法(简称施工方法)，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

1)地质勘查与室内设计：对滑坡区域进行地质勘查，掌握其地层岩性、坡体物质组成分布情况以及滑面16的位置等信息，分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)预制钢筋笼：采用焊接和绑扎工艺加工制作外部方形钢筋笼4和内部圆形钢筋笼5；再将内部圆形钢筋笼5装入外部方形钢筋笼4中通过连接钢筋6焊接形成钢筋笼整体；

3)预制模板：预制模板包括方形桩身外模板和储水空间模板；根据桩身断面尺寸预制方形桩身外模板；根据直角扇形储水空间15的形状和尺寸制作储水空间模板；

4)开挖桩孔：根据设计，从坡体表面竖直向下开挖桩孔至基岩9内部一定深度，进行护壁处理，并保证桩孔断面尺寸大于抗滑桩断面尺寸；

5)下部桩底结构施工：将步骤2)得到的钢筋笼整体放入开挖好的桩孔中，随后将方形桩身外模板套在钢筋笼整体的外侧，将混凝土倒入方形桩身外模板中直至达到下部方形桩底8的高度h并预留排水孔14；混凝土凝固后得到下部桩底结构；

6)上部桩身结构施工：安装储水空间模板，再倒入混凝土；混凝土凝固后拆除储水空间模板和方形桩身外模板，形成上部桩身结构，并预留倾斜集水孔3；

7)后期施工：首先将砾石10充填至排水孔14中并充满，随后在排水孔14的顶部铺设透水垫层13，随后根据要求和碎石粒径将细砂12、中粗砂11和砾石10由下至上依次充填至直角扇形储水空间15中并充满，并将砾石10充填至倾斜集水孔3中并充满；

8)回填及夯实：回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土1；黏土层的厚度为2～5cm，其作用是防止坡体表面的水倒灌进入桩体内部。

采用预制抗滑桩结构的施工方法是：

1)地质勘查与室内设计：对滑坡区域进行地质勘查，掌握其地层岩性、坡体物质组成分布情况以及滑面16的位置等信息，分析确定抗滑桩的数量、尺寸和安装位置以及桩孔的深度；

2)开挖桩孔：根据设计，从坡体表面竖直向下开挖桩孔至基岩9内部一定深度，进行护壁处理，并保证桩孔断面尺寸大于抗滑桩断面尺寸；

3)预制抗滑桩：按照设计要求预制抗滑桩；

4)预制抗滑桩施工：起吊预制抗滑桩，对准桩孔，调整预制抗滑桩的垂直度，然后将预制抗滑桩缓慢放入桩孔内至设计标高；

5)后期施工：将砾石10充填至排水孔14中并充满，随后在排水孔14的顶部铺设透水垫层13，随后根据要求和碎石粒径将细砂12、中粗砂11和砾石10由下至上依次充填至直角扇形储水空间15中并充满，并将砾石10充填至倾斜集水孔3中并充满；

6)回填及夯实：回填抗滑桩桩身与桩孔之间的空间，夯实后在抗滑桩桩顶铺设黏土1；黏土层的厚度为2～5cm，其作用是防止坡体表面的水倒灌进入桩体内部。

所述滑面16包括滑动面或滑动带。

本发明未述及之处适用于现有技术。