專利名稱：用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于建筑、交通、水利、礦山等工程領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造。
背景技術：
當前在各類基本建設領域，抗滑樁作為滑坡治理的主要手段。水泥土樁復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而容易產生彎折，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，且懸臂樁穩定性差，因懸臂樁是依靠插入地層足夠的深度來保持穩定的，其入土深度和承受的最大彎矩隨開挖深度的增加而增大，當開挖深度大時，其入土深度和厚度都要加大，往往在經濟上不合算；排架樁只有在前后排樁間距不大和荷載較小時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就容易失穩，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，工期也相應加長，同時在軟弱土層、 大卵石地層或周圍場地狹窄不允許做錨桿時則受到限制。大于50%的土層中，由于其高塑性會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，因而這種方式的應用受到某些地質條件的限制。目前，新興了拱形組合結構抗滑樁。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，拱的兩端間設置拉桿來抵消與滑坡滑動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水平面上，這樣拱形單元組合抗滑樁就變成了一個整體。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構承受水平推力，然后把水平推力傳遞給拱腳，但耗費不少鋼材或者混凝土，不經濟。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種在不增加施工費用的條件下，用于邊坡抗滑加固、同時抗滲、截滲功能的水泥土長墻連拱構造。為了實現上述目的，本發明的技術方案為一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，包括N個并排設置的止滑墻，所述N為不小于2的自然數，止滑墻的長度為5-20m，高度為5-18m ；每兩個相鄰的止滑墻之間均設有弧形墻，且弧形墻的兩側端分別與相鄰的兩個止滑墻咬合連接，相鄰的兩個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。弧形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。相鄰的兩個止滑墻之間設有橫向折線聯系墻，所述橫向折線聯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。本發明的水泥土長墻連拱構造的工作機制是采用嵌入坡體或軟土地基中的長墻連拱穿越最危險滑面，將該構造設置在邊坡中影響邊坡整體穩定性軟土層內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土體中(拱內土體主要為軟土)；b、水泥土長墻連拱構造通過側壁摩擦力將一部分水平推力傳遞到墻內土體；C、拱內土體將其承受的水平推力傳遞到下部硬土層和外側土體中；d、水泥土長墻連拱構造插入硬土層部分主要通過側壁和墻底將一部分水平推力傳遞至下部硬土層。該構造能夠充分發揮水泥土抗壓和抗剪性能，避免出現樁身拉應力。與梅花形布置攪拌樁復合地基處理方法相比較，在不增加地基處理費用的條件下，其抗滑能力可得到大大提高。本發明成果具有重要的理論創新、技術創新和工程應用價值。本發明具有以下有益效果本發明提供的水泥土長墻連拱構造型式，在不增加處理費用的條件下具有更好的抗滑能力，同時用于結構內應力分布合理而提高了工程可靠性。同時，連拱構造還具有良好的防滲能力，對于擋水提壩來說能夠發揮其抗滲、截滲作用。
圖1、本發明的水泥土長墻連拱構造的結構平面示意圖。圖2、本發明的水泥土長墻連拱構造的結構立面示意圖。圖3、本發明的水泥土長墻連拱構造中包括橫向折線聯系墻的結構平面示意圖。圖4、本發明的水泥土長墻連拱構造的攪拌樁搭接示意圖。圖5、本發明的水泥土長墻連拱構造設置在邊坡中的剖面示意圖。圖6、本發明的水泥土長墻連拱構造設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為橫向折線聯系墻、4為攪拌樁的搭接，5為水泥土長墻連拱構造，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止滑墻中心線之間距離，L1為橫向折線聯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系墻端的距離，Ψ為橫向折線聯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。
具體實施例方式實施例1如圖1-3所示，本發明的水泥土長墻連拱構造，包括N個并排設置的止滑墻1，所述 N為不小于2的自然數，止滑墻1的長度為5-20m，高度為5_18m ；每兩個相鄰的止滑墻1之間均設有弧形墻2，且弧形墻2的兩側端分別與相鄰的兩個止滑墻1咬合連接，相鄰的兩個止滑墻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。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。如圖3所示，相鄰的兩個止滑墻1之間還可以設有橫向折線聯系墻3，橫向折線聯系墻3與弧形墻1跨度方向的夾角Ψ為30° 60°。橫向折線聯系墻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。實施例2本發明的水泥土長墻連拱構造型式如圖1、圖2和圖3所示，構造主要包括弧形墻2和止滑墻1。弧形墻2水平截面呈圓心角可以為30° 180°的圓弧形，優選180°的圓弧形，這個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。本發明的水泥土長墻連拱構造的攪拌樁搭接如圖4，攪拌樁搭接長度不小于200mm ；每兩個相鄰的止滑墻1之間均設有一個弧形墻2，且兩個止滑墻1上端與弧形墻2的兩側端咬合連接。單體構造幾何布置應根據工程條件優化選擇，弧形墻跨度(即相鄰的兩個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 圓心角計算得到，弧形墻2的高度與止滑墻的高度相等。根據工程情況考慮擴展構造型式 a、可選擇增加橫向折線聯系墻，以協調拱墻內部土體應力、變形和提高整體性，橫向折線聯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;橫向折線聯系墻與弧形墻跨度方向的夾角Ψ為30° 60°本發明的水泥土長墻連拱構造在邊坡中的設置如圖5、6所示，在軟弱土地基的邊坡中，當抗滑穩定性不能滿足要求時，在軟弱土層中設置水泥土長墻連拱構造。該構造需穿越邊坡軟弱土層最危險滑弧，并插入到硬土層中。該構造使軟弱土層所受到的較大部分力傳遞到硬土層中，從而達到抗滑加固邊坡的作用。該構造在軟硬土層要連續設置，插入到硬土層的高度不能少于lm。實施例3本發明構造實施布置如下水泥土長墻連拱構造通過連續多跨長墻連拱構造將土坡下滑力產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定性。水泥土長墻連拱構造適用于地基的天然強度不足的土坡和填方工程。設置在地基穩定性較差軟弱土中，如淤泥和淤泥質土， 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。水泥土長墻連拱構造弧形墻凸向朝著土坡坡頂方向設置并與長墻相連接形成拱構造，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以發揮最佳效果，長墻連拱構造需穿越地基軟弱土層及最危險滑弧，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、中密的礫、粗中砂，承載力特征值大于 150的粘性土和粉土，堅硬黃土。具體布置情況及尺寸應在土坡穩定計算的基礎上，并通過技術經濟比較優化確定。其他補充在施工流程里。
本發明構造施工流程如下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。2.測出場地高程，計算好設計樁頂、設計樁底標高。成樁前量好鉆桿長度，并在樁 架上做好標記，包括每米刻度(用油漆做好標記)，開始噴漿位置及最終深度的標記，3.深層攪拌機定位ヰ預攪下沉ヰ配制水泥漿(或砂漿)ヰ噴漿攪拌、提升ヰ重復 攪拌下沉ヰ重復攪拌提升直至設計樁底標高ヰ關閉攪拌機、清洗ヰ移至下ー根樁、重復以
上エ序。4.用單軸或多軸深層攪拌機在土層中將樁相互搭接，連續成樁墻，形成具有一定 強度和整體結構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定， 且必須保證攪拌樁相互搭接200mm以上.5.經過2 3個月后，水泥土的強度將達到0. 5 lMPa(5kg/cm2 lOkg/cm2)以 上。實施例4水泥土攪拌樁單樁和水泥土攪拌樁長墻連拱構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定最危險滑弧為深大滑弧，當軟土層的下 臥層為硬土層時，最危險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 單樁抗滑樁承受雙側不平衡土壓力作用時，軟硬土層交界面樁體抗剪而發揮抗滑能力。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的三角形分布最大分布カ為p，則最大彎矩
權利要求
1.一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，其特征在于包括N個并排設置的止滑墻(1 )，所述N為不小于2的自然數，止滑墻(1)的長度為5 20m，高度為5 18m ；每兩個相鄰的止滑墻(1)之間均設有弧形墻(2)，且弧形墻(2)的兩側端分別與相鄰的兩個止滑墻 (1)咬合連接，相鄰的兩個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.根據權利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，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.根據權利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，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.根據權利要求1所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，其特征在于所述相鄰的兩個止滑墻(1)之間設有橫向折線聯系墻(3)，所述橫向折線聯系墻(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.根據權利要求4所述的用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，其特征在于所述橫向折線聯系墻(3)與弧形墻跨度方向的夾角Ψ為30° 60°。
全文摘要
本發明公開了一種用于邊坡加固的水泥土長墻連拱構造，該構造型式抗滑能力強，經濟性好，非常適用于建筑、交通、水利、礦山等工程領域中軟弱土邊坡和軟基填方工程中的抗滑加固處理。長墻連拱構造包括弧形墻和止滑墻兩個部分，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。其工作機制是采用嵌入坡體或軟土地基中的長墻連拱穿越最危險滑面，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。該構造能夠充分發揮水泥土抗壓和抗剪性能，避免出現樁身拉應力。
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 優先權日2011年9月20日
發明者張福海, 徐惠兒, 李守德, 李琴琴, 田正宏 申請人:河海大學