一种组合体抗滑桩及施工方法与流程

1.本发明涉及岩土工程滑坡处治加固技术领域，特别涉及一种组合体抗滑桩及施工方法。


背景技术：

2.在滑坡处治工程中，传统的处治方法通常采用削坡减载、锚固工程、抗滑桩和挡墙等防护措施。在交通工程中，一旦发生滑坡地质灾害，将可能对交通的正常运行产生严重影响，甚至可能中断交通。为了对滑坡工程进行处治，需要对交通进行封闭，处治过程中涉及大量的开挖，可能新增大量的征地、产生高昂的处治费用。对于推力较大的滑坡，往往需要采用整体浇筑式抗滑桩来进行处治防护，其原理是将抗滑桩植入稳定的地层，由上部的悬臂端承受来自上游的滑坡推力，靠抗滑桩的钢筋混凝土结构来阻挡滑坡的主动土压力。近几年来圆形抗滑桩因具有施工速度快而被逐渐推广，然而因圆形截面受力比矩形截面受力差，仍不被工程界广泛接纳。因此抗滑桩仍以人工开挖的矩形抗滑桩为主。从经济效益、工期、安全性等方面考虑，大断面的浇筑式抗滑桩均难以满足交通工程滑坡处治应急抢险的需要。
3.现阶段针对推力较大滑坡处治的手段仍以大断面抗滑桩为主，目前大断面抗滑桩主要有人工挖孔矩形抗滑桩、基于机械施工的圆形抗滑桩及基于机械施工圆形基坑扩孔后的矩形抗滑桩。
4.大断面抗滑桩是滑坡防治的重要手段，在滑坡推力较大时，一般需要在滑坡前缘及腰部设置一排或多排大断面抗滑桩，抗滑桩埋置于稳定岩土层中，上部悬臂端通过抗滑桩内部的钢筋混凝土结构的抗弯能力，对滑坡推力进行支挡。然而目前，岩土工程中抗滑桩的设计、施工均以大断面现浇混凝土抗滑桩为主。大断面现浇混凝土抗滑桩存在一个缺点，即对滑坡岩土体扰动很大。大断面抗滑桩施工流程为：（1）开挖抗滑桩基坑；（2）抗滑桩护壁浇筑；（3）钢筋笼植入；（4）安装声测管；（5）浇筑混凝土。在开挖基坑时，抗滑桩的断面尺寸越大，对岩土体扰动越大，甚至可能会造成岩土体应力重分布导致滑坡启动。对于地下水丰富、岩性松软等复杂工程地质条件，采用人孔挖孔桩的施工方式也存在极大的安全风险。大断面抗滑桩在浇筑过程中，一旦桩身长度较大，还可能在桩底出现混凝土离析问题，影响成桩质量。尽管机械施工的手段被推广使用，但是为了控制岩土体变形，大断面抗滑桩的施工周期都较长，在交通工程的滑坡应急处治工程中应用严重受限。因此提出一种能够快速安全施工、对周边岩土体扰动小的抗滑桩设计方案及施工方法就显得非常重要。


技术实现要素：

5.为解决现有大断面抗滑桩施工工艺复杂、造价高、工期长、对周边岩土体扰动大等问题，本发明提供一种组合体抗滑桩及施工方法，用以交通工程的中小型滑坡应急处治。
6.本发明采用的技术方案为：一种组合体抗滑桩，该组合体抗滑桩包括若干组钢筋与钢波纹管的组合体，若干
组钢筋与钢波纹管的组合体呈矩阵式分布构成整体组合体抗滑桩；每组钢筋与钢波纹管的组合体均包括钢波纹管、波纹管封口盖、螺纹钢筋和注浆软管；所述钢波纹管插入钻孔由碎石土层延伸至基岩层，且与钻孔内壁留有间隙，钢波纹管内部中空，顶部开口，底部封闭，其管壁上设有若干二次注浆孔；所述螺纹钢筋固定安装于钢波纹管内部中心位置，且由钢波纹管底部延伸至钢波纹管顶部开口处；所述注浆软管位于钢波纹管与钻孔内壁之间的间隙，其能够向钢波纹管与钻孔之间的间隙内进行一次注浆；所述波纹管封口盖可拆卸的安装于钢波纹管顶部开口处，其能够在注浆设备从钢波纹管内部进行二次注浆后对钢波纹管的顶部开口进行封闭。
7.进一步，所述钢波纹管由若干段构成，若干段钢波纹管之间通过螺纹接口套环连接；管螺纹接口套环与两段钢波纹管之间通过螺纹套装连接。
8.进一步，所述若干二次注浆孔环形阵列分布于钢波纹管的管壁上，且二次注浆孔之间水平间隔90度；位于最上方的二次注浆孔距离钢波纹管顶部开口留有间距；每个二次注浆孔采用玻璃胶进行封堵。
9.进一步，所述钢波纹管的底部设有圆锥形钢帽，钢波纹管底部通过圆锥形钢帽封闭其内部空间，且圆锥形钢帽直径小的端头与钻孔底部接触。
10.进一步，所述波纹管封口盖为圆形板体，其直径大于钢波纹管的直径，其外缘环绕设置若干螺栓；所述钢波纹管顶部外壁上固定安装有若干螺母；所述波纹管封口盖通过螺栓及螺母可拆卸的安装于钢波纹管顶部开口处。
11.进一步，所述波纹管封口盖底部与钢波纹管顶部接触处还设有密封橡胶垫圈。
12.进一步，所述螺纹钢筋为若干根，若干根螺纹钢筋通过螺纹钢对中器固定安装于钢波纹管内部中心位置。
13.一种组合体抗滑桩施工方法，该组合体抗滑桩施工方法基于上述的组合体抗滑桩，包括以下步骤：步骤一，采用履带式潜孔钻在已经布好点的位置进行钻孔，严格控制钻孔倾斜度；步骤二，将钢波纹管的底部焊接圆锥形钢帽，若需要钢波纹管长度较大，则将多段钢波纹管通过螺纹接口套环连接形成整体钢波纹管，并对每段钢波纹管与螺纹接口套环连接处进行焊接处理；步骤三，对钢波纹管的管壁进行处理，布置二次注浆孔，开孔后采用玻璃胶封堵；步骤四，根据钢波纹管直径、长度参数选择螺纹钢筋的长度及数量，在螺纹钢筋上安装螺纹钢对中器，并对螺纹钢筋底部包扎；步骤五，将注浆软管捆绑在钢波纹管的外壁上，并将注浆软管及钢波纹管一同插入钻孔由碎石土层延伸至基岩层；步骤六，通过注浆软管进行一次注浆，控制注浆压力与速度，使浆液充满钻孔与钢波纹管之间的缝隙；步骤七，一次注浆凝固后，采用专门的注浆设备从钢波纹管内部进行二次注浆，注浆方向为由钢波纹管的管底向顶部管口进行，注浆分段以1-2m长为宜，注浆压力控制在3mpa左右；步骤八，二次注浆完毕后，迅速将螺纹钢筋安装于钢波纹管内；步骤九，螺纹钢筋安装后，通过波纹管封口盖对钢波纹管的管口进行封闭；
步骤十，对其他钢筋与钢波纹管的组合体进行步骤一至步骤九的注浆施工作业，使若干组钢筋与钢波纹管的组合体呈矩阵式分布构成整体组合体抗滑桩。
14.本发明的有益效果是：该组合体抗滑桩通过注浆软能够向钢波纹管与钻孔之间的间隙内进行一次注浆，一次注浆结束后，通过钢波纹管进行二次注浆；当多组矩阵式分布钢筋与钢波纹管的组合体均完成施工后，整体即可等效为一个大断面抗滑桩结构。该组合体抗滑桩具有对周边环境扰动小、施工安全性高、作业速度快等显著优点。在涉及交通工程的滑坡地质灾害处治过程中，能够迅速完成病害处治，恢复病害路段交通正常运行。相较于传统大断面浇筑式钢筋混凝土抗滑桩，本发明的抗滑桩结构容许变形量大，充分利用了原位岩土体强度，节约了混凝土用料，降低了能源消耗，具有明显的工程效益及社会经济环境效益。
附图说明
15.图1为本发明组合体抗滑桩的结构示意图；图2为本发明单组钢筋与钢波纹管组合体的安装位置示意图；图3为本发明钢筋与钢波纹管组合体截面的结构示意图；图4为本发明的实际应用的平面图；图5为本发明的实际应用的剖面图；图1—5中，1—钢筋与钢波纹管的组合体，2—整体组合体抗滑桩，3—钢波纹管，4—波纹管封口盖，5—螺纹钢筋，6—注浆软管，7—钻孔，8—二次注浆孔，9—螺纹接口套环，10—圆锥形钢帽，11—螺栓，12—螺母，13—密封橡胶垫圈，14—螺纹钢对中器，15—注浆体，16—碎石土层，17—基岩层，18—滑坡区域，19—道路区域。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，处理图中示出的方位之外，空间术语意在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定为在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位，这里所用的空间相对说明可以相应地解释。
18.如图1所示，本实施例提出了一种组合体抗滑桩，该组合体抗滑桩包括20组钢筋与钢波纹管的组合体1，20组钢筋与钢波纹管的组合体1以4
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5矩阵式分布，水平间距0.5m，进而使得20组钢筋与钢波纹管的组合体1注浆施工后构成一个等效截面为1.5m
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2.0m的整体组合体抗滑桩2，即等效为一个传统大断面浇筑式钢筋混凝土抗滑桩。
19.具体的，如图2—3所示，每组钢筋与钢波纹管的组合体1均包括钢波纹管3、波纹管封口盖4、螺纹钢筋5和注浆软管6。
20.所述钢波纹管3插入钻孔7由碎石土层16延伸至基岩层17，且与钻孔7内壁留有间隙，钢波纹管3内部中空，顶部开口，底部封闭，钢波纹管3管壁上设有若干二次注浆孔8；本实施例中，每组组钢筋与钢波纹管的组合体1设计长度为16m，为了防止出现孔壁坍塌、沉沙等情况，钻孔7孔深为17m，钻孔7终孔孔径为130mm。进一步的，由于需求钢波纹管3的长度较大，标准钢波纹管3长度为6m，进而本实施例中的所述钢波纹管3由三段构成，分别为上部长5m钢波纹管、中部长6m钢波纹管、下部长5m钢波纹管；三段钢波纹管之间通过螺纹接口套环9连接；管螺纹接口套环9与两段钢波纹管之间通过螺纹套装连接，接口处缝隙采用焊接处理，套接的原则为接口处尽量远离滑面；对于钢波纹管3管壁上的若干二次注浆孔8，本实施例中若干二次注浆孔8环形阵列分布于钢波纹管3的管壁上，且二次注浆孔8之间水平间隔90度，竖向间距20cm，二次注浆孔8的直径为1.5cm，位于最上方的二次注浆孔8距离钢波纹管3顶部开口留有间距；为了防止第一次注浆浆液进入钢波纹管3内部，每个二次注浆孔8采用玻璃胶进行封堵。
21.进一步的，本实施例中所述钢波纹管3的底部设有圆锥形钢帽10，钢波纹管3底部通过圆锥形钢帽10封闭其内部空间，且圆锥形钢帽10直径小的端头与钻孔7底部接触；通过圆锥形钢帽10在安装过程中可防止钢波纹管3与钻孔7的孔壁发生剐蹭，影响钢波纹管3安装。
22.所述螺纹钢筋5固定安装于钢波纹管3内部中心位置，且由钢波纹管3底部延伸至钢波纹管3顶部开口处，用以提高钢波纹管3的抗弯、抗拉、抗剪强度；进一步，所述螺纹钢筋5也可为多根，多根螺纹钢筋5通过螺纹钢对中器14固定安装于钢波纹管3内部中心位置，使得钢波纹管3的抗弯、抗拉、抗剪强度更高。本实施例中则采用直径32mm、长度16m的螺纹钢筋5三束，三束螺纹钢筋5，每间隔2—3m安装一个螺纹钢对中器14，将三束螺纹钢筋5下部进行包扎，便于后续安装；其中，图3中的螺纹钢对中器14为市购产品，但并不限定于该种螺纹钢对中器，也可采用其它类型螺纹钢对中器。
23.所述注浆软管6位于钢波纹管3与钻孔7内壁之间的间隙，通过注浆软管6能够向钢波纹管3与钻孔7之间的间隙内进行一次注浆，使钢波纹管3与钻孔7之间缝隙充满浆液。
24.所述波纹管封口盖4可拆卸的安装于钢波纹管3顶部开口处，波纹管封口盖4能够在注浆设备从钢波纹管3内部进行二次注浆后对钢波纹管3的顶部开口进行封闭。本实施例中，所述波纹管封口盖4为圆形板体，波纹管封口盖4的直径大于钢波纹管3的直径，波纹管封口盖4外缘环绕设置若干螺栓11，同时所述钢波纹管3顶部外壁上固定安装有若干螺母12，进而使得波纹管封口盖4通过螺栓11及螺母12可拆卸的安装于钢波纹管3顶部开口处。进一步的，为了保证波纹管封口盖4的密封性，所述波纹管封口盖4底部与钢波纹管3顶部接触处还可增设密封橡胶垫圈13。
25.单个组合体抗滑桩的每组钢筋与钢波纹管的组合体1进行施工时，先通过注浆软管6向钢波纹管3与钻孔7之间的间隙内进行一次注浆；一次注浆结束后，待注浆凝固后采用专门的注浆设备从钢波纹管3内部进行二次注浆；由于钢波纹管3管壁上的二次注浆孔8采用玻璃胶进行封堵，因此二次注浆为压力注浆，浆液依次劈裂二次注浆孔8处的玻璃胶、第一次注浆体、周边软弱岩体，进入岩土体裂缝内，凝固后形成注浆体15。
26.具体的施工方法如下：步骤一，采用履带式潜孔钻在已经布好点的位置进行钻孔，严格控制钻孔7倾斜
度；步骤二，将钢波纹管3的底部焊接圆锥形钢帽10，若需要钢波纹管3长度较大，则将多段钢波纹管通过螺纹接口套环9连接形成整体钢波纹管3，并对每段钢波纹管与螺纹接口套环9连接处进行焊接处理；步骤三，对钢波纹管3的管壁进行处理，布置二次注浆孔8，开孔后采用玻璃胶封堵；步骤四，根据钢波纹管3直径、长度参数选择螺纹钢筋5的长度及数量，在螺纹钢筋5上安装螺纹钢对中器14，并对螺纹钢筋5底部包扎；步骤五，将注浆软管6捆绑在钢波纹管3的外壁上，并将注浆软管6及钢波纹管3一同插入钻孔7由碎石土层16延伸至基岩层17；步骤六，通过注浆软管6进行一次注浆，控制注浆压力与速度，使浆液充满钻孔7与钢波纹管3之间的缝隙；步骤七，一次注浆凝固后，采用专门的注浆设备从钢波纹管3内部进行二次注浆，注浆方向为由钢波纹管3的管底向顶部管口进行，注浆分段以1-2m长为宜，注浆压力控制在3mpa左右；步骤八，二次注浆完毕后，迅速将螺纹钢筋5安装于钢波纹管3内；步骤九，螺纹钢筋5安装后，通过波纹管封口盖4对钢波纹管3的管口进行封闭；步骤十，对其他钢筋与钢波纹管的组合体1进行步骤一至步骤九的注浆施工作业，使若干组钢筋与钢波纹管的组合体1呈矩阵式分布构成整体组合体抗滑桩2。
27.如图4—5所示，对单个组合体抗滑桩的每组钢筋与钢波纹管的组合体1进行施工后，多组钢筋与钢波纹管的组合体1即可构成一个整体组合体抗滑桩2；再进行下一整体组合体抗滑桩2的施工，直至完成一组整体组合体抗滑桩2的施工。每一组组钢筋与钢波纹管的组合体1均由碎石土层16延伸至基岩层17，使得注浆施工的等效截面能够对滑坡区域18进行治理，防止滑坡区域18对道路区域19造成地质灾害影响道路区域19的正常运行。
28.进一步的，本发明还进行了组合体抗滑桩方案与传统大截面浇筑式抗滑桩方案的工程经济效益对比分析，具体如下表所示：由此可见，该组合体抗滑桩具有对周边环境扰动小、施工安全性高、作业速度快等
显著优点。在涉及交通工程的滑坡地质灾害处治过程中，能够迅速完成病害处治，恢复病害路段交通正常运行。相较于传统大断面浇筑式钢筋混凝土抗滑桩，本发明的抗滑桩结构容许变形量大，充分利用了原位岩土体强度，节约了混凝土用料，降低了能源消耗，具有明显的工程效益及社会经济环境效益。
29.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。