CN110453699A - 一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构及其施工方法，该结构包括下部方形实心桩底、上部方形外桩壁、上部“米”型内桩芯，采用钢筋笼把三者连接成一个整体；所述下部方形实心桩底穿透滑面并深入基岩且内部开设多个泄水孔；上部方形外桩壁上开设有多个导流孔；上部方形外桩壁内设置上部“米”型内桩芯，上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯之间的区域为上部桩身集水空间；上部桩身集水空间的底部与下部方形实心桩底上部对应位置铺设多层排水垫层；泄水孔和导流孔均与相应的上部桩身集水空间相连通；在上部桩身集水空间、泄水孔和导流孔中均充填透水骨料；该抗滑桩的整体性及其抗弯抗剪性能好，且能实现实时排水。

Description

一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构及其施工方法

技术领域

本发明属于地质灾害防治领域，尤其涉及一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构及施工方法，适用于受库水和降雨等水文因素影响的水动力型边坡加固技术。

背景技术

滑坡本质上为边坡坡体渐进、动态破坏的过程，其影响因素呈现出复杂及多样性的特点,主要受地形地貌、地层岩性、地质构造、降雨、工程施工扰动、时间等多方面的综合影响，因此滑坡治理工程往往是一项复杂的***工程。当前,对滑坡的治理方法很多,如:挡土墙、锚杆、削坡减载和反压、抗滑桩等。其中,抗滑桩具有布置灵活、施工简单、对滑坡扰动小等优点,因此受到工程界和学术界的广泛关注。

最初，在分析、校核滑坡稳定性时,地下水的不利影响因素却常被忽视,认为没有必要精心布置疏排水,甚至认为有无疏排水都无关紧要。事实上，抗滑桩在提高滑坡体抗滑稳定性的同时,也减少了坡体内部水的渗流通道,从而在一定程度上增加了潜在的滑坡危险。也就是说抗滑桩对滑体渗流具有阻渗作用,抬高了滑体水位,增加了滑体自重,并使得滑体及滑床的粘聚力和内摩擦角下降,滑坡稳定性下降,下滑力增加。基于此,做好滑坡体的疏水和坡体排水布置,对于确保滑坡体的稳定具有重要的作用，故而排水抗滑桩应运而生。单从形状上看，排水抗滑桩可分为管桩和方桩。管桩的外表面光滑呈圆形，特别是在作为摩擦桩使用时，与土的摩擦力小，许多工程上不得不使用外径大的管桩加大了工程造价。此外薄壁管桩的抗弯性能较差，尤其是桩身的抗剪力、抗拉性能差，给滑坡治理带来较大安全隐患。如申请号为201220581962.7《一种排水抗滑桩》和申请号为201610832857.9《一种土体边坡排水抗滑桩》均存在抗弯性能差的缺点。而相对于管桩性能比较，方桩具有外表面积大且成方型，这就意味着方桩比管桩在同等地质条件下能获得更大的承载力。此外方桩的理论计算抗剪能是同等管桩的2～3倍，同时还具有施工破损率低，抗冲击性能强，能容易开发出非焊接的快速连接头，能真正做到全天候施工，施工能快捷。因此众多方型排水抗滑桩专利层出不穷。但是有些专利一味追求排水效果而忽略其抗弯性能。如申请号为201510252389.3《一种自动调节水位的排水抗滑桩及其施工方法》，其为了达到自动调节水位的目的设置了矩形空心桩体，导致其抗弯性能大打折扣。此外，申请号为201810078596.5《中空排水锚拉抗滑桩及其施工方法》，该***由抗滑桩、锚拉装置、渗井以及抽水***组成，其结构非常复杂，并且施工步骤高达33步，非常繁琐。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构及施工方法，该抗滑桩横断面为方型，采用钢筋笼将下部方形实心桩底、上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯连接成整体，大大提高了抗滑桩的整体性及其抗弯抗剪性能。采用透水骨料充填上部桩身集水空间、导流孔和泄水孔实现了排水的功能。此外土工滤膜和排水垫层的使用完美克服了抗滑桩使用过程中其排水失效的风险。此外该排水抗滑桩既可以现场浇筑，也可以预制，施工工序简单，操作灵活。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构，其特征在于，该结构包括下部方形实心桩底、上部方形外桩壁、上部“米”型内桩芯、上部桩身集水空间、透水骨料和排水垫层；所述下部方形实心桩底穿透滑面并深入基岩且下部方形实心桩底内开设有多个泄水孔；所述上部方形外桩壁上开设有多个导流孔；

所述上部方形外桩壁内设置上部“米”型内桩芯，上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯之间的区域为上部桩身集水空间；

所述上部桩身集水空间的底部与下部方形实心桩底上部对应位置铺设多层排水垫层；

所述泄水孔和导流孔均与相应的上部桩身集水空间相连通；在上部桩身集水空间、泄水孔和导流孔中均充填透水骨料；

采用钢筋笼把下部方形实心桩底、上部方形外桩壁、上部“米”型内桩芯连接成一个整体，且下部方形实心桩底、上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯整体浇筑。

所述下部方形实心桩底中开设的泄水孔的断面形状可以是圆形或者方形；泄水孔的作用是实时将汇集至上部桩身集水空间的水排出坡体；

所述上部方形外桩壁的厚度d约为桩身断面长度l的1/6；且均匀布设有导流孔。

上部“米”型内桩芯的壁厚设置为上部方形外桩壁厚度的2/3。

所述上部桩身集水空间的断面形状为三角形，并充填有透水骨料。

所述透水骨料还充填在泄水孔和导流孔中；其透水骨料的可以是碎石或者透水石等强度适中且具有透水性能的材料。

所述钢筋笼包括“米”形钢筋笼和方形钢筋笼，“米”形钢筋笼位于上部“米”型内桩芯内，方形钢筋笼位于上部方形外桩壁内，且“米”形钢筋笼和方形钢筋笼向下贯穿至下部方形实心桩底中，“米”形钢筋笼与方形钢筋笼焊接成整体。从而提高桩体的抗滑及抗弯性能。

所述排水垫层位于上部桩身集水空间的底部和下部方形实心桩底的上部，且其具有过滤的功能；

所述土工滤膜包裹在桩身外侧，防止坡体中的杂质或者细小颗粒通过导流孔流入上部桩身集水空间中从而降低排水性能。

本发明还保护一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法的具体步骤是：

S1现场勘查及室内设计：现场勘查山体的工程地质条件，区域水文地质条件，捕捉潜在的滑动面(带)的位置，确定抗滑桩尺寸、桩孔深度以及埋设位置；

S2预制钢筋笼：采用焊接的方式制作“米”形钢筋笼(5)和方形钢筋笼(11)，最后将”米”形钢筋笼(5)装入方形钢筋笼(11)中焊接形成钢筋笼整体；

S3制作模板：根据方桩尺寸加工制作方形外模板和三角形内模板；

S4施工准备：根据室内设计结果对抗滑桩所需埋设的位置进行测量定位，将钢筋笼、水泥材料、模板以及钻孔设备运至施工现场；

S5桩孔施工：按照设计的桩位和桩孔尺寸要求开挖桩孔至设计深度，根据地质条件对桩孔进行护壁处理；

S6浇筑下部方形实心桩底：将制作好的钢筋笼整体和方形外模板吊装到桩孔内，浇筑下部方形实心桩底至设计高度并预留泄水孔；

S7浇筑上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯：将三角形内模板吊装至设计位置，整体浇筑形成上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯，并在上部方形外桩壁预留导流孔；

S8骨料充填：上述所有步骤完成后拆除模板，充填透水骨料至泄水孔中，随后铺设排水垫层，紧接着将透水骨料充填到上部桩身集水空间和导流孔中；

S9回填夯实：将土工滤膜包裹在桩身外侧，随后回填桩身与桩孔之间的空间，并夯实且于桩顶覆盖一层黏土。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明抗滑桩结构采用方桩主体形式，方桩的使用其承载力比同等地质条件下的管桩大的多，因此可以节省工程耗材和加快施工速率；

2)本发明抗滑桩结构采用“米”型桩芯的方形桩，继承并发扬了原有混凝土方桩施工破损率低的特点，使得桩身受力更加均匀，提高了桩的耐冲击性能；同时“米”型桩芯形式结构完全对称，施工方便。

3)采用米形钢筋笼及方形钢筋笼将下部方形实心桩底、上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯紧密连接在一起，大大提高了桩身的抗剪和抗弯性能；上部桩身集水空间、导流孔及泄水孔的配合使用，能进行实时排水，完美满足了抗滑桩的排水要求。

4)本发明专利的桩体结构简单，既可现场浇筑，亦可预制。施工方法成熟，工序简单，施工质量容易得到控制。

附图说明

为了使本发明专利的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明一种“米”型桩芯的排水抗滑桩的立体图工作示意图；

图2为本发明一种“米”型桩芯的排水抗滑桩的A-A俯视图；

图3为本发明一种“米”型桩芯的排水抗滑桩的B-B断面图；

图中：1、下部方形实心桩底，2、上部方形外桩壁，3、上部“米”型内桩芯，4、上部桩身集水空间，5、“米”形钢筋笼，6、透水骨料，7、排水垫层，8、泄水孔，9、导流孔，10、土工滤膜，11、方形钢筋笼，12、基岩，13、滑面，14、黏土层。

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

本实施例公开了一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构，如图1和2所示，包括下部方形实心桩底1、上部方形外桩壁2、上部“米”型内桩芯3、上部桩身集水空间4、“米”形钢筋笼5、透水骨料6、排水垫层7、土工滤膜10和方形钢筋笼11。所述下部方形实心桩底1穿透滑面13并深入基岩12一定深度且该下部方形实心桩底内开设有多个泄水孔8；所述上部方形外桩壁2上开设有多个导流孔9；所述泄水孔8和导流孔9均与相应的上部桩身集水空间4相连通；所述透水骨料6充填在上部桩身集水空间4、泄水孔8和导流孔9中。所述上部桩身集水空间4的底部和下部方形实心桩底1上部铺设多层排水垫层7；采用钢筋笼5把下部方形实心桩底1、上部方形外桩壁2、上部“米”型内桩芯3连接成一个整体，同时通过整体浇筑的方法使得上部方形外桩壁和上部“米”型内桩芯均与下部方形实心桩底连接成整体。

上部桩身集水空间4、泄水孔8和导流孔9中填充的透水骨料种类规格可以相同，也可以根据实际需要进行调整。泄水孔8和导流孔9的具体数量要根据实际要求来确定，要综合考虑桩的大小、地质条件同时要考虑排水与抗弯及抗剪的需求。

如图2和图3所示，下部方形实心桩底1中开设的泄水孔8的断面形状可以是圆形或者方形，泄水孔可通过连接导管与盲洞或者导水洞相连通；泄水孔8的作用是实时将汇集至上部桩身集水空间4的水排出坡体；

如图1所示，上部方形外桩壁2的厚度d约为桩身断面长度l的1/6；且均匀布设有导流孔9；上部“米”型内桩芯的壁厚一般要设置为上部方形外桩壁厚度的2/3。下部方形实心桩底1深入基岩的深度一般是1.5m～3m，下部方形实心桩底1露出基岩的高度是嵌入基岩深度的1/3～1/2。上部方形外桩壁的高度根据滑体的厚度来确定。

如图1所示，导流孔9的一端与相对应的上部桩身集水空间4连通，其作用是实时将坡体中的水汇流至上部桩身集水空间4中；

如图1和图2所示，上部桩身集水空间4的断面形状为三角形，并充填有透水骨料6；

如图1和3所示，透水骨料6还充填在泄水孔8和导流孔9中；其透水骨料6可以是碎石或者透水石等强度适中且具有透水性能的材料；

如图1、图2和图3所示，上部“米”型内桩芯3位于上部方形外桩壁2内部，其断面形状为“米”字形；

如图1、图2和图3所示，所述“米”形钢筋笼5位于上部“米”型内桩芯3内，且向下贯穿至下部方形实心桩底内，所述方形钢筋笼11位于上部方形外桩壁内，且向下贯穿至下部方形实心桩底内，通过“米”形钢筋笼5与方形钢筋笼11相互焊接将上部“米”型内桩芯3、下部方形实心桩底、上部方形外桩壁2连成整体，从而提高桩体的抗滑及抗弯性能；

如图1所示，排水垫层7位于上部桩身集水空间4的底部和下部方形实心桩底1的上部，且其具有过滤的功能；排水垫层的面积与上部桩身集水空间的面积对应一致，排水垫层的铺设面积小于桩截面，能保证上部方形外桩壁2、下部方形实心桩底1、上部“米”型内桩芯3三者能浇筑呈一个整体，提高抗滑桩结构的整体性。

如图1和图3所示，土工滤膜10包裹在整个桩身外侧，防止坡体中的杂质或者细小颗粒通过导流孔9流入上部桩身集水空间4中从而降低排水性能。

实施例2

本实施例一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构的施工方法，包括以下步骤：

S1现场勘查及室内设计：现场勘查山体的工程地质条件，区域水文地质条件，捕捉潜在的滑动面(带)的位置，确定抗滑桩尺寸、桩孔深度以及埋设位置；

S2预制钢筋笼：制作方形钢筋笼11，采用焊接的方法制作“米”形钢筋笼5，最后将“米”形钢筋笼5装入方形钢筋笼11中焊接形成钢筋笼整体；

S3制作模板：根据方桩尺寸加工制作方形外模板和三角形内模板；

S4施工准备：根据步骤S1的室内设计结果对抗滑桩所需埋设的位置进行测量定位，将钢筋笼、水泥材料、模板以及钻孔设备等运至施工现场；

S5桩孔施工：按照设计的桩位和桩孔尺寸要求开挖桩孔至设计深度，根据地质条件对桩孔进行护壁处理；

S6浇筑下部方形实心桩底1：将制作好的钢筋笼整体和方形外模板吊装到桩孔内，浇筑下部方形实心桩底1至设计高度并预留泄水孔8；

S7浇筑上部方形外桩壁2和上部“米”型内桩芯3：将三角形内模板吊装至设计位置，整体浇筑形成上部方形外桩壁2和上部“米”型内桩芯3，并在上部方形外桩壁2预留导流孔9；

S8骨料充填：上述所有步骤完成后拆除模板，充填透水骨料6至泄水孔8中，随后铺设排水垫层7，排水垫层所在位置正好对应上部桩身集水空间4的位置，且能覆盖上部桩身集水空间4的面积，排水垫层为透水材料制成，紧接着将透水骨料6充填到上部桩身集水空间4和导流孔9中；

S9回填夯实：将土工滤膜10包裹在桩身外侧，随后回填桩身与桩孔之间的空间，并夯实。

实施例3

本实施例一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构的施工方法，包括以下步骤：

S1.室内分析计算：现场勘查山体的工程地质条件，区域水文地质条件，捕捉潜在的滑动面(带)的位置，确定抗滑桩尺寸、桩孔深度以及埋设位置；

S2.挖桩孔：开挖桩孔，并进行护壁处理，桩孔半径应比抗滑桩结构的桩径大；

S3.按照实施例1的设计要求预制已经在泄水孔和上部桩身集水空间内填充好透水骨料的“米”型桩芯的排水抗滑桩；

S4.起吊预制“米”型桩芯的排水抗滑桩,对准桩位,调整预“米”型桩芯的排水抗滑桩的垂直度,然后将预制“米”型桩芯的排水抗滑桩放入桩孔内至设计标高；

S5.将透水骨料6充填入导流孔9中，并将土工滤膜10包裹在桩身外侧；

S6.回填桩身与桩孔之间的空间，并夯实，再在桩顶铺设一层黏土层14，可以防止坡表径流倒灌入桩身内部。

本申请结构兼具排水和抗滑两个功能，能有效抵抗斜边坡变形，尤其对提高水文因素影响下的滑坡稳定性具有非常好的效果，而且其施工快速且方便，能用于有排水需求的坡体，如库岸边坡。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种“米”型桩芯的排水抗滑桩结构，其特征在于，该结构包括下部方形实心桩底(1)、上部方形外桩壁(2)、上部“米”型内桩芯(3)、上部桩身集水空间(4)、透水骨料(6)和排水垫层(7)；所述下部方形实心桩底(1)穿透滑面(13)并深入基岩(12)且下部方形实心桩底(1)内开设有多个泄水孔(8)；所述上部方形外桩壁(2)上开设有多个导流孔(9)；

所述上部方形外桩壁(2)内设置上部“米”型内桩芯(3)，上部方形外桩壁(2)和上部“米”型内桩芯(3)之间的区域为上部桩身集水空间；

所述上部桩身集水空间(4)的底部与下部方形实心桩底(1)上部对应位置铺设多层排水垫层(7)；

所述泄水孔(8)和导流孔(9)均与相应的上部桩身集水空间(4)相连通；在上部桩身集水空间(4)、泄水孔(8)和导流孔(9)中均充填透水骨料(6)；

采用钢筋笼把下部方形实心桩底(1)、上部方形外桩壁(2)、上部“米”型内桩芯(3)连接成一个整体，且下部方形实心桩底(1)、上部方形外桩壁(2)和上部“米”型内桩芯(3)整体浇筑。

2.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：所述下部方形实心桩底(1)中开设的泄水孔(8)的断面形状为圆形或者方形。

3.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：所述上部方形外桩壁(2)的厚度d为桩身断面长度l的1/6；且上部方形外桩壁(2)上均匀布设导流孔(9)。

4.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：上部“米”型内桩芯的壁厚设置为上部方形外桩壁厚度的2/3。

5.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：所述上部桩身集水空间(4)的断面形状为三角形。

6.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：透水骨料(6)为碎石或者透水石。

7.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：所述钢筋笼包括“米”形钢筋笼(5)和方形钢筋笼(10)，“米”形钢筋笼(5)位于上部“米”型内桩芯(3)内，方形钢筋笼(10)位于上部方形外桩壁(2)内，且“米”形钢筋笼(5)和方形钢筋笼(10)向下贯穿至下部方形实心桩底中，“米”形钢筋笼(5)与方形钢筋笼(10)焊接成整体。

8.根据权利要求1所述的排水抗滑桩结构，其特征在于：在上部方形外桩壁(2)的外侧包括土工滤膜(10)。

9.一种权利要求1-8任一所述的“米”型桩芯的排水抗滑桩结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法的具体步骤是：

S1现场勘查及室内设计：现场勘查山体的工程地质条件，区域水文地质条件，捕捉潜在的滑动面(带)的位置，确定抗滑桩尺寸、桩孔深度以及埋设位置；

S2预制钢筋笼：采用焊接的方式制作“米”形钢筋笼(5)和方形钢筋笼(11)，最后将”米”形钢筋笼(5)装入方形钢筋笼(11)中焊接形成钢筋笼整体；

S3制作模板：根据方桩尺寸加工制作方形外模板和三角形内模板；

S4施工准备：根据室内设计结果对抗滑桩所需埋设的位置进行测量定位，将钢筋笼、水泥材料、模板以及钻孔设备运至施工现场；

S5桩孔施工：按照设计的桩位和桩孔尺寸要求开挖桩孔至设计深度，根据地质条件对桩孔进行护壁处理；

S6浇筑下部方形实心桩底(1)：将制作好的钢筋笼整体和方形外模板吊装到桩孔内，浇筑下部方形实心桩底(1)至设计高度并预留泄水孔(8)；

S7浇筑上部方形外桩壁(2)和上部“米”型内桩芯(3)：将三角形内模板吊装至设计位置，整体浇筑形成上部方形外桩壁(2)和上部“米”型内桩芯(3)，并在上部方形外桩壁(2)预留导流孔(9)；

S8骨料充填：上述所有步骤完成后拆除模板，充填透水骨料(6)至泄水孔(8)中，随后铺设排水垫层(7)，紧接着将透水骨料(6)充填到上部桩身集水空间(4)和导流孔(9)中；

S9回填夯实：将土工滤膜(10)包裹在桩身外侧，随后回填桩身与桩孔之间的空间，并夯实且于桩顶覆盖一层黏土(14)。