CN102493464B

CN102493464B - 基于微型桩群的滑坡防治方法

Info

Publication number: CN102493464B
Application number: CN201110375464.7A
Authority: CN
Inventors: 殷跃平; 闫金凯; 李滨; 门玉明; 吴树仁; 冯振
Original assignee: INSTITUTE OF GEOMECHANICS CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES
Current assignee: INSTITUTE OF GEOMECHANICS CHINESE ACADEMY OF GEOLOGICAL SCIENCES
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: CN102493464A

Abstract

本发明是有关于一种基于微型桩群的滑坡防治方法。该方法将滑坡防治设计中难以解决的抗弯设计转化为抗剪设计，利用微型桩群的抗剪能力提高滑带和滑体的抗剪强度，从而提高滑坡整体稳定性。微型桩采用群桩的形式布设，布设方式分行列式和品字形。微型桩锚固深度以微型桩在滑坡作用下不被拔出来确定。本发明所述的技术方案能够降低滑坡防治的施工难度，并缩短滑坡防治的施工工期，非常适于实用。

Description

基于微型桩群的滑坡防治方法

技术领域

本发明涉及一种微型桩技术，特别是涉及一种基于微型桩群的滑坡防治方法。

背景技术

在滑坡防治中，抗滑桩是最常用的抗滑支挡结构。抗滑桩设计时将抗滑桩作为抗弯构件计算其横截面尺寸、配筋等，并通常采用人工挖孔灌注的施工方法。但是在一些大推力滑坡中，采用抗滑桩进行治理存在诸多不足，主要表现在：(1)滑坡推力较大导致抗滑桩的横截面积较大，混凝土用量及配筋量均较高，致使滑坡防治的造价较高；(2)人工挖孔成孔难度大，工期长，在治理变形较大的滑坡时不能快速止滑；(3)施工人员在地下施工，存在较大的安全隐患；(4)成孔时若采用爆破施工，对滑体扰动较大。

鉴于抗滑桩的上述不足，工程中逐渐采用微型桩对滑坡进行防治。微型桩由于具有非开挖施工、对滑体扰动小、施工速度快等特点，在滑坡防治中尤其是滑坡应急抢险中得到了越来越多的应用。

目前在滑坡防治中常用的微型桩的布置形式一般为微型桩组合结构，即将数根微型桩按一定的间距布设为一组(如将9根微型桩按3排、每排三根的形式设为一组)，桩顶用水泥承台连为一体，形成组合抗滑结构。此种微型桩组合结构一般按抗弯构件来计算抗滑力。由于微型桩桩径较小，长径比大，其抗弯能力较低，导致此种组合结构的抗弯能力有限，仅可应用于滑坡推力较小的滑坡治理或边坡加固工程中。在滑坡推力较大的滑坡防治中，此种抗滑结构不能提供足够的抗滑力。

有鉴于上述滑坡防治中的抗滑桩、微型桩组合结构均存在各自的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合合理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的基于微型桩群的滑坡防治方法，能够克服现有的微型桩设计方法存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的微型桩设计方法存在的缺陷，而提供一种基于微型桩群的滑坡防治方法，所要解决的技术问题是，降低滑坡防治的工程造价，减小滑坡防治的施工难度并缩短滑坡防治的施工工期，非常适于实用。

本发明的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种基于微型桩群的滑坡防治方法，所述方法包括：计算滑坡推力，确定微型桩的布置区域；计算单根微型桩的抗剪力；将所述抗剪力作为单根微型桩的抗滑力并基于所述滑坡推力设计微型桩群中所需微型桩的数量；确定微型桩群的行间距和列间距及微型桩的布桩位置；计算微型桩的嵌固段长度；根据所述嵌固段长度在所述布桩位置设置微型桩。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的基于微型桩群的滑坡防治方法，其中利用τ＝τ_sA_s+τ_cA_c计算单根微型桩的抗剪力；其中，τ为单根微型桩的抗剪力；τ_s为微型桩中的纵向钢筋的抗剪强度；A_s为微型桩中所有纵向钢筋的横截面积；τ_c为微型桩中的混凝土的抗剪强度；A_c为微型桩桩身的横截面中混凝土的面积，且A_c＝A-A_s，A为微型桩的横截面积。

较佳的，前述的基于微型桩群的滑坡防治方法，利用

计算获得所述微型桩的数量；其中，n为微型桩的数量，T为垂直于微型桩方向每延米的剩余下滑力，L为微型桩在垂直滑动方向上的平均间距，τ为单根微型桩的抗剪强度。

较佳的，前述的基于微型桩群的滑坡防治方法，利用

和

计算嵌固段长度Lg，将计算出的两个Lg中的较大值确定为微型桩的嵌固段长度；其中，L_g为微型桩嵌固段长度；K为设计安全系数；T为滑坡推力；L_H为垂直滑动方向的微型桩布设区域长度；n为微型桩数量；D为微型桩的桩径；d为微型桩中单根纵向钢筋的直径，n₁为微型桩中的纵向钢筋根数，ξ为在微型桩的配筋形式采用钢筋束且配筋根数为2根或2根以上时的界面粘结强度降低系数，ξ取0.6～1.0；q_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度，q_s为微型桩中的混凝土与钢筋间的粘结强度。

借由上述技术方案，本发明的基于微型桩群的滑坡防治方法至少具有下列优点及有益效果：本发明通过利用微型桩的抗剪强度(也可以称为微型桩的抗剪能力或者抗剪断强度)来提供微型桩的抗滑力，微型桩可以设置多排以提供足够的抗滑力，克服了排数较少的微型桩组合结构不能提供较大抗滑力的缺点，使微型桩可应用于大推力滑坡的治理；其次，微型桩可以采用钻机成孔，避免了人工挖孔存在的工期长以及安全隐患等问题，并可有效减小对滑体的扰动；另外，微型桩施工速度快，可快速止滑，非常适用于变形较大的滑坡防治中。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的基于微型桩群的滑坡防治方法流程图；

图2为本发明的微型桩群行列式形排列示意图；

图3为本发明的微型桩群品字形排列示意图；

图4为图2的A-A剖视图；

图5为本发明的单根微型桩的横向剖视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于微型桩群的滑坡防治方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1示出的基于微型桩群的滑坡防治方法包括：

S100、计算滑坡推力，确定微型桩的布置区域；

具体的，本发明可以采用现有规范中推荐的方法来计算滑坡推力，本发明不限制计算滑坡推力的具体实现方式。根据滑坡的具体特征确定微型桩群的布置区域，明确作用于微型桩群的滑坡推力大小。

S110、计算微型桩群中单根微型桩的抗剪力；

初步确定微型桩的桩径D及配筋量，则单根微型桩的抗剪力可以采用下述公式(1)来计算：

τ＝τ_sA_s+τ_cA_c 公式(1)

在上述公式(1)中，τ为单根微型桩的抗剪力；τ_s为微型桩中的纵向钢筋的抗剪强度；A_s为微型桩中所有纵向钢筋的横截面积；τ_c为微型桩中的混凝土的抗剪强度；A_c为微型桩桩身的横截面中混凝土的面积，且A_c＝A-A_s，A为微型桩的横截面积。

上述τ_s以及τ_c的取值可以根据实际采用的微型桩的原材料确定。

本发明也可以采用其它计算公式来确定单根微型桩的抗剪力，本发明不限制计算单根微型桩的抗剪力的具体实现方式。

S120、将上述计算出的抗剪力作为单根微型桩的抗滑力，并基于上述获取的滑坡推力设计微型桩群中微型桩的数量；

具体的，本实施例可以基于滑坡推力均匀地分布于微型桩群中的各根微型桩这一原理来设置微型桩群中微型桩的数量。

微型桩群所包含的微型桩的数量可以采用下述公式(2)计算确定：

n = \frac{KT L_{H}}{τ}

公式(2)

在上述公式(2)中，n为微型桩的数量，K为设计安全系数，T为微型桩设桩位置每延米的滑坡推力，L_H为垂直滑动方向的微型桩布设区域长度，τ为单根微型桩的抗剪力。本发明可以利用现有的多种滑坡推力的计算公式来获得上述的T，本发明不限制T的计算方式。

S130、根据上述计算出的微型桩数量设计微型桩群的行间距及列间距，确定微型桩的布桩位置；

具体的，根据预先确定的微型桩布置区域及总数量确定微型桩群的排数和列数，从而得出微型桩群的行间距及列间距。选定微型桩群的布设形式，可采用行列式或品字形的布设形式，然后最终确定微型桩的布桩位置。

S140、计算微型桩的桩长；

微型桩要穿过滑面嵌固于滑床中，桩长分滑体厚度和滑面下嵌固段长度两部分，只需计算嵌固段长度L_g。本实施例以微型桩不被拔出确定微型桩的嵌固段长度L_g，可以采用下述公式(3)和公式(4)计算确定：

L_{g} = \frac{K \times T \times L_{H}}{n \times π \times D \times q_{t}}

公式(3)

L_{g} = \frac{K \times T \times L_{H}}{n \times n_{1} \times π \times d \times ξ \times q_{s}}

公式(4)

在上述公式(3)和公式(4)中，L_g为微型桩嵌固段长度；K为设计安全系数；T为滑坡推力；L_H为垂直滑动方向的微型桩布设区域长度；n为微型桩数量；D为微型桩的桩径；d为微型桩中单根纵向钢筋的直径，n₁为微型桩中的纵向钢筋根数，ξ为在微型桩的配筋形式采用钢筋束且配筋根数为2根或2根以上时的界面粘结强度降低系数，ξ可以根据实际情况取0.6～1.0；q_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度，q_s为微型桩中的混凝土与钢筋间的粘结强度。

利用上述公式(3)和公式(4)可以计算出两个L_g，本实施例将计算出的两个Lg中的较大值确定为微型桩的嵌固段长度。

上述q_t、q_s的取值可以根据实际采用的微型桩的材料以及滑体的地质情况来确定。

本发明也可以采用其它方法来确定微型桩的嵌固段长度，如按嵌固段长度为桩长的1/3来确定，本发明不限制微型桩嵌固段长的具体实现方式。

S150、根据上述设计的布设参数采用地质钻孔装置为各微型桩钻孔，并在各布孔处设置微型桩，即微型桩施工。

需要说明的是，在为微型桩布孔过程中，如果出现缩径或者塌孔等现象，则可以在缩径或者塌孔处下套管，以便于微型桩的设置操作。下套管即，将套管下到产生缩径或者塌孔的土层深度。

另外需要说明的是，本实施例在进行钻孔和布设微型桩过程中，可以采用跳孔施工的方式，跳孔施工方式不但具有施工速度快的优点，还能够减少对滑体的扰动。跳孔施工的一个具体的例子，先针对一部分布桩点进行钻孔操作，然后，针对完工的孔进行布设微型桩的操作，之后，再针对一部分布桩点进行钻孔操作，并针对完工的孔进行布设微型桩的操作，依此类推，直到针对所有布桩点均进行了布设微型桩的操作。跳孔施工的另一个具体的例子，先针对一部分布桩点进行钻孔操作，然后，针对完工的孔进行布设微型桩的操作，在进行布设微型桩操作的同时，针对一部分布桩点进行钻孔操作，依此类推，直到针对所有布桩点均进行了布设微型桩的操作。本实施例不限制跳孔施工方式的具体实现方式。

本实施例通过采用地质钻孔装置进行微型桩成孔操作不但对滑体的扰动小，且施工方便，还具有安全度高等优点。

经过上述各操作后，本实施例在滑体中设置的微型桩群的局部可以如图2-4所示。图2示出的微型桩群中的各微型桩呈行列式的形式排列，图3示出的微型桩群中的各微型桩呈品字形(也可以称为梅花形)的形式排列。从图4示出的图2的A-A剖面图可以看出，各个微型桩2均插入滑体1中，并且各个微型桩2均穿过滑带3而插入滑床4中。

本实施例在微型桩孔中设置的微型桩的一个具体的例子如图5所示。从图5中可以看出，微型桩2注意包括：微型桩桩身混凝土5、6根纵向主钢筋6以及箍筋7，且纵向主钢筋6和箍筋7构成上述的钢筋笼。本实施例中的微型桩2的配筋可采用钢筋笼、钢筋束、钢管或者型钢等形式。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种基于微型桩群的滑坡防治方法，其特征在于，所述方法包括：

计算滑坡推力，确定微型桩的布置区域；

计算单根微型桩的抗剪力；

将所述抗剪力作为单根微型桩的抗滑力并基于所述滑坡推力设计微型桩群中所需微型桩的数量；

确定微型桩群的行间距和列间距及微型桩的布桩位置；

计算微型桩的嵌固段长度；

根据所述嵌固段长度在所述布桩位置设置微型桩；

所述计算单根微型桩的抗剪力包括：利用τ＝τ_sA_s+τ_cA_c计算单根微型桩的抗剪力；

其中，τ为单根微型桩的抗剪力；τ_s为微型桩中的纵向钢筋的抗剪强度；A_s为微型桩中所有纵向钢筋的横截面积；τ_c为微型桩中的混凝土的抗剪强度；A_c为微型桩桩身的横截面中混凝土的面积，且A_c=A-A_s，A为微型桩的横截面积。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

利用

计算获得所述微型桩的数量；

其中，n为微型桩的数量，T为垂直于微型桩方向每延米的剩余下滑力，L为微型桩在垂直滑动方向上的平均间距，τ为单根微型桩的抗剪强度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

利用

L_{g} = \frac{K \times T \times L_{H}}{n \times π \times D \times q_{t}}

和

L_{g} = \frac{K \times T {\times L}_{H}}{n \times n_{1} \times π \times d \times ξ \times q_{s}}

计算嵌固段长度Lg，将计算出的两个Lg中的较大值确定为微型桩的嵌固段长度；

其中，L_g为微型桩嵌固段长度；K为设计安全系数；T为滑坡推力；L_H为垂直滑动方向的微型桩布设区域长度；n为微型桩数量；D为微型桩的桩径；d为微型桩中单根纵向钢筋的直径，n₁为微型桩中的纵向钢筋根数，ξ为在微型桩的配筋形式采用钢筋束且配筋根数为2根或2根以上时的界面粘结强度降低系数，ξ取0.6～1.0；q_t为微型桩桩身混凝土与其桩周岩土体的粘结强度，q_s为微型桩中的混凝土与钢筋间的粘结强度。