一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构的制作方法

本实用新型涉及开挖支护技术领域，具体涉及一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构。

背景技术：

滑坡治理是一项投资巨大、技术复杂、施工危险而艰巨的抗灾工程。我国是一个滑坡灾害相当严重的国家，多年来，为确保人民生命财产的安全，保障经济建设的顺利进行，国家在滑坡防治工作上，耗费了大量的人力、物力和财力。

20世纪60年代后期，抗滑桩作为一种新型岩土工程加固技术，由于具有比挡土墙开挖面小、圬工体积小、抗滑强度高、施工速度快等优点，很快在全国推广应用，至今仍在公路、铁路等领域大规模使用。由于现有公路滑坡治理中抗滑桩多选在滑坡厚度较薄、推力较小、锚固段地基强度较高及有利于抗滑的位置进行设置。在这种情况下，距离道路外侧一定距离(后期扩建范围)外的埋入式抗滑桩被广泛应用于沿线滑坡治理中。

随着社会经济的发展，高速公路扩容、省干道升级改造等项目大量涌现；在道路开挖扩建方案中，无法绕避沿线既有滑坡，需对埋入式抗滑桩桩前坡脚岩土体进行开挖，此时对既有边坡的安全开挖和重新治理成为工程建设中的控制性工程(难题)之一。埋入式抗滑桩桩前提供抗力的土体被挖除后，既有抗滑桩可能出现上部桩体外露形成悬臂段或造成桩体襟边宽度不足，相对于增大的滑坡推力，无法提供足够的锚固力及抗滑力，而导致滑坡体因道路扩建坡脚开挖而产生失稳破坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构，其旨在解决现有技术中无法提供足够的锚固力及抗滑力，从而导致滑坡体因道路扩建坡脚开挖而产生失稳破坏的技术问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构，包括既有抗滑桩桩体，所述桩体分为悬臂段和嵌固段，所述嵌固段嵌固于滑动面以下的稳定岩土体内；

所述桩体的悬臂段的顶部上设置有竖向预应力锚索a，该竖向预应力锚索a的上端与所述桩体的悬臂段的顶部连接，下端从桩体的悬臂段的顶部竖直向下穿过所述桩体的嵌固段的底部，沿所述嵌固段的方向延伸；

所述桩体的悬臂段上还设置有斜拉预应力锚索b，该斜拉预应力锚索b的下端锚固于所述滑动面后的稳定岩土体内，上端与所述桩体的悬臂段相连接，且斜拉预应力锚索b与水平面成一夹角θ。

进一步地，所述桩体内设置有分布筋和箍筋，在所述桩体的受拉侧布置有抗弯钢筋；

在所述桩体的受拉侧的抗弯钢筋的保护层外，按所述桩体的悬臂段的a-a中轴线对称位置处钻设放置所述竖向预应力锚索a的锚索预留孔a。

进一步地，所述桩体的悬臂段的顶部上设置有一个或一个以上的锚索预留孔a；

所述竖向预应力锚索a由紧固头，自由段，锚固段三部分组成，其中所述紧固头由水泥锚墩、钢垫板和锚具组成；

且在所述水泥锚墩与所述桩体之间还设置塑料垫片。

进一步地，在所述桩体的悬臂段距离桩顶顶部不小300mm处的桩体前侧中轴线处钻设放置所述斜拉预应力锚索b的斜拉锚索预留孔b。

进一步地，所述桩体的悬臂段距离桩顶顶部不小300mm处的桩体前侧中轴线处设置有一个或一个以上的锚索预留孔b；

所述斜拉预应力锚索b由紧固头，自由段，锚固段三部分组成，其中所述紧固头由水泥锚墩、钢垫板和锚具组成；

且在所述水泥锚墩与所述桩体之间还设置塑料垫片。

进一步地，所述塑料垫片采用层厚为30mm的橡胶垫片或尼龙垫片，所述塑料垫片的边界大小比所述水泥锚墩大50mm。

进一步地，所述预应力锚索a和预应力锚索b均采用的是4～8股的钢绞线；

该预应力锚索a分为锚固段a和自由段a；所述锚固段a为锚固在所述桩体以下的稳定岩土体内的锚固区段，所述自由段a为预应力锚索a的顶部到所述桩体桩底的距离长度+500mm；

该预应力锚索b分为锚固段b和自由段b，所述锚固段b为锚固在所述滑动面后的稳定岩土体内的锚固区段，所述自由段b为预应力锚索b的顶部到所述滑动面的距离长度+1000mm。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型提供了一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构，有效地解决了既有抗滑桩的桩体前坡脚开挖后既有抗滑桩的锚固深度不够以及既有抗滑桩的抗弯强度及抗滑力不够的问题；同时采用在既有抗滑桩上增设锚索施工，对既有滑坡扰动较小，可有效降低施工期二次滑动危险。

2、本实用新型提供了一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构，相对其他结构充分发挥了既有抗滑桩的抗滑作用，减少了坡脚扩挖的临时支护措施、大大节约工程投资，且该新型组合抗滑结构具有施工简单、安全快捷、对既有道路运营保通干扰小等特点，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型道路沿线滑坡采用埋入式抗滑桩治理横断面示意图。

图2是本实用新型道路因扩建开挖采用本实用新型治理滑坡横断面示意图。

图3是本实用新型既有桩增设预应力锚索的俯视图。

图4是本实用新型既有桩增设预应力锚索的主视图。

图5是本实用新型既有桩增设预应力锚索新型紧固头示意图。

附图标记及对应的零部件名称：

10-既有抗滑桩桩体；11-分布筋；12-箍筋；13-抗弯钢筋；14-受拉侧(桩体背侧)；15a-a-a中轴线；15b-b-b中轴线；16-桩体前侧中轴线；17a-锚索预留孔a；17b-锚索预留孔a；18a-锚索预留孔b；18b-锚索预留孔b；19a-桩体悬臂段；19b-桩体嵌固段；20a-预应力锚索a；20b-预应力锚索a；21a-自由段a；22a-锚固段a；21b-自由段a；22b-锚固段a；l1-间距a；l2-偏心距a；30a-预应力锚索b；30b-预应力锚索b；31a-自由段b；32a-锚固段b；31b-自由段b；32b-锚固段b；l3-间距b；40-锚具；41-钢绞线；42-导管；43-钢垫板；44-水泥锚墩；45-塑料垫片；50-开挖临空面防护措施；60-滑动面；70-水平面；θa-锚固角；θb-锚固角。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

【实施例】

如图1所示，本实用新型应用于解决采用既有抗滑桩治理滑坡工程后，当桩前(坡脚)岩土体因后期工程建设(如道路扩建、升级改造等)再次开挖，进而造成既有抗滑桩承担的滑坡推力增大、自身锚固长度减小及抗弯强度(抗滑力)不够而导致的工程失稳问题。

如图2所示，本方案通过对既有抗滑桩的悬臂段进行钻孔，增设竖向预应力锚索a及多排斜拉预应力锚索b对既有抗滑桩进行增强改进、优化结构受力的新型组合抗滑结构；旨在优化既有桩的桩体内力分布，为其提供足够锚固力，并分担一部分滑坡推力，以对因坡脚开挖引起的工程失稳进行加固治理。

如图2、图3、图4、图5所示，一种既有桩增设预应力锚索的组合抗滑结构，包括既有抗滑桩桩体10，桩体10分为嵌固段19b和悬臂段19a，嵌固段19b嵌固于滑动面60以下的稳定岩土体内；桩体10的悬臂段19a的顶部上设置有竖向预应力锚索a20a，该竖向预应力锚索a20a的上端与桩体10的悬臂段19a的顶部连接，下端从桩体10的悬臂段19a的顶部竖直向下穿过桩体10的嵌固段19b的底部，沿嵌固段19b的方向延伸；其中，在本实施例中设置了两根预应力锚索a，分别为预应力锚索a20a和预应力锚索a20b，同时本方案还可设置多根预应力锚索a，且均匀布设；可通过预应力锚索a20a施加预应力为既有抗滑桩桩体10提供足够的锚固力，改善既有抗滑桩桩体10的受力模式。

其中，预应力锚索a20a的设置位置：根据既有抗滑桩桩体10的桩前土体开挖后桩体10结构受力即考虑滑坡推力、桩长(悬臂段19a、嵌固段19b)、桩截面尺寸、桩体钢筋布置及既有抗滑桩桩体10的锚固力等；同时合理设置预应力锚索a的偏心距al2即布孔位置17a与中轴线15b的距离，合理设置预应力锚索a的间距al1即布孔位置(17a、17b)，锚索自由段21a长度、锚固段22a长度、钢绞线41数量、锚索预应力设计值等。

桩体10的悬臂段19a上还设置有斜拉预应力锚索b30a，该斜拉预应力锚索b30a的下端锚固于滑动面60后的稳定岩土体内，上端与桩体10的悬臂段19a相连接，且斜拉预应力锚索b30a与水平面70成一夹角水平面；其中，在本实施例中设置了两根预应力锚索b，分别为预应力锚索b30a和预应力锚索b30b，同时本方案还可设置多根预应力锚索b，且合理设置预应力锚索b的间距和锚固角；通过对预应力锚索b18a施加预应力减小既有抗滑桩桩体10的最大受力弯矩，优化桩体10的内力分布。

其中，预应力锚索b18a的设置位置：根据既有抗滑桩桩体10的桩前土体开挖后桩体10结构受力即考虑滑坡推力、桩长(悬臂段19a、嵌固段19b)、桩截面尺寸、桩体钢筋布置及预应力锚索a20a的锚固力等；同时合理设置预应力锚索b18a和预应力锚索b30b之间的间距bl3即布孔位置(18a、18b)和锚固角b(θa、θa)，预应力锚索b18a的自由段31a的长度、锚固段32a的长度、钢绞线41数量、预应力锚索b18a的预应力设计值等。

进一步地，桩体10内设置有分布筋11和箍筋12，在桩体10的受拉侧布置有抗弯钢筋13；

在桩体10的受拉侧的抗弯钢筋13的保护层外，按桩体10的悬臂段19a的a-a中轴线15a对称位置处钻设放置竖向预应力锚索a20a的锚索预留孔a17a；其中，预应力锚索a20a和预应力锚索a20b之间的间距a为l1，预应力锚索a20a和预应力锚索a20b到中轴线15b的偏心距a为l2；可通过预应力锚索a20a施加竖向预应力，有效的增强为既有抗滑桩桩体10的竖向锚固力，改善了既有抗滑桩桩体10的受力模式。

进一步地，在桩体10的悬臂段19a距离桩顶顶部不小300mm处的桩体前侧中轴线16处钻设放置斜拉预应力锚索b30a的斜拉锚索预留孔b18a；其中，该预应力锚索b30a与水平面70所形成的夹角θa为锚固角；预应力锚索b30b与水平面70所形成的夹角θb为锚固角；可通过对预应力锚索b30a和预应力锚索b30b施加斜向预应力，有效的增强了既有抗滑桩桩体10的抗弯强度，优化了既有抗滑桩桩体10的内力分布；同时通过对既有抗滑桩桩体10增设预应力锚索a20a及预应力锚索b30a，可对既有抗滑桩桩体10进行增强改进、优化结构受力，充分发挥既有抗滑桩桩体10的抗滑作用，减少了坡脚扩挖的临时支护措施、大大节约工程投资。

进一步地，桩体10的悬臂段19a的顶部上设置有一个或一个以上的锚索预留孔a17a；竖向预应力锚索a20a由紧固头，自由段，锚固段三部分组成，其中紧固头由水泥锚墩44、钢垫板43和锚具40组成；且在水泥锚墩44与桩体10之间还设置塑料垫片45。

进一步地，桩体10的悬臂段19a距离桩顶顶部不小300mm处的桩体前侧中轴线16处设置有一个或一个以上的锚索预留孔b18a；斜拉预应力锚索b30a由紧固头，自由段，锚固段三部分组成，其中紧固头由水泥锚墩44、钢垫板43和锚具40组成；且在水泥锚墩44与桩体10之间还设置塑料垫片45。

进一步地，塑料垫片45采用层厚为30mm的橡胶垫片或尼龙垫片，塑料垫片45的边界大小比水泥锚墩44大50mm。

其中，在现有的预应力锚索施工中，由于既有抗滑桩桩体10已施工多年，桩体10的表层部分混凝土可能出现腐蚀老化及不平整现象，在后期增设预应力锚索时，为了防止水泥锚墩44与桩身10产生刚性接触，在施加预应力锚索a20a或预应力锚索b30a的预应力后导致表层混凝土开裂，使锚索产生预应力损失，影响结构安全；因此，在本方案中，在既有抗滑桩的桩体10与水泥锚墩44之间单独设立层厚为30mm的橡胶垫片或尼龙垫片，其边界大小比水泥锚墩44大50mm；该结构能在既有抗滑桩桩体10的混凝土接触面在受压时给予其足够的变形空间，使其受力均匀、变形协调，保护既有抗滑桩桩体10的表层混凝土不至于发生开裂破坏，对其钢筋保护层起到保护作用，减少锚索预应力损失，提高结构安全度。

进一步地，预应力锚索a20a和预应力锚索b30a均采用的是4～8股的钢绞线41，设计相同的锚固拉力；该预应力锚索a20a分为锚固段a22a和自由段a21a；锚固段a22a为锚固在滑动面60以下的稳定岩土体内的锚固区段，自由段a21a为预应力锚索a20a的顶部到既有抗滑桩桩体10桩底的距离长度+500mm，即预应力锚索a20a的自由段a21a伸入既有抗滑桩桩体10桩底以下不小于500mm；该预应力锚索b30a分为锚固段b32a和自由段b31a，锚固段b32a为锚固在滑动面60后的稳定岩土体内的锚固区段；自由段b31a为预应力锚索b30a的顶部到滑动面60的距离长度+1000mm，即预应力锚索b30a的自由段b31a伸入滑动面60的距离不小于1000mm；其预应力锚索b30a和预应力锚索b30b保持一定间距bl3，锚固角θa和锚固角θb保持θa≤θb，以减小群锚效应。

其中，l3间距宜采用3～6m，最小不应小于1.5m。预应力锚索b30a与水平面70的夹角，以下倾为宜，不应大于45°，宜为15°～30°。

本实用新型的工作原理，包括以下步骤：

s1：收集既有抗滑桩桩体10在施工阶段的结构设计图及竣工图，其中，该施工阶段的二结构设计图及竣工图包括但不限于对桩体结构、设计配筋，钢筋布设等图纸的收集；并采用钢筋探测仪，通过电磁感应法对既有抗滑桩桩体10进行结构和钢筋检测，其中，检测混凝土结构或构件中钢筋位置、保护层厚度及钢筋直径或探测钢筋数量、走向及分布等；

s2：根据钢筋探测仪的检测结果，在桩体10的受拉侧14的抗弯钢筋13的保护层外，按桩体10的悬臂段19b顶部的a-a中轴线15a对称位置处采用混凝土钻孔取芯机钻设用于嵌入所述预应力锚索a20a的锚索预留孔a17a，其中，钻孔位置应避开钢筋位置(含混凝土保护层)，且其钻孔位置需对称、并合理设置钻孔偏心距、间距、孔径大小等；锚索预留孔a17a钻设完毕后，采用导管42跟进完成后续岩土体中的钻孔；

s3：在埋设预应力锚索a20a时，为使既有抗滑桩的桩体10结构受力合理，对预应力锚索a20a分别轮流施加总张拉力(总张拉力为设计拉力与锚索预应力损失超张拉力)，其中，对预应力锚索a20a分别按50％、70％及100％轮流施加总张拉力(自由段位于桩体内，考虑预应力损失超张拉10％～15％)；

s4：最后将锚具40外的钢绞线41进行切除，保留120mm的外露长度，并用厚200mm的c30混凝土做水泥锚墩44，对预应力锚索a20a进行密封；

s5：根据所述钢筋探测仪的检测结果，在桩体10的悬臂段19a距离桩顶顶部不小300mm处的桩体前侧中轴线16处钻设放置采用混凝土钻孔取芯机钻设用于嵌入所述预应力锚索b30a的锚索预留孔b18a，其中，钻孔位置应避开钢筋位置(含混凝土保护层)，且合理设置钻孔间距、锚固角、孔径大小等；

s6：同样在埋设预应力锚索b30a时，为使既有抗滑桩的桩体10结构受力合理，对预应力锚索b30a分别轮流施加总张拉力，其中，对预应力锚索b30a分别按50％、70％及100％轮流施加总张拉力，(自由段为岩层时，考虑预应力损失超张拉10％～15％；自由段为土层时，考虑预应力损失超张拉10％～20％)；

s7：最后将锚具40外的钢绞线41进行切除，保留120mm的外露长度，并用厚200mm的c30混凝土做水泥锚墩44，对预应力锚索b30a进行密封；

s8：待既有抗滑桩桩体10上的预应力锚索a20a和预应力锚索b30a增设施工完成后，再按道路扩建要求挖除所述桩体前的剩余土体，并及时做好桩前或桩间临空面防护体50。

进一步地，桩前或桩间临空面防护体50包括设置在桩前或桩间的挡土墙、桩间挡土板或桩间土钉墙。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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