專利名稱：用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于建筑、交通、水利、礦山等工程領(lǐng)域中軟弱土邊坡和軟基填方工程中的抗滑加固處理的水泥土長墻連拱構(gòu)造。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在各類基本建設(shè)領(lǐng)域，抗滑樁作為滑坡治理的主要手段。水泥土樁復(fù)合地基方法常常被用于軟土地基上填方工程的地基加固處理，但是插入硬土層的水泥土樁在地基土層中存在懸臂效應(yīng)而容易產(chǎn)生彎折，極大地削弱其抗滑能力并降低工程可靠性。某些情況下也會(huì)用到混凝土樁，形式多樣。例如臂式單樁、排架樁、錨樁。但是懸臂樁須一次消耗不少鋼材，且懸臂樁穩(wěn)定性差，因懸臂樁是依靠插入地層足夠的深度來保持穩(wěn)定的，其入土深度和承受的最大彎矩隨開挖深度的增加而增大，當(dāng)開挖深度大時(shí)，其入土深度和厚度都要加大，往往在經(jīng)濟(jì)上不合算；排架樁只有在前后排樁間距不大和荷載較小時(shí)才具有一定的嵌固作用。且由于上端形成鉸接，它的上端不能有效的抵抗彎矩，在下端的嵌固條件不能充分滿足時(shí)就容易失穩(wěn)，這樣和懸臂樁相比它的嵌固深度不能減小，抗傾覆能力亦不能明顯提高；錨拉樁須挖一層土做一層錨桿，造成施工交叉，工期也相應(yīng)加長，同時(shí)在軟弱土層、 大卵石地層或周圍場地狹窄不允許做錨桿時(shí)則受到限制。大于50%的土層中，由于其高塑性會(huì)引起錨桿的明顯蠕變，故不能長久地保持恒定的錨固力；另外，在相對密度小于0.3的土層中，錨固段單位面積上的摩阻力極低，難以提供較大的錨固力，因而這種方式的應(yīng)用受到某些地質(zhì)條件的限制。目前，新興了拱形組合結(jié)構(gòu)抗滑樁。其中一種形式是鎖口梁連接成品字型，并在平面上布置成弧形，拱的兩端間設(shè)置拉桿來抵消與滑坡滑動(dòng)方向垂直的水平推力，使其成為帶拉桿的拱形。拉桿的兩端和鎖口梁在同一個(gè)水平面上，這樣拱形單元組合抗滑樁就變成了一個(gè)整體。另一種形式是采用水泥攪拌樁搭接而成拱圈，拱腳采用混凝土灌注樁。這兩種形式都是采用拱形結(jié)構(gòu)承受水平推力，然后把水平推力傳遞給拱腳，但耗費(fèi)不少鋼材或者混凝土，不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在不增加施工費(fèi)用的條件下，用于邊坡抗滑加固、同時(shí)抗?jié)B、截滲功能的水泥土長墻連拱構(gòu)造。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，包括N個(gè)并排設(shè)置的止滑墻，所述N為不小于2的自然數(shù)，止滑墻的長度為5-20m，高度為5-18m ；每兩個(gè)相鄰的止滑墻之間均設(shè)有弧形墻，且弧形墻的兩側(cè)端分別與相鄰的兩個(gè)止滑墻咬合連接，相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間距離為4-8m ；弧形墻的水平截面呈圓弧形，圓弧形圓心角為30° 180°，弧形墻跨度與相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間距離等長， 弧形墻的高度與止滑墻的高度相等。止滑墻為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm?；⌒螇楦蓢姅嚢铇痘驖駠姅嚢铇兑Ш隙?，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm。相鄰的兩個(gè)止滑墻之間設(shè)有橫向折線聯(lián)系墻，所述橫向折線聯(lián)系墻為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm。本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造的工作機(jī)制是采用嵌入坡體或軟土地基中的長墻連拱穿越最危險(xiǎn)滑面，將該構(gòu)造設(shè)置在邊坡中影響邊坡整體穩(wěn)定性軟土層內(nèi)a、弧形墻通過拱形作用將提體一部分拱外水平推力(土壓力)傳遞到水泥土長墻，另一部分水平推力直接傳遞到拱內(nèi)土體中(拱內(nèi)土體主要為軟土)；b、水泥土長墻連拱構(gòu)造通過側(cè)壁摩擦力將一部分水平推力傳遞到墻內(nèi)土體；C、拱內(nèi)土體將其承受的水平推力傳遞到下部硬土層和外側(cè)土體中；d、水泥土長墻連拱構(gòu)造插入硬土層部分主要通過側(cè)壁和墻底將一部分水平推力傳遞至下部硬土層。該構(gòu)造能夠充分發(fā)揮水泥土抗壓和抗剪性能，避免出現(xiàn)樁身拉應(yīng)力。與梅花形布置攪拌樁復(fù)合地基處理方法相比較，在不增加地基處理費(fèi)用的條件下，其抗滑能力可得到大大提高。本發(fā)明成果具有重要的理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的水泥土長墻連拱構(gòu)造型式，在不增加處理費(fèi)用的條件下具有更好的抗滑能力，同時(shí)用于結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力分布合理而提高了工程可靠性。同時(shí)，連拱構(gòu)造還具有良好的防滲能力，對于擋水提壩來說能夠發(fā)揮其抗?jié)B、截滲作用。


圖1、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造的結(jié)構(gòu)平面示意圖。圖2、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造的結(jié)構(gòu)立面示意圖。圖3、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造中包括橫向折線聯(lián)系墻的結(jié)構(gòu)平面示意圖。圖4、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造的攪拌樁搭接示意圖。圖5、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造設(shè)置在邊坡中的剖面示意圖。圖6、本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造設(shè)置在邊坡中的平面示意圖。圖7、三角水平力分布模式建立簡化論證模型圖。圖中1為止滑墻，2為弧形墻，3為橫向折線聯(lián)系墻、4為攪拌樁的搭接，5為水泥土長墻連拱構(gòu)造，6為坡面，7為坡頂，8為坡底，R為弧形墻拱高，L為止滑墻長度，D為弧形墻跨度也即相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間距離，L1為橫向折線聯(lián)系墻在止滑墻方向的水平投影距離，L2為止滑墻端到橫向折線聯(lián)系墻端的距離，Ψ為橫向折線聯(lián)系墻與弧形墻跨度方向的夾角，c為攪拌樁的搭接長度，d為攪拌樁直徑，Al為邊坡的中軟土層，A2為邊坡中的軟弱土層，A3為邊坡中的中硬土層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1-3所示，本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造，包括N個(gè)并排設(shè)置的止滑墻1，所述 N為不小于2的自然數(shù)，止滑墻1的長度為5-20m，高度為5_18m ；每兩個(gè)相鄰的止滑墻1之間均設(shè)有弧形墻2，且弧形墻2的兩側(cè)端分別與相鄰的兩個(gè)止滑墻1咬合連接，相鄰的兩個(gè)止滑墻1中心線之間距離為4-8m ；弧形墻2的水平截面呈圓弧形，圓弧形圓心角為30° 180°，弧形墻跨度與相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間間距相等，弧形墻2的高度與止滑墻1 的高度相等。 止滑墻1為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm?；⌒螇?為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm。如圖3所示，相鄰的兩個(gè)止滑墻1之間還可以設(shè)有橫向折線聯(lián)系墻3，橫向折線聯(lián)系墻3與弧形墻1跨度方向的夾角Ψ為30° 60°。橫向折線聯(lián)系墻3為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm。實(shí)施例2本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造型式如圖1、圖2和圖3所示，構(gòu)造主要包括弧形墻2和止滑墻1?；⌒螇?水平截面呈圓心角可以為30° 180°的圓弧形，優(yōu)選180°的圓弧形，這個(gè)弧度的弧形墻的傳力效果最好且便于施工，止滑墻1和弧形墻2都是由干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm。本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造的攪拌樁搭接如圖4，攪拌樁搭接長度不小于200mm ；每兩個(gè)相鄰的止滑墻1之間均設(shè)有一個(gè)弧形墻2，且兩個(gè)止滑墻1上端與弧形墻2的兩側(cè)端咬合連接。單體構(gòu)造幾何布置應(yīng)根據(jù)工程條件優(yōu)化選擇，弧形墻跨度(即相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間間距)一般可選擇 4m 8m，止滑墻1的長度為5_20m，高度為5_18m ；弧形墻2拱高通過弧形墻跨度與弧形墻2 圓心角計(jì)算得到，弧形墻2的高度與止滑墻的高度相等。根據(jù)工程情況考慮擴(kuò)展構(gòu)造型式 a、可選擇增加橫向折線聯(lián)系墻，以協(xié)調(diào)拱墻內(nèi)部土體應(yīng)力、變形和提高整體性，橫向折線聯(lián)系墻為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于 200mm;橫向折線聯(lián)系墻與弧形墻跨度方向的夾角Ψ為30° 60°本發(fā)明的水泥土長墻連拱構(gòu)造在邊坡中的設(shè)置如圖5、6所示，在軟弱土地基的邊坡中，當(dāng)抗滑穩(wěn)定性不能滿足要求時(shí)，在軟弱土層中設(shè)置水泥土長墻連拱構(gòu)造。該構(gòu)造需穿越邊坡軟弱土層最危險(xiǎn)滑弧，并插入到硬土層中。該構(gòu)造使軟弱土層所受到的較大部分力傳遞到硬土層中，從而達(dá)到抗滑加固邊坡的作用。該構(gòu)造在軟硬土層要連續(xù)設(shè)置，插入到硬土層的高度不能少于lm。實(shí)施例3本發(fā)明構(gòu)造實(shí)施布置如下水泥土長墻連拱構(gòu)造通過連續(xù)多跨長墻連拱構(gòu)造將土坡下滑力產(chǎn)生的水平推力傳遞到下部土層中，從而極大地提高土坡的抗滑穩(wěn)定性。水泥土長墻連拱構(gòu)造適用于地基的天然強(qiáng)度不足的土坡和填方工程。設(shè)置在地基穩(wěn)定性較差軟弱土中，如淤泥和淤泥質(zhì)土， 松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，特征值小于130的填土，流塑黃土。中軟土 稍密的礫、粗中砂，除松散外的細(xì)粉砂，特征值小于150的粘性土和粉土，特征值大于130的填土， 可塑新黃土。水泥土長墻連拱構(gòu)造弧形墻凸向朝著土坡坡頂方向設(shè)置并與長墻相連接形成拱構(gòu)造，長墻垂直于土坡邊線，沿深度方向的布置范圍一般宜選擇土坡坡中至坡底范圍內(nèi)以發(fā)揮最佳效果，長墻連拱構(gòu)造需穿越地基軟弱土層及最危險(xiǎn)滑弧，插入到中硬土層的深度不能少于lm。中硬土層中密、稍密的碎石土，密實(shí)、中密的礫、粗中砂，承載力特征值大于 150的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土。具體布置情況及尺寸應(yīng)在土坡穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)上，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)化確定。其他補(bǔ)充在施工流程里。
本發(fā)明構(gòu)造施工流程如下1.整平施工場地，清除拱墻位置處地上、地下一切障礙物，場地低洼處用黏性土料 回填夯實(shí)。2.測出場地高程，計(jì)算好設(shè)計(jì)樁頂、設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。成樁前量好鉆桿長度，并在樁 架上做好標(biāo)記，包括每米刻度(用油漆做好標(biāo)記)，開始噴漿位置及最終深度的標(biāo)記，3.深層攪拌機(jī)定位ヰ預(yù)攪下沉ヰ配制水泥漿(或砂漿)ヰ噴漿攪拌、提升ヰ重復(fù) 攪拌下沉ヰ重復(fù)攪拌提升直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高ヰ關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗ヰ移至下ー根樁、重復(fù)以
上エ序。4.用單軸或多軸深層攪拌機(jī)在土層中將樁相互搭接，連續(xù)成樁墻，形成具有一定 強(qiáng)度和整體結(jié)構(gòu)性的水泥土長墻和弧形墻，弧形墻背向坡頂方向，以維持邊坡土體的穩(wěn)定， 且必須保證攪拌樁相互搭接200mm以上.5.經(jīng)過2 3個(gè)月后，水泥土的強(qiáng)度將達(dá)到0. 5 lMPa(5kg/cm2 lOkg/cm2)以 上。實(shí)施例4水泥土攪拌樁單樁和水泥土攪拌樁長墻連拱構(gòu)造抗滑方案對比論證眾所周知，軟弱土地基邊坡整體抗滑穩(wěn)定最危險(xiǎn)滑弧為深大滑弧，當(dāng)軟土層的下 臥層為硬土層時(shí)，最危險(xiǎn)滑弧底部一般與軟硬土層交界面相切從而形成多段曲線滑弧。當(dāng) 單樁抗滑樁承受雙側(cè)不平衡土壓力作用時(shí)，軟硬土層交界面樁體抗剪而發(fā)揮抗滑能力。抗 滑樁樁體呈懸臂變形特征。本研究選擇三角水平力分布模式建立簡化論證模型，見圖7。不平衡土壓力分布模式采用最小彎矩效應(yīng)的三角形分布最大分布カ為p，則最大彎矩
權(quán)利要求
1.一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，其特征在于包括N個(gè)并排設(shè)置的止滑墻(1 )，所述N為不小于2的自然數(shù)，止滑墻(1)的長度為5 20m，高度為5 18m ；每兩個(gè)相鄰的止滑墻(1)之間均設(shè)有弧形墻(2)，且弧形墻(2)的兩側(cè)端分別與相鄰的兩個(gè)止滑墻 (1)咬合連接，相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間距離為4 8m ；弧形墻(2)的水平截面呈圓弧形，圓弧形圓心角為30° 180°，弧形墻跨度與相鄰的兩個(gè)止滑墻中心線之間距離等長， 弧形墻(2)的高度與止滑墻(1)的高度相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，其特征在于所述止滑墻(1)為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于 200mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，其特征在于所述弧形墻(2)為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于 200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，其特征在于所述相鄰的兩個(gè)止滑墻(1)之間設(shè)有橫向折線聯(lián)系墻(3)，所述橫向折線聯(lián)系墻(3)為干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成，攪拌樁直徑為500 1000mm，搭接長度不小于200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，其特征在于所述橫向折線聯(lián)系墻(3)與弧形墻跨度方向的夾角Ψ為30° 60°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構(gòu)造，該構(gòu)造型式抗滑能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，非常適用于建筑、交通、水利、礦山等工程領(lǐng)域中軟弱土邊坡和軟基填方工程中的抗滑加固處理。長墻連拱構(gòu)造包括弧形墻和止滑墻兩個(gè)部分，止滑墻和弧形墻都是由干噴攪拌樁或濕噴攪拌樁咬合而成。其工作機(jī)制是采用嵌入坡體或軟土地基中的長墻連拱穿越最危險(xiǎn)滑面，由攪拌樁弧形墻擋土，攪拌樁弧形墻將水平推力傳遞至攪拌樁止滑墻，攪拌樁止滑墻最終將水平推力傳遞至下部土層上。該構(gòu)造能夠充分發(fā)揮水泥土抗壓和抗剪性能，避免出現(xiàn)樁身拉應(yīng)力。
文檔編號E02D5/46GK102444133SQ20111027968
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者張福海, 徐惠兒, 李守德, 李琴琴, 田正宏 申請人:河海大學(xué)