一種具有排水及抗滑作用的碎石?變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)及其施工方法與流程

本發(fā)明涉及巖土支擋結(jié)構(gòu)及邊坡治理領(lǐng)域，特別涉及一種邊坡支護(hù)用復(fù)合結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中滑坡災(zāi)害是最主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。降雨及庫(kù)水位變化等與地下水相關(guān)的因素是滑坡災(zāi)害的主要誘因之一。大約70％的滑坡災(zāi)害均與降雨及地下水活動(dòng)相關(guān)。另外，我國(guó)普遍存在一類地下水活動(dòng)對(duì)其影響十分顯著的滑坡類型，即平推式滑坡。如2004四川省達(dá)州市宣漢縣大滑坡和非常著名的三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州和平廣場(chǎng)滑坡群均為平推式滑坡。為防止地下水滲流相關(guān)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害，排水及抗滑措施是最為主要的防治對(duì)策。

現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土抗滑樁不具有排水功能且在一定程度上減少了坡體內(nèi)部水的滲流通道。一些新型的空心樁，雖然同時(shí)考慮了樁體的排水和抗滑，但將樁制作中空明顯減弱樁本身的抗剪和抗彎能力。因此，現(xiàn)有的滑坡治理工程中的抗滑樁：要么排水性能較好但樁的剪切及彎曲強(qiáng)度減弱；要么保證了樁的強(qiáng)度要求，但沒(méi)有排水效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)及其施工方法，在保證較好的抗彎抗剪性能的條件下，保證良好的集水排水作用，提高邊坡的穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括：植入滑坡體內(nèi)的鋼筋混凝土變截面樁。

所述鋼筋混凝土變截面樁包括小截面樁和大截面樁。所述大截面樁設(shè)置于小截面樁的底部。所述小截面樁和大截面樁為一個(gè)整體。

所述大截面樁穿過(guò)滑動(dòng)面后，嵌入下方的穩(wěn)定基巖中。所述大截面樁內(nèi)預(yù)留有若干個(gè)豎向泄水孔。

所述小截面樁樁周外側(cè)圍裹有外圍碎石集-排水圈。所述外圍碎石集-排水圈包括碎石層和反濾層。

所述反濾層設(shè)置于大截面樁上方。所述泄水孔連通反濾層的下表面和大截面樁的下表面。所述反濾層外圍包覆有土工布。

所述碎石層設(shè)置于反濾層上方。所述碎石層采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，每層厚度不超過(guò)500mm。碎石最大粒徑為a，其中a≤200mm。所述碎石層頂面低于小截面樁樁頂200mm～300mm。

所述碎石層的上方還具有粘土層。所述粘土層采用粘土壓實(shí)填充至樁頂與地表平整。

所述鋼筋混凝土變截面樁的樁底鋪設(shè)有碎石排水墊層。所述碎石排水墊層采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，厚度為50～100mm?；麦w內(nèi)匯集的地下水通過(guò)泄水孔滲入到碎石排水墊層，之后到達(dá)透水層排出。

進(jìn)一步，所述大截面樁頂部高出滑動(dòng)面的高度為b，嵌入穩(wěn)定基巖中的深度為c。其中，c≥3m，b≥1/3c。所述小截面樁和大截面樁均為圓樁。所述小截面樁和大截面樁的樁徑比為m，其中1/2＜m＜2/3。

進(jìn)一步，當(dāng)鋼筋混凝土變截面樁的樁底穿過(guò)穩(wěn)定基巖未達(dá)到透水層時(shí)，碎石排水墊層底部還具有若干個(gè)導(dǎo)水孔。所述導(dǎo)水孔穿過(guò)裂隙巖體到達(dá)透水層。所述導(dǎo)水孔直徑為d，其中d≥100mm。

進(jìn)一步，所述小截面樁和大截面樁均為方樁。所述小截面樁和大截面樁的最大邊長(zhǎng)比為n，其中1/2＜n＜2/3。

進(jìn)一步，所述碎石排水墊層包括粗砂墊層和碎石墊層。

進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土變截面樁內(nèi)具有樁體主筋和樁體螺旋箍筋。所述樁體主筋和樁體螺旋箍筋共同構(gòu)成鋼筋籠。

進(jìn)一步，所述反濾層分為3層，從上到下依次為細(xì)沙層、中粗沙層和礫石層。

本發(fā)明還公開(kāi)一種關(guān)于上述的具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

1)預(yù)制鋼筋混凝土變截面樁。

2)根據(jù)地質(zhì)條件，開(kāi)挖樁孔至設(shè)計(jì)深度。所述樁孔的截面尺寸大于大截面樁的截面尺寸。

3)在樁孔底部鋪設(shè)碎石排水墊層。

4)起吊鋼筋混凝土變截面樁，對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)整鋼筋混凝土變截面樁的垂直度，然后將鋼筋混凝土變截面樁放入樁孔內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5)樁孔設(shè)計(jì)位置圍裹土工布，分層施作反濾層。

6)分層充填并壓實(shí)碎石層至設(shè)計(jì)高度。

7)在碎石層上覆蓋粘土層至與地表平整。

進(jìn)一步，步驟3)中，在鋪設(shè)樁底碎石墊層之前，在樁底還鉆設(shè)有導(dǎo)水孔。

本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的：

A.外圍碎石集-排水圈減弱了地下水對(duì)滑坡體的影響，減小了滑坡體內(nèi)動(dòng)水壓力，提高了坡體的穩(wěn)定性；

B.鋼筋混凝土變截面樁的抗剪、抗彎強(qiáng)度大，有效提高了邊坡抗滑力；

C.降低了邊坡治理工程施工成本，加快了施工進(jìn)度。

附圖說(shuō)明

圖1為碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖Ⅰ；

圖2為鋼筋混凝土變截面樁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為A-A截面圖；

圖4為B-B截面圖；

圖5為碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖Ⅱ；

圖6為M局部放大圖；

圖7為C-C截面圖。

圖中：鋼筋混凝土變截面樁1、小截面樁101、大截面樁102、泄水孔1021、鋼筋籠103、外圍碎石集-排水圈5、碎石層501、反濾層502、細(xì)沙層5021、中粗沙層5022、礫石層5023、土工布6、碎石排水墊層8、粗砂墊層801、碎石墊層802、導(dǎo)水孔10、滑坡體11、滑動(dòng)面12、穩(wěn)定基巖13、透水層14、粘土層15。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例公開(kāi)一種具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括：植入滑坡體11內(nèi)的鋼筋混凝土變截面樁1。

參見(jiàn)圖2，所述鋼筋混凝土變截面樁1包括小截面樁101和大截面樁102。所述大截面樁102設(shè)置于小截面樁101的底部。所述小截面樁101和大截面樁102為一個(gè)整體。所述鋼筋混凝土變截面樁1內(nèi)具有樁體主筋1031和樁體螺旋箍筋1032。所述樁體主筋1031和樁體螺旋箍筋1032共同構(gòu)成鋼筋籠103。

參見(jiàn)圖1、圖3和圖4，所述小截面樁101和大截面樁102均為圓樁。所述小截面樁101和大截面樁102的樁徑比為m，其中1/2＜m＜2/3。

參見(jiàn)圖1和圖4，所述大截面樁102穿過(guò)滑動(dòng)面12后，嵌入下方的穩(wěn)定基巖13中，嵌入深度滿足邊坡抗滑穩(wěn)定性要求。所述大截面樁102的樁底穿過(guò)穩(wěn)定基巖透水層。所述大截面樁102頂部高出滑動(dòng)面12的高度為b，嵌入穩(wěn)定基巖13中的深度為c。其中，c≥3m，b≥1/3c。所述大截面樁102上表面預(yù)留有4個(gè)豎向泄水孔1021。所述泄水孔1021的直徑和數(shù)目滿足樁身抗剪強(qiáng)度及排水能力的要求。

參見(jiàn)圖1和圖3，所述小截面樁101樁周外側(cè)圍裹有外圍碎石集-排水圈5。所述外圍碎石集-排水圈5包括碎石層501和反濾層502。

所述反濾層502設(shè)置于大截面樁102上方。所述反濾層502的下表面與大截面樁102的上表面緊貼。所述泄水孔1021連通反濾層502的下表面和大截面樁102的下表面。所述反濾層502的外圍包覆有土工布6，防止水平向滲流造成泄水孔1021堵塞。

所述碎石層501設(shè)置于反濾層502上方。所述碎石層501的下表面與反濾層502的上表面緊貼。所述碎石層501采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，每層厚度不超過(guò)500mm。碎石最大粒徑為a，其中a≤200mm。所述碎石層501頂面低于小截面樁101樁頂200mm～300mm。

參見(jiàn)圖1，所述碎石層501的上方還具有粘土層15。所述粘土層15采用隔水性能好的粘土壓實(shí)填充至樁頂與地表平整。

所述鋼筋混凝土變截面樁1的樁底還鋪設(shè)有碎石排水墊層8。所述碎石排水墊層8采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，厚度為50～100mm。所述碎石排水墊層8所用碎石料的最大粒徑為e，其中e≤2/3d。滑坡體11內(nèi)匯集的地下水通過(guò)泄水孔1021滲入到碎石排水墊層8，之后到達(dá)透水層14排出。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例公開(kāi)一種具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括：植入滑坡體11內(nèi)的鋼筋混凝土變截面樁1。

所述鋼筋混凝土變截面樁1包括小截面樁101和大截面樁102。所述大截面樁102設(shè)置于小截面樁101的底部。所述小截面樁101和大截面樁102為一個(gè)整體。所述鋼筋混凝土變截面樁1內(nèi)具有樁體主筋1031和樁體螺旋箍筋1032。所述樁體主筋1031和樁體螺旋箍筋1032共同構(gòu)成鋼筋籠103。

參見(jiàn)圖5和圖6，所述大截面樁102穿過(guò)滑動(dòng)面12后，嵌入下方的穩(wěn)定基巖13中，嵌入深度滿足邊坡抗滑穩(wěn)定性要求。所述大截面樁102的樁底未穿過(guò)穩(wěn)定基巖透水層。所述大截面樁102頂部高出滑動(dòng)面12的高度為b，嵌入穩(wěn)定基巖13中的深度為c。其中，c≥3m，b≥1/3c。所述大截面樁102上表面預(yù)留有4個(gè)豎向泄水孔1021。所述泄水孔1021的直徑和數(shù)目滿足樁身抗剪強(qiáng)度及排水能力的要求。

參見(jiàn)圖7，所述小截面樁101和大截面樁102均為方樁。所述小截面樁101和大截面樁102的最大邊長(zhǎng)比為n，其中1/2＜n＜2/3。

參見(jiàn)圖6，所述小截面樁101樁周外側(cè)圍裹有外圍碎石集-排水圈5。所述外圍碎石集-排水圈5包括碎石層501和反濾層502。

所述反濾層502設(shè)置于大截面樁102上方。所述反濾層502的下表面與大截面樁102的上表面緊貼。所述泄水孔1021連通反濾層502的下表面和大截面樁102的下表面。所述反濾層502的外圍包覆有土工布6，防止水平向滲流造成泄水孔堵塞1021。根據(jù)實(shí)際工程中被保護(hù)土的Cu值確定，所述反濾層502分為3層，從上到下依次為細(xì)沙層5021、中粗沙層5022和礫石層5023。所述礫石層5023所使用碎石料的最大粒徑為f,其中f≤2/3d。

所述碎石層501設(shè)置于反濾層502上方。所述碎石層501的下表面與反濾層502的上表面緊貼。所述碎石層501采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，每層厚度不超過(guò)500mm。碎石最大粒徑為a，其中a≤200mm。所述碎石層501低于小截面樁101樁頂200mm～300mm。

所述碎石層501的上方還具有粘土層15。所述粘土層15采用隔水性能好的粘土壓實(shí)填充至樁頂與地表平整。

所述鋼筋混凝土變截面樁1的樁底還鋪設(shè)有碎石排水墊層8。所述碎石排水墊層8采用級(jí)配均勻的碎石料分層填充，厚度為50～100mm。所述碎石排水墊層8包括粗砂墊層801和碎石墊層802。所述碎石排水墊層8所用碎石料的最大粒徑為e，其中e≤2/3d。

碎石排水墊層8底部還具有4個(gè)導(dǎo)水孔10。所述導(dǎo)水孔10穿過(guò)裂隙巖體到達(dá)透水層。所述導(dǎo)水孔10直徑為d，其中d≥100mm?；麦w11內(nèi)匯集的地下水通過(guò)泄水孔1021滲入碎石排水墊層8，并通過(guò)導(dǎo)水孔10導(dǎo)入透水的裂隙巖體層排出。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例公開(kāi)一種關(guān)于實(shí)施例1所述具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

1)預(yù)制鋼筋混凝土變截面樁1。

2)根據(jù)地質(zhì)條件，開(kāi)挖樁孔至設(shè)計(jì)深度。所述樁孔的直徑為x,大截面樁102的直徑為y。其中，x-y＝20～50mm。

3)在樁孔底部鋪設(shè)碎石排水墊層8。

4)起吊鋼筋混凝土變截面樁1，對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)整鋼筋混凝土變截面樁1的垂直度，然后將鋼筋混凝土變截面樁1放入樁孔內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5)樁孔設(shè)計(jì)位置圍裹土工布6，分層施作反濾層502。

6)分層充填并壓實(shí)碎石層501至設(shè)計(jì)高度。

7)在碎石層501上覆蓋粘土層15至與地表平整。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例公開(kāi)一種關(guān)于實(shí)施例2所述具有排水及抗滑作用的碎石-變截面樁復(fù)合結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

1)預(yù)制鋼筋混凝土變截面樁1。

2)根據(jù)地質(zhì)條件，開(kāi)挖樁孔至設(shè)計(jì)深度。所述樁孔的最大邊長(zhǎng)為p，大截面樁102的最大邊長(zhǎng)為q。其中，p-q＝20～50mm。

3)在鉆孔底部鉆設(shè)導(dǎo)水孔10，之后鋪設(shè)碎石排水墊層8。

4)起吊鋼筋混凝土變截面樁1，對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)整鋼筋混凝土變截面樁1的垂直度，然后將鋼筋混凝土變截面樁1放入樁孔內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5)樁孔設(shè)計(jì)位置圍裹土工布6，分層施作反濾層502。

6)分層充填并壓實(shí)碎石層501至設(shè)計(jì)高度。

7)在碎石層501上覆蓋粘土層15至與地表平整。