边坡加固用装配式多级桁架卸荷平台的施工方法与流程

本发明涉及边坡支护，具体涉及一种边坡加固用装配式多级桁架卸荷平台的施工方法。

背景技术：

1、道路是提供各种无轨车辆和行人通行的基础设施，是人类社会发展、沟通交流的重要基础，为货物运输提供了运输路径。为了防止路基侧向滑动和保证道路的安全性，通常会在道路的侧边设置边坡，同时需要对带有边坡的道路进行支护。

2、现有的道路边坡支护通常采用桩板挡墙，桩板挡墙包括若干抗滑桩，相邻抗滑桩之间固定连接有挡板，抗滑桩的顶部固定连接有冠梁，冠梁将所有的抗滑桩连接成一个整体，主要通过挡板和抗滑桩抵挡来自边坡迎土侧的土压力，但是，随着人类工程活动的影响，桩板挡墙在使用数年以后，往往会出现桩顶位移过大、桩身裂缝等问题，现有的加固方式通常采用异性桩或锚索来增加桩板挡墙的抗滑力，但是，上述加固方式需要占用桩板挡墙临空侧的场地，增加了额外的治理体积。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种边坡加固用装配式多级桁架卸荷平台的施工方法，以对桩板挡墙进行加固，同时不会占用桩板挡墙临空侧的场地。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：边坡加固用装配式多级桁架卸荷平台的施工方法，包括以下步骤：

3、s1：预制桁架卸荷平台；

4、s2：确定第一级桁架卸荷平台的安装位置，借助静压植桩机，将第一级桁架卸荷平台垂直压入桩板挡墙迎土侧的土体内；

5、s3：确定下一级桁架卸荷平台的安装位置，借助静压植桩机，将下一级桁架卸荷平台垂直压入桩板挡墙迎土侧的土体内。

6、本方案的有益效果为：由于桁架卸荷平台是通过静压植桩机压入迎土侧的土体内，因此，在安装桁架卸荷平台的过程中能够起到疏松迎土侧土体的作用，从而起到减小桩板挡墙所承受的土压力，延长了桩板挡墙的使用寿命。

7、由于本技术方案中的桁架卸荷平台是安装在桩板挡墙的迎土侧，因此，桁架卸荷平台不仅能够减小桩板挡墙所承受的土压力，起到对桩板挡墙进行加固的目的，同时，不会占用桩板挡墙临空侧的场地。

8、由于本技术方案的桁架卸荷平台是预制的，能够实现桁架卸荷平台的批量生产，精准的把控其质量，使得桩板挡墙的加固更加智能化，便于大范围内的推广应用。

9、进一步，s1中的桁架卸荷平台包括一号卸荷单元和若干二号卸荷单元，一号卸荷单元包括一号钢桁架，一号钢桁架的内部滑动设置有二号钢桁架和三号钢桁架，二号钢桁架和三号钢桁架能向一号钢桁架的两个侧面展开，每个二号卸荷单元均包括四号钢桁架，四号钢桁架的内部滑动设置有五号钢桁架，五号钢桁架能向四号钢桁架的侧面展开，一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架的顶部均固定连接有卸荷板，一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架远离抗滑桩的一侧均可拆卸连接有一号遮挡板，一号钢桁架和四号钢桁架靠近抗滑桩的一侧均可拆卸连接有二号遮挡板，三号钢桁架远离一号钢桁架的一侧可拆卸连接有三号遮挡板，靠近冠梁端部的五号钢桁架在远离四号钢桁架的一侧可拆卸连接有四号遮挡板。

10、本方案的有益效果为：本技术方案的桁架卸荷平台是由一号卸荷单元和若干二号卸荷单元组成的，将桁架卸荷平台分成若干卸荷单元便于桁架卸荷平台的安装，同时，能够降低施工的难度，提高施工效率。

11、本技术方案的桁架卸荷单元是由钢桁架、卸荷板以及遮挡板组成的，能够实现桁架卸荷单元的工厂化预制，同时，兼具成本低、施工简单的优势。

12、由于一号卸荷单元和二号卸荷单元的设置，能够减小桩板挡墙所承受的土压力，从而起到对桩板挡墙进行加固的目的。

13、进一步，s2中第一级桁架卸荷平台的安装包括以下步骤：

14、s2.1：一号卸荷单元的安装；

15、s2.1.1借助静压植桩机，将安装有卸荷板的一号钢桁架垂直压入桩板挡墙迎土侧的土体内，并将一号钢桁架固定在相邻的两个抗滑桩之间，挖空一号钢桁架内的土体，并在一号桁架远离抗滑桩的一侧安装一号遮挡板；

16、s2.1.2：借助静压植桩机，将安装有卸荷板的二号钢桁架和三号钢桁架从一号钢桁架内推出，使得二号钢桁架和三号钢桁架向一号钢桁架的两侧展开，并对二号钢桁架和三号钢桁架进行固定；

17、s2.1.3：挖空二号钢桁架和三号钢桁架内的土体，并在二号钢桁架和三号钢桁架远离抗滑桩的一侧安装一号遮挡板，在三号钢桁架远离一号钢桁架的一侧安装三号遮挡板，在一号钢桁架靠近抗滑桩的一侧安装二号遮挡板，便可完成一号卸荷单元的安装；

18、s2.2：二号卸荷单元的安装；

19、s2.2.1：借助静压植桩机，将安装有卸荷板的四号钢桁架垂直压入桩板挡墙迎土侧的土体内，并将四号钢桁架固定在相邻的两个抗滑桩之间，挖空四号钢桁架内的土体，并在四号钢桁架远离抗滑桩的一侧安装一号遮挡板；

20、s2.2.2：借助静压植桩机，将安装有卸荷板的五号钢桁架从四号钢桁架内推出，使得五号钢桁架向四号钢桁架的侧面展开，并对五号钢桁架进行固定；

21、s2.2.3：挖空五号钢桁架内的土体，并在五号钢桁架远离抗滑桩的一侧安装一号遮挡板，靠近冠梁端部的五号钢桁架在远离四号钢桁架的一侧安装四号遮挡板，在四号钢桁架靠近抗滑桩的一侧安装二号遮挡板，便可完成二号卸荷单元的安装。

22、本方案的有益效果为：本技术方案通过先将卸荷板安装到钢桁架的顶部，使得在使用静压植桩机将钢桁架压入土体时，能够遮挡钢桁架上方的土体，便于将钢桁架压入迎土侧的土体内。

23、由于本技术方案的每个卸荷单元是单独进行安装的，因此，具有施工难度低、施工效率高的优势。

24、进一步，在s1中，在预制桁架卸荷平台前，需要对一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架的钢管尺寸以及一号卸荷板所需的配筋数量进行计算，具体包括以下步骤：

25、s1.1：从建设单位获取原始桩板挡墙设计的迎土侧的主动土压力eak0；

26、s1.2：通过试验获取桩板挡墙变形后迎土侧土体的内摩擦角和土体的粘聚力c，将土体的内摩擦角和土体的粘聚力c输入理正岩土软件中，计算出实际抗滑桩设计的eak1；

27、s1.3：根据现有的桩板挡墙的变形情况，确定桁架卸荷平台的级数；

28、s1.4：计算每一级桁架卸荷平台的一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架顶部所承受的最大压力fvi；

29、s1.5：确定卸荷板所需的配筋数量；

30、s1.6：确定一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架的钢管尺寸。

31、本方案的有益效果为：本技术方案通过确定桁架卸荷平台的级数，从而确定每一级桁架卸荷平台的安装位置，根据每一级桁架卸荷平台的安装位置来确定迎土侧桁架卸荷平台的长度lai，再根据每一级桁架卸荷平台的安装位置以及迎土侧桁架卸荷平台的长度lai来计算每一级桁架卸荷平台的钢桁架顶部所承受的最大压力fvi，根据fvi以及每一级桁架卸荷平台的安装位置来确定卸荷板所需的配筋数量以及钢桁架的钢管尺寸，为桁架卸荷平台的预制提供依据，便于桁架卸荷平台的预制。

32、进一步，在s1.3中，下一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai大于或等于上一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai-1。

33、本方案的有益效果为：由于桩板挡墙所承受的土压力从上往下依次递增，使得下一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai大于或等于上一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai-1，能够有效的减小桩板挡墙所承受的土压力，从而起到了对桩板挡墙加固的目的，延长了桩板挡墙的使用寿命。

34、进一步，在s1.3中，包括以下步骤：

35、s1.3.1：根据现有的桩板挡墙的变形情况，确定第i级桁架卸荷平台带动的土压力减少高度hi与桩板挡墙迎土侧第i级桁架卸荷平台的长度lai关系，具体如下：

36、

37、式中：

38、-为桩板挡墙变形后迎土侧土体的内摩擦角(°),可以通过试验获得；

39、s1.3.2：确定桁架卸荷平台需要卸荷的最大主动土压力δeak，使得δeak＝eak1-eak0，δeak的计算公式为：

40、

41、式中：

42、γ-为桩板挡墙迎土侧土体重度(kn/m3)，可以通过试验获得；

43、ka-为桩后主动土压力系数(详见《建筑边坡工程技术规范》(gb50330-2013)6.2.3条)；

44、h1-为冠梁顶部至第一级桁架卸荷平台端部的距离(m)；

45、h2-为第一级桁架卸荷平台端部至第二级桁架卸荷平台端部的距离(m)；

46、hi-为第i-1级桁架卸荷平台端部至第i级桁架卸荷平台端部的距离(m)；

47、hi-为第i级桁架卸荷平台带动的土压力减少高度(m)；

48、δeak1-为第一级桁架卸荷平台需要卸荷的最大主动土压力；

49、δeak2-为第二级桁架卸荷平台需要卸荷的最大主动土压力。

50、本方案的有益效果为：本技术方案在确定桁架卸荷平台的级数时，当桁架卸荷平台需要卸荷的主动土压力δeak达到最大时，h2＝h1，hi＝h2，由于下一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai大于或等于上一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai-1，从而得到h1≤h2≤h3≤hi，进一步得到h1≤h2≤h3≤hi，若桁架卸荷平台的级数为一级时，通过δeak＝eak1-eak0计算得到δeak，将计算的δeak代入式(2)中，计算h1，若计算的h1≤h2时，则设置一级桁架卸荷平台即可；若计算的h1>h2时，则需要设置多级桁架卸荷平台；若桁架卸荷平台的级数为两级，将计算的δeak代入式(2)中，试算h1和h2，并使得h1≤h2，若计算的h2≤h3时，则设置两级桁架卸荷平台即可，若计算的h2>h3时，则需要设置两级以上的桁架卸荷平台，依次类推进行试算，确定桁架卸荷平台的级数以及安装位置，根据式(1)可以计算出每一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai，根据桁架卸荷平台的安装位置以及每一级桁架卸荷平台迎土侧桁架卸荷平台的长度lai可以计算出钢桁架顶部所受的最大压力fvi，为桁架卸荷平台的预制提供依据。

51、进一步，在s1.4中，fvi的计算公式为：

52、

53、式中：

54、sa-为相邻抗滑桩之间的距离(m)；

55、sx-为抗滑桩横截面的宽度(m)；

56、sy-为抗滑桩横截面的长度(m)；

57、lai-为桩板挡墙迎土侧第i级桁架卸荷平台的长度(m)。

58、∑iγ×(h1+h2+…+hi)×(sa-sx)×(lai+sy)-为第i级桁架卸荷平台的一号钢桁架和四号钢桁架顶部所受的最大压力；

59、∑iγ×(h1+h2+…+hi)×sx×lai-为第i级桁架卸荷平台的二号钢桁架、三号钢桁架以及五号钢桁架顶部所受的最大压力。

60、本方案的有益效果为：本技术方案可以计算出钢桁架顶部所受的最大压力fvi，根据fvi能够计算出钢桁架需要的钢筋大小，便于钢桁架的预制。

61、进一步，在s1.5中，包括以下步骤：

62、s1.5.1：确定一号钢桁架和四号钢桁架上方的卸荷板所需的配筋数量，具体的，根据e1＝γhi计算第i级桁架卸荷平台的一号钢桁架和四号钢桁架上方的卸荷板所承受的均布荷载，将一号钢桁架和四号钢桁架上方的卸荷板的宽(sa-sx)、长(sy+lai)以及承受的均布荷载e1输入理正岩土软件中，采用理正结构单块矩形板模块计算一号钢桁架和四号钢桁架上方的卸荷板所需的配筋数量；

63、s1.5.2：确定二号钢桁架、三号钢桁架以及五号钢桁架上方的卸荷板所需的配筋数量，具体的，根据e2＝γhi计算第i级桁架卸荷平台的二号钢桁架、三号钢桁架以及五号钢桁架上方的卸荷板所承受的均布荷载，将一号钢桁架和四号钢桁架上方的卸荷板的宽sx、长lai以及承受的均布荷载e2输入理正岩土软件中，采用理正结构单块矩形板模块计算二号钢桁架、三号钢桁架以及五号钢桁架上方的卸荷板所需的配筋数量。

64、本方案的有益效果为：通过理正岩土软件对卸荷板所需的配筋数量进行计算，能够为卸荷板的预制提供依据，便于卸荷板的预制，使得桩板挡墙的加固更加智能化，便于推广应用。

65、进一步，在s1.6中，将计算的fvi输入钢结构设计软件3d3s中，计算一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架的钢管尺寸。

66、本方案的有益效果为：通过钢结构设计软件3d3s对一号钢桁架、二号钢桁架、三号钢桁架、四号钢桁架以及五号钢桁架的钢管尺寸进行计算，能够为钢桁架的预制提供依据，便于钢桁架的预制，使得桩板挡墙的加固更加智能化，便于推广应用。