[发明专利]基于土拱效应的路堑边坡预加固桩施工方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种基于土拱效应的路堑边坡预加固桩施工方法。

背景技术

随着边坡支挡结构的快速发展及多样化，工程实践中涌现出很多轻型支挡结构，如预加固桩间框架锚杆墙、加固桩间土钉墙等。但目前存在的问题是理论计算稍逊于工程实践，如预加固桩的桩间距如何确定。预加固桩的结构设计计算中，预加固桩设置在边坡平台，桩与桩之间能够形成土拱作用，起边坡整体稳定作用。桩间距是加固桩设计、施工时的一个重要指标，桩间距过大可能会造成抗滑作用失效，桩间距过小又易造成投资增加，所以合理的桩间距问题是一个重要的工程问题。目前在桩间距的设计施工中，一般不考虑桩间“土拱效应”，大多根据桩上作用的荷载，直接由桩承担而设计桩间距，因此按照常规计算则会产生很大浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于土拱效应的路堑边坡预加固桩施工方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于土拱效应的路堑边坡预加固桩施工方法，包括以下步骤：

（1）、在边坡坡面进行土石方填筑与开挖，平整坡面；

（2）、根据公式

计算桩间距；

（3）、根据确定的桩间距在边坡坡体的最下一级边坡平台沿边坡长度方向均匀间隔设置预加固桩；

（4）、预加固桩施工好后，在边坡坡体表面均匀间隔钻孔，将制作好的锚杆插于边坡上钻好的孔内，并向插有锚杆的孔内注浆，形成锚杆墙墙体；

（5）、在锚杆墙墙体表面铺设绿色防护层。

上式中：δ为桩侧与周围土体之间的摩擦角；c_w为桩侧表面与桩周土体之间的单位粘着力；c为土体粘聚力；φ为土体内摩擦角；q为桩后土体下滑力；b为桩的宽度；r为土拱高度；S为桩间距。

进一步地，所述步骤中（3）中预加固桩为钢筋混凝土矩形桩，截面尺寸为1.75×3.0m。

进一步地，所述步骤（4）中锚杆间距为3-5m，向下倾斜，与水平面的夹角为15°-25°。

进一步地，所述步骤（5）之前在锚杆墙墙体表面设置由混凝土构成的网格状框架，框架的宽度为3-5m。

更进一步地，所述绿色防护层位于框架的网格内，绿色防护层为挂网喷厚层基材或三维生态袋。

本发明路堑边坡采用预加固桩施工时，鉴于预加固桩能在桩间形成“土拱效应”，以限制桩间土体的滑出，并将桩后坡体压力传递到两侧桩上，因此充分考虑土拱效应，按相邻两桩间土拱形状为对称轴在跨中的抛物线形，以此来计算相邻两预加固桩的间距，计算结果较精确，施工时能够节省工程投资。该施工方案充分考虑了桩与桩间结构物的相互作用，即到达了安全的目标，又能节省材料。该施工方案提高了铁路路堑边坡的轻型支挡结构设计精度和施工方法，填补了复合支挡结构的计算理论和施工实践。

附图说明

图1为本发明桩间土拱效应示意图。

图2为平面应变状态下的土拱模型。

图3为本发明桩间土拱简化计算模型。

图4为本发明桩两侧土拱交汇处的受压区示意图。

图5为本发明施工状态的结构示意图。

图6为本发明的纵向断面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

本发明的基于土拱效应的路堑边坡预加固桩施工方法，包括以下步骤：

首先在坡面进行土石方填筑与开挖，平整坡面；

然后通过考虑预加固桩1间的土拱效应计算桩间距。由于桩与桩间土体的相互作用以及桩间土体与桩后土体抗剪能力的发挥而在土体中形成土拱2，即形成土拱效应，以限制桩间土体的滑出，并将桩后坡体压力传递到两侧桩上，此时相邻的两桩起到了拱脚的作用，桩间土拱效应示意简图如图1所示。在考虑桩间土拱效应而计算桩间距时作如下假定：1、相邻两桩间土拱形状为对称轴在跨中的抛物线形，并且相邻两桩间的土拱主要在桩间后侧坡体中形成；2、不计土拱自重，同时不详细考虑桩后土拱效应由上(桩顶处)而下逐渐减弱的情况，而是整体上以桩顶处土拱的形式均匀分布来简化分析，把土拱问题近似简化为沿桩长方向的平面应变问题。如图2-4所示，图中x、y、z为坐标轴方向，桩宽为b，拱圈厚度为t，拱高(跨中剥落度)为r，A为土拱跨中截面，B为土拱后缘，C为土拱前缘。

以下是考虑桩间土拱效应的桩间距的确定方法：

假设拱轴线为抛物线，可以得到合理拱轴线（抛物线）方程为：