一种加固堆渣体边坡的微型桩支护布置结构的制作方法

1.本发明涉及一种加固堆渣体边坡的微型桩支护布置结构，属于堆渣体边坡支护技术领域。


背景技术：

2.随着目前各工程领域基础建设工程的逐步发展，常受工程建设场地地理环境的限制，为了施工场地或构筑建筑物的需要，常需回填开挖的渣料等土石方，形成填方堆渣体边坡。为提高此类边坡基础承载力或安全系数，通常采用抗滑挡墙进行治理，但由于挡墙开挖基础需嵌入稳定地层，通常会导致埋置深度较大，一方面造成土石方工程量无法控制，另一方面也容易造成基础失稳滑塌，不仅在经济上造价较高，而且在边坡稳定性上存在较大的安全隐患。
3.根据对堆渣体的宏观认识，结合野外勘探及室内试验，如果堆渣体边坡不采取任何措施即满足水利或建筑边坡的稳定要求往往是非常困难的，一般需采取相应工程措施进行加固处理。根据堆渣体边坡的特点，堆渣体本身的孔隙率较高，易于进行固结灌浆，现常采用的加固措施为在边坡和堆渣体中设置钢管桩，钢管桩为采用钻孔、强配筋和压力注浆施工工艺形成的灌注桩。每隔一定距离布置一根钢管桩，可形成钢管桩群，形成群桩效应，对堆渣体可以起到非常好的固结效果。根据工程实践经验可知，堆渣体本身的稳定主要受其自身的力学参数——内摩擦角和粘聚力控制，而粘聚力对边坡稳定系数的影响非常大。对于天然堆渣体其粘聚力往往很低，因此提高堆渣体本身的粘聚力参数非常关键。如图1和图2所示，现有技术中常规的方法是采用垂直于堆渣体顶面竖向布置钢管桩群，或者在堆渣体侧面沿水平向布置钢管桩群。但考虑到对堆渣体的扰动，采用上述方式实施时，钢管桩只能采用桩径小于400mm、长细比大于30的微型桩，该方法受限于钢管桩本身体积不大的限制，导致对边坡的固结范围不大，而且对边坡滑动面上抗剪力的提供并未发挥桩体本身最大的能力。此外，采用上述方式实施时，通常采用的是旋挖桩加固边坡的施工方案，先用钻机钻孔至岩层一定深度，之后插入钢管，最后采用一定压力的浆液(水泥浆或砂浆)对钢管进行注浆，固结堆渣体及相应岩土体，该施工方案往往对堆渣体扰动较大，且需要的施工场地较大，施工期间极易发生边坡垮塌风险。
4.专利公布号为cn107975050a的文献中还公开了另外一种采用钢管桩使堆渣体稳定的方法，其主要步骤如下：在堆渣过程中分层布置穿过滑动渣体深入到稳定渣体的、侧面带有多个灌浆孔的、间距2.0～2.5m的多个水平钢管，每层钢管之间连接有固定各钢管的铅丝网；钢管的外端位于滑动渣体外面；渣体填筑完成后，再用灌浆机通过灌浆管对钢管进行灌浆；灌浆完成后，对钢管进行封堵。堆渣体为工程弃渣、尾矿渣或热电厂灰渣。钢管和铅丝网要先于上层渣体进行铺设。钢管上灌浆孔的方向平行于铅丝网，钢管要插入到稳定渣体中1～1.5m。该方法的重点在于渣体填筑时预先通过铅丝网固定钢管、渣体填筑完成后再灌浆，但是其施工过程中分层铺设钢管，导致每层均需固定操作，程序繁琐；而且钢管同样采用水平布置的方式，钢管与滑动面呈小角度相交，不太利于桩体本身阻滑作用的发挥，并未
发挥材料的最大效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述现有背景技术中存在的不足之处，提供一种加固堆渣体边坡的微型桩支护布置结构，不仅可以极大减小施工平台，而且可以极大增加堆渣体及边坡相应岩土体的固结灌浆范围，提高堆渣体边坡的稳定性。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种加固堆渣体边坡的微型桩支护布置结构，包括边坡、堆渣体以及钢管桩，堆渣体设于边坡的坡面上，堆渣体的顶面或侧面设置有多个钢管桩，钢管桩的内端伸入边坡内，钢管桩的外端从堆渣体的顶面或侧面伸出，沿着边坡长度方向间隔设置的多个钢管桩为一排，钢管桩设置有多排，相邻两排的钢管桩在其内端的排间距设定为间距a，相邻两排的钢管桩在其外端的排间距设定为间距b，间距a大于间距b。
7.进一步的是：当钢管桩的外端从堆渣体的顶面伸出时，第n排的钢管桩的轴线相对于垂直方向的夹角的角度值设定为an，形成的数列{an}为等差数列；
8.当钢管桩的外端从堆渣体的侧面伸出时，第n排的钢管桩的轴线相对于水平方向的夹角的角度值设定为bn，形成的数列{bn}为等差数列。
9.进一步的是：相邻两排的钢管桩在其外端的排间距为等间距。
10.进一步的是：每一排的钢管桩沿着边坡长度方向均匀间隔设置，相邻两排的钢管桩为交错布置。
11.进一步的是：每个钢管桩在其钢管侧壁均设置有多个灌浆孔，沿着钢管桩长度方向均匀间隔设置的多个灌浆孔为一排，灌浆孔沿着钢管桩的圆周向均匀间隔设置多排；相邻两排的灌浆孔为交错布置。
12.进一步的是：每个钢管桩在其钢管内均固定设置有锚筋束，锚筋束沿着钢管桩长度方向布置。
13.进一步的是：锚筋束由多根钢筋焊接形成；锚筋束通过连接件固定设于钢管的中轴线位置。
14.进一步的是：钢管桩为桩径小于400mm、长细比大于30的微型桩；桩径是指钢管外直径，长细比是指钢管长度与钢管外直径的比值。
15.本发明的有益效果是：由于钢管桩在其外端的排间距较小，因而所需的施工场地较小，施工期间不易发生边坡垮塌风险。而钢管桩在其内端的排间距较大，呈放散性布置，可以极大增加堆渣体及边坡相应岩土体的固结灌浆范围，而且固结危险滑弧内岩土体的区域明显更大，从而提高堆渣体及边坡的稳定性。在本发明的优选实施方式中，钢管桩及其灌浆孔布置科学合理，可以有效减少施工所需平台及扩大注浆固结岩土体的范围，对于渣体力学参数提高区域明显扩大，可以极大保证钢管桩注浆后固结堆渣体的效果。在钢管桩中设置的锚筋束，能极大提高钢管桩自身的抗剪强度。本发明采用微型钢管桩支护，可以极大减少对堆渣体的扰动。
附图说明
16.图1为现有技术中钢管桩的第一种分布方式的结构示意图；
17.图2为现有技术中钢管桩的第二种分布方式的结构示意图；
18.图3为本发明中钢管桩的第一种分布方式的结构示意图；
19.图4为本发明中钢管桩的第二种分布方式的结构示意图；
20.图5为本发明中钢管桩的平面布置示意图；
21.图6为本发明中钢管桩的截面示意图；
22.图7为本发明中钢管桩的管身沿轴线展开后灌浆孔平面布置示意图。
23.图中标记为：1-边坡，2-堆渣体，3-钢管桩，4-灌浆孔，5-锚筋束，6-施工平台,7-原始边坡坡面，8-危险滑弧，9-固结灌浆范围线。
具体实施方式
24.下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
25.如图1至图4所示，本发明包括边坡1、堆渣体2以及钢管桩3，堆渣体2设于边坡1的坡面上，堆渣体2的顶面或侧面设置有多个钢管桩3，钢管桩3的内端伸入边坡1内，钢管桩3的外端从堆渣体2的顶面或侧面伸出，沿着边坡1长度方向间隔设置的多个钢管桩3为一排，钢管桩3设置有多排，相邻两排的钢管桩3在其内端的排间距设定为间距a，相邻两排的钢管桩3在其外端的排间距设定为间距b，间距a大于间距b。
26.由于钢管桩3在其外端的排间距较小，因而所需的施工平台6较小，施工期间不易发生边坡垮塌风险。而钢管桩3在其内端的排间距较大，呈放散性布置，可以极大增加堆渣体2及边坡1相应岩土体的固结灌浆范围，而且固结危险滑弧内岩土体的区域明显更大，从而提高堆渣体2及边坡1的稳定性。
27.为提高结构稳定性，本发明中钢管桩3的优选布置为，当钢管桩3的外端从堆渣体2的顶面伸出时，第n排的钢管桩3的轴线相对于垂直方向的夹角的角度值设定为an，形成的数列{an}为等差数列；当钢管桩3的外端从堆渣体2的侧面伸出时，第n排的钢管桩3的轴线相对于水平方向的夹角的角度值设定为bn，形成的数列{bn}为等差数列。在上述实施方式中，an可以为正值也可以为负值；bn可以为正值也可以为负值。以an为例，当钢管桩3的内端相对于竖向轴线为向内倾斜时，an为负值；则当钢管桩3的内端相对于竖向轴线为向外倾斜时，an为正值。图3所示的实施例中，an依次为5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、25
°
。图4所示的实施例中，bn依次为5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、25
°
。此外，如图5所示，本发明中相邻两排的钢管桩3在其外端的排间距为等间距；每一排的钢管桩3沿着边坡1长度方向均匀间隔设置，相邻两排的钢管桩3为交错布置。
28.为进一步提高结构稳定性，如图6及图7所示，每个钢管桩3在其钢管侧壁均设置有多个灌浆孔4，沿着钢管桩3长度方向均匀间隔设置的多个灌浆孔4为一排，灌浆孔4沿着钢管桩3的圆周向均匀间隔设置多排；相邻两排的灌浆孔4为交错布置。每个钢管桩3在其钢管内均固定设置有锚筋束5，锚筋束5沿着钢管桩3长度方向布置。为方便加工，锚筋束5由多根钢筋焊接形成；为方便实施，同时具有更好的结构稳定性，锚筋束5通过连接件固定设于钢管的中轴线位置。在本实施例中，灌浆孔4沿着钢管桩3的圆周向均匀间隔设置四排，锚筋束5由三根外直径为32mm的钢筋焊接形成。
29.为减少对堆渣体2的扰动，钢管桩3优选采用桩径小于400mm、长细比大于30的微型桩。在本领域，桩径是指钢管外直径，长细比是指钢管长度与钢管外直径的比值。在本实施
例中，钢管桩3采用外直径为146mm、壁厚为4.5mm厚的钢管，灌浆所采用的浆液为m20砂浆。实施时，先用钻机钻孔至边坡1内岩层一定深度，之后插入钢管及锚筋束5，最后采用一定压力的砂浆对钢管进行注浆，固结堆渣体2及边坡1内相应岩土体。
30.传统布桩排间距为0.75m或0.5m，本发明中钢管桩3在其外端的排间距可降为0.2m，施工钢管桩3时所需要的施工平台6大幅减少；同时极大增加了堆渣体2及边坡1相应岩土体的固结灌浆范围，而且固结危险滑弧内岩土体的区域明显更大，从而提高了堆渣体2及边坡1的稳定性。