一种自排水组合滑坡支挡结构及施工方法

1.本发明属于岩土支挡工程及边坡治理技术，具体涉及边坡排水加支挡的组合滑坡治理加固结构技术。


背景技术：

2.我国地质灾害频发，其中滑坡灾害是最主要的地质灾害之一，其往往造成交通阻断，江河堵塞，导致大量的生命威胁和财产损失。降水或灌溉等与地下水相关的因素是滑坡灾害的主要诱因之一。地下水位上升可使岩土体软化、增大水力坡度等。不少滑坡有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。事实上，由降雨诱发引起滑坡仅仅是直观的说法，具体来说是由于降雨下渗形成的地下水与斜坡上的岩土体之间的复杂相互作用诱发了滑坡。因此边坡稳定的一个重要的环节就是排水系统的设计，施作合理有效的排水系统能够达到事半功倍的效果。
3.现有技术中，抗滑桩是一种应用较广泛的工程措施，适用于治理各种大中型滑坡。但是，传统的钢筋混凝土抗滑桩不具有排水功能并且对岩土坡体内水的渗流路径有一定的干扰作用。一些新型的抗滑桩（中空或是桩旁设置积水洞）能够将桩体周围的水进行收集并抽出，但是中空桩需要在桩身上设置一定数量的导水孔，对桩体强度有一定影响，桩旁积水洞一般也需要在积水洞周围设置疏水管方可将水引入，将水收集后均是由抽水机通过抽水管抽出或者导流至滑坡体下部稳定岩层内，抽水机需要通电，设置麻烦且非永久性，而将水引流至下部由于土体内渗流通道不明确因而风险大，引流深度越大难度越高。
4.现有技术中，地表疏流和坡体内部设置排水廊道是滑坡治理中常用的排水措施。地表疏流只能对坡面上的水疏导排干，对渗入坡体内部的水则没有作用，且在冬季寒冷气候水的冻结作用下失去效果。现有技术中，坡体内设置的排水廊道均是只有排水的作用，没有起到加固坡体的效果。一些新型的排水廊道外加有导水洞或者毛细导水管辅以工作，以将水引入排水廊道增强排水效率。
5.综上所述，现有的具有排水功能的抗滑桩排水方式复杂；现有坡体内部设置的排水廊道功能单一且施工难度高；地表疏流效果不明显且寒冷气候失效。因此，需要有一种结构能够同时解决以上三个问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种自排水组合滑坡支挡结构及施工方法。
7.本发明是一种自排水组合滑坡支挡结构及施工方法，结构由中空透水抗滑桩1和排水廊道8组成，其特征在于：抗滑桩1由混凝土桩2、钢管3、排水孔4、反滤土工布5和排水廊道定位牛腿6组成，混凝土桩2横截面为圆形或多边形，在滑坡潜在滑移面处分为两段，上段是沿着桩身轴线开孔的空心段，由透水混土浇筑，上段内部空心的横截面为圆形或多边形，下段是普通混凝土浇筑的实心段，钢管3横截面为圆形或多边形，管壁通长均匀开设透水孔7，外尺寸与混凝土桩2的空心段截面内尺寸相等，排水孔4横截面为圆形或多边形，反滤土
工布5展开为多矩形，排水廊道定位牛腿6为外挑的楔形或直角梯形台块，钢管3设置在混凝土桩2的空心上段内，与混凝土桩2空心段的内壁紧密贴合，顶部与抗滑桩1的顶部齐平，底部与通长到排水孔4，排水孔4水平贯通开设在混凝土桩2的上下段交界处，通过混凝土桩2横截面的中心并且垂直于滑坡滑动方向，与内部的钢管桩3相连通形成倒“t”形，反滤土工布5缠绕裹覆在混凝土桩2的上段，排水廊道定位牛腿6竖向设置在混凝土桩2的两侧，排水孔4的下方，平台面朝向混凝土桩2的顶部；排水廊道8由透水混凝土浇筑的上片9、普通混凝土浇筑的下片10、反滤土工布5和止水橡胶垫11组成，透水的上片9横截面为上半环形或环拱形，不透水的下片10的横截面与上片9相对应的为下半环形或矩形，止水橡胶垫11为形状与下片10的横截面相似的形状；上片9与下片10对接的端面上沿廊道8轴向通长设有凸棱12，对应下片10与上片9对接的端面通长设有凹槽13，凸棱12在横截面上为凸起端面的多边形形状棱台，与之对应的凹槽13为与凸棱12互补的多边形凹进端面的槽，凸棱12和凹槽13在横截面上的宽度均小于上下片的对接端面，上片9和下片10通过凸棱12和凹槽13凹凸咬合对接，形成横截面为圆环形或拱门形的排水廊道8，止水橡胶垫11设置在每段排水廊道8的两端面，反滤土工布5覆盖在上片9的外部，大小能够完全覆盖上片9；每一段排水廊道8水平布置在两根抗滑桩1之间，排水廊道8跟与其相邻的两根抗滑桩1三者共处于一个竖直的平面上，排水廊道8两端置于排水廊道安装定位牛腿6的平台上，在与其相邻的抗滑桩1上排水孔4的位置处对接，形成单个“h”形的支挡单元；排水廊道下片10两端的外底面与定位牛腿6平台面接触吻合时，水平高度上排水廊道下片10内底面与排水孔4内底面齐平。
8.本发明的自排水组合滑坡支护结构的施工方法，其步骤为：步骤（1）勘察设计：勘察滑坡体的工程地质条件，水文气象条件，确定潜在滑动面的位置；步骤（2）抗滑桩1的桩孔开挖：测量放样，确定桩孔中心位置，开挖桩孔至设计深度，施作反滤土工布5，采用预制结构时，将预制好的抗滑桩1吊装至桩孔内安装完成；步骤（3）排水廊道8的横洞开挖：在抗滑桩1桩孔中的排水廊道8的位置处，采用挖孔的方式单向从一个桩孔内向另一个桩孔开挖或者双向从两个桩孔内向对开挖排水廊道横洞，采用预制结构方案时由地面向下开挖安装排水廊道的沟槽；步骤（4）施作排水廊道8：安装排水廊道钢筋笼，留出预留锚固段，安装排水廊道浇筑模板，布置反滤土工布5，用普通混凝土浇筑下片10，再用透水混凝土浇筑上片9，采用预制型结构时则直接安装预制的排水廊道下片10和上片9，再回填压实排水廊道安装的沟槽，完成主体结构；步骤（5）施作抗滑桩钢筋笼：在孔外完成钢筋笼的制作，再将钢管3和排水孔4的模板安装固定在钢筋笼上，吊装至桩孔内，与预留的排水廊道的钢筋笼主筋绑扎焊接；步骤（6）浇筑混凝土桩2：用普通混凝土浇筑至分界面处，立即用透水混凝土浇筑剩余桩体，完成现浇主体结构；步骤（7）恢复场地，完成施工。
9.本发明的有益效果是：1充分利用了透水混凝土的透水性能、抗冻融性能和强度性能，使结构具有降低地下水位和自身抗冻融的功能。2结构永久性自动积水排水，不需要电泵抽出或者引流至滑坡体下部。3由于排水廊道结构在滑坡体内部深处，可以深层排水，在寒冷气候时地面附近水的冻结作用下仍然可以对滑坡体内尚未冻结的地下水起到排作用。
4将排水廊道和抗滑桩联合，使排水廊道也具有承载力，对滑动面上部土体起到卸荷抬升作用，减小了滑坡体的下滑力。5将排水廊道设置在滑动面上，能够增大滑坡滑动面的摩擦力，提高滑坡稳定性。6结构施作方便，可视滑坡体的厚度而现场浇筑或者预制吊装，造价低廉，降低了滑坡治理成本。
附图说明
10.图1是本发明构的结构示意图，图2是抗滑桩和排水廊道的连接构造示意图，图3是排水廊道的横截面示意图，图中：中空透水混凝土抗滑桩1、混凝土桩2、钢管3、排水孔4、反滤土工布5、排水廊道安装定位牛腿6、透水孔7、排水廊道8、排水廊道透水混凝土上片9、排水廊道普通混凝土下片10、止水橡胶垫11、上片凸棱12、下片凹槽13。
具体实施方式
11.下面结合附图和具体实施例对本发明特征作更进一步的描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。在阅读本发明后，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进均应包含于本发明的保护范围以内。
12.如图 1~图3所示，本发明是一种自排水组合滑坡支挡结构及施工方法，自排水组合滑坡支挡结构，包括中空透水抗滑桩1和排水廊道8组成，抗滑桩1由混凝土桩2、钢管3、排水孔4、反滤土工布5和排水廊道定位牛腿6组成，混凝土桩2横截面为圆形或多边形，在滑坡潜在滑移面处分为两段，上段是沿着桩身轴线开孔的空心段，由透水混土浇筑，上段内部空心的横截面为圆形或多边形，下段是普通混凝土浇筑的实心段，钢管3横截面为圆形或多边形，管壁通长均匀开设透水孔7，外尺寸与混凝土桩2的空心段截面内尺寸相等，排水孔4横截面为圆形或多边形，反滤土工布5展开为多矩形，排水廊道定位牛腿6为外挑的楔形或直角梯形台块，钢管3设置在混凝土桩2的空心上段内，与混凝土桩2空心段的内壁紧密贴合，顶部与抗滑桩1的顶部齐平，底部与通长到排水孔4，排水孔4水平贯通开设在混凝土桩2的上下段交界处，通过混凝土桩2横截面的中心并且垂直于滑坡滑动方向，与内部的钢管桩3相连通形成倒“t”形，反滤土工布5缠绕裹覆在混凝土桩2的上段，排水廊道定位牛腿6竖向设置在混凝土桩2的两侧，排水孔4的下方，平台面朝向混凝土桩2的顶部；排水廊道8由透水混凝土浇筑的上片9、普通混凝土浇筑的下片10、反滤土工布5和止水橡胶垫11组成，透水的上片9横截面为上半环形或环拱形，不透水的下片10的横截面与上片9相对应的为下半环形或矩形，止水橡胶垫11为形状与下片10的横截面相似的形状；上片9与下片10接触的端面上设有凸齿12，对应的下片10与上片9接触的部位设有凹槽13，上片9和下片10通过凸齿12和凹槽13凹凸咬合对接，形成横截面为圆环形或拱门形的排水廊道8，止水橡胶垫11设置在每段排水廊道8的两端面，反滤土工布5覆盖在上片9的外部，大小能够完全覆盖上片9；每一段排水廊道8水平布置在两根抗滑桩1之间，排水廊道8跟与其相邻的两根抗滑桩1三者共处于一个竖直的平面上，排水廊道8两端置于排水廊道安装定位牛腿6的平台上，在与其相邻的抗滑桩1上排水孔4的位置处对接，形成单个“h”形的支挡单元；排水廊道下片10两端的外底面与定位牛腿6平台面接触吻合时，水平高度上排水廊道下片10内底面与排水孔4内底面齐平。
13.如图1、图2所示，中空透水抗滑桩1的上下两段分界面在滑坡潜在滑移面处，排水
廊道8横向设置在滑坡潜在滑移面处。
14.如图2所示，中空透水抗滑桩1的截面可以设计为圆形或多边形，采用圆形截面时直径为800mm～4500mm，采用多边形截面时边长为500mm～4500mm。钢管3的截面可设计为圆形或多边形，其直径或边长为50mm～1000mm，厚度5mm～50mm，其上均匀开有直径3mm～10mm的透水孔10，保证透入抗滑桩的地下水能够顺利流入其中。排水孔4尺寸为30mm～500mm，其底面与排水廊道8内底面同高，与内钢管桩3的底部贯通。抗滑桩透水混凝土段与普通混凝土段的分界面的上部为透水段，下部为普通段，分界面在抗滑桩桩身的位置高于排水孔4。反滤土工布5设置于抗滑桩1的透水部分，其底部不应高于分界面，即应将抗滑桩的透水部分完全覆盖。
15.如图2所示，抗滑桩侧面有排水廊道下片安装定位牛腿6，排水廊道下片10与抗滑桩对接的外底面与定位牛腿6接触吻合时，排水廊道下片8内底面与排水孔4内底面齐平，确保结构内的水可以顺利流通。
16.如图1、图3所示，排水廊道8横断滑坡体滑动面，即滑坡滑动面穿过排水廊道8，其截面外轮廓为圆形或者矩形和拱形的组合形状，宽度、高度尺寸分别为0.5～2倍、0.5～3倍抗滑桩1的外径，排水廊道壁厚为0.1～0.6倍其自身横向外宽度。采用预制型结构时，排水廊道上片9和下片10的对接端面上设有凸棱12和凹槽13，其横截面上的宽度小于上下片的对接端面，凸棱和凹槽相互嵌合时廊道8安装稳定。排水廊道下片10两端面处贴有止水橡胶垫11，填充与抗滑桩1之间的缝隙，保证从排水孔4流出的水不会漏出，上片9外部覆盖有反滤土工布5，其宽度应将上片9外部完全覆盖。采用现浇型结构时排水廊道的上下片分界面处不设置模板，浇完下片即可浇筑上片。
17.本发明的一种自排水组合滑坡支挡结构的施工方法，其具体实施步骤说明如下：步骤（1）勘察设计：勘察滑坡体的工程地质条件，水文气象条件，确定潜在滑动面的位置；步骤（2）抗滑桩1的桩孔开挖：测量放样，确定桩孔中心位置，根据地质条件，选择机械或者人工的方式开挖桩孔至设计深度，施作反滤土工布5，采用预制结构时，此时直接将抗滑桩1吊装完成，或者土质松软时用打桩机形式将抗滑桩打入；步骤（3）排水廊道8横洞开挖：采用人工挖孔的方式单向从一个桩孔内向另一个桩孔开挖或者双向从两个桩孔内向对开挖；采用预制结构方案时由地面向下开挖排水廊道安装槽，可用挖掘机、成槽机或者人工等方式相结合开挖，开挖形状和尺寸以安全、经济和方便施工为考虑因素确定，挖至廊道安装的深度时，可开挖成槽截面为圆形或矩形的安装空间，以方便施工和能够无困难安装排水廊道8；步骤（4）施作排水廊道8：制作排水廊道钢筋笼，留出预留锚固段后将其掰弯以方便后续施工，施作反滤土工布5，用普通混凝土浇筑下片10，再用透水混凝土浇筑上片9；采用预制型结构时先吊装预制的排水廊道下片10，确定其两端下部的接触部分与抗滑桩上的定位牛腿6接触良好，保证廊道内部底面与抗滑桩上的排水孔4底面同高，再对下片外部与土体之间的空间采用级配良好的土填实压密或者浇灌混凝土填实，检查下片与抗滑桩的连接处的止水橡胶垫11和桩之间严密无缝不漏水，若漏水则用混凝土或其他材料堵塞，将反滤土工布5覆盖固定在上片外部，再吊装排水廊道上片9，保证上下片的凹凸槽接缝处干净无石土，再回填压实排水廊道安装槽；
步骤（5）施作抗滑桩1钢筋笼：在桩孔外完成钢筋笼的制作，再将内钢管桩3和排水孔4的模板安装固定在钢筋笼上，吊装至桩孔内，掰直排水廊道的钢筋笼主筋预留锚固段并与钢筋笼的主筋绑扎焊接；步骤（6）浇筑混凝土桩2：用普通混凝土浇筑至分界面处，立即用透水混凝土浇筑剩余桩体；步骤（7）拆模，恢复场地，完成施工。
18.本发明的工作原理：1抵抗边坡土体滑动：混凝土桩加内钢管桩，有抗弯、抗剪的强大的特点，抗滑桩嵌固在滑动面以下的稳定土层内，利用稳定土层的反作用力来抵抗滑坡体的滑动推力，从而防止滑坡。2控制地下水位：地下水位上升时，中空透水混凝土桩上端和排水廊道上部良好的透水性，可使地下水经过透水混凝土渗入结构；渗入内钢管桩的水经过钢管的引流可以向下流至排水孔，再经过排水廊道流至滑坡体外排走；通过排水廊道上部渗入的水可以直接经过排水廊道流出。两者结合排水面积大，排水效率高，不用外力就可以自动将地下水汇集并排出，且为永久性排水。3抗冻结作用：由于排水廊道结构在滑坡体内部深处，在寒冷气候时地面附近的水已经结冰凝固，此时结构仍然可以对滑坡体内的尚未冻结的地下水有效排出。4排水廊道和抗滑桩联合固定，使排水廊道可以对其上部的滑坡体有一个抬起作用，抵消一部分滑坡体自重，减小滑坡体的下滑力，增加边坡稳定性。5增大抗滑力：将排水廊道设置在滑动面上，廊道的存在可以增大滑动面的摩擦系数，增大滑动面摩擦力，增加边坡稳定性。