[发明专利]一种可耗能自复位抗滑桩结构及实施方法

说明书

技术领域

本发明主要针对提高抗滑桩工程的抗震性能以及减小结构在震后的残余位移而发明的一种结构，尤其应用于抗震设防烈度较高的工程以及地质灾害频发的地区。

背景技术

近几年，国内发生了多次重大地震，如四川汶川、青海玉树、甘肃岷县漳县地震等给人民的生命和财产带来巨大的损失，因此我国的防震减灾形势非常严峻。抗滑桩是一种在治理地质灾害中常用的工程手段，广泛应用于铁路、公路、水利等工程领域，而这种刚性结构的抗震性能及震后引起的残余位移问题也越来越引起工程师的重视。

中国专利申请[2013106701829]公开了一种抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法。该结构由钢筋混凝土抗滑桩桩体、钢筋混凝土护壁和EPS填筑层三个部分构成。该团队采用大型振动台模型试验的方法对普通抗滑桩和EPS抗滑桩的抗震性能进行对比试验，试验结果表明在给予一定地震加速度之后，EPS抗滑桩结构的抗震性能有明显的优势：具体表现在优化的抗滑桩在震后倾倒的角度小于普通抗滑桩、采用优化结构治理的滑坡在受到地震作用力破坏后其滑坡体出现的张拉裂缝明显少于普通抗滑桩治理的滑坡。

上述专利公开的抗震性能优越的新型抗滑桩结构及其实施方法，不仅可以满足抵抗滑坡推力的要求，而且能够在地震工况下起到很好的消能作用。但该抗滑桩结构无法有效减小震后抗滑桩和坡体的残余位移，可能导致结构物变形过大而影响正常使用，这与当前国际通用的基于性能设计的结构物设计理念不太相符。

性能设计是岩土工程抗震设计最前沿的研究方向，基于位移的设计方法是目前最重要的性能设计理论之一。位移设计方法的基本理念是：结构设计按照位移控制，位移是反映结构破坏最直观的参数。在岩土工程抗震设计中，国内外学者也已充分认识到，在不影响公路、铁路使用功能的情况下，应允许支挡结构有一定的位移量。例如，欧洲抗震设计规范Eurocode8规定：挡土墙在地震作用下的永久性位移包括滑移位移与倾覆位移，为不影响墙体的美观和正常使用功能的发挥，必须使其震后的位移控制在合理的范围内。例如，新西兰抗震设计规范规定：在设计地震下，可允许支挡结构保持弹性状态；在强地震下，可允许支挡结构具备有限的永久性位移，对于刚性支挡结构允许的墙体位移是100mm。

本次提出的这种可耗能自复位抗滑桩结构由钢筋混凝土结构、EPS材料和弹簧构成有机整体，是一种带有阻尼器装置的抗滑桩，本发明不仅能在地震过程中耗散部分震动能量，也能在震后减小抗滑桩的残余位移。

本发明中抗滑桩作为一种钢筋混凝土结构，其刚度大的特点适用于抵抗滑坡的推力；EPS材料具有充分的柔性，在地震惯性力作用下有很好的消能效果；弹簧装置在正常工况下可以承受滑坡推力作用，在地震工况下可发挥其恢复力作用，减小震后抗滑桩残余位移。本发明将钢筋混凝土结构、EPS材料和弹簧这几种刚、柔材料有机结合起来，不仅可以满足抵抗滑坡推力的要求，而且能提高结构的抗震性能，并且在结构遭遇极端条件下仍然可以维持结构的支挡作用，为结构的维修提供方便，不至于使结构完全损坏而失去作用，节省工程投资并为抗震救灾赢得宝贵的时间，有重要的工程意义，在抗震设防烈度较高的地区有广阔的实用前景。

发明内容

针对抗震设防较高的滑坡工程，本发明开发了一种可耗能自复位抗滑桩结构及其实施方法。该结构将刚、柔材料相结合，在正常工况下，依托钢筋混凝土结构和弹簧装置承受滑坡推力作用；地震工况下，充分利用EPS材料的柔性产生很好的消能效果，且利用弹簧装置的恢复力，减小震后抗滑桩残余位移。

本发明是由以下方案来实现的：一种可耗能自复位抗滑桩结构，该结构包括钢筋混凝土桩体、EPS填筑层、弹簧装置及钢筋混凝土护壁。该结构最主要的特点是：悬臂段的横截面尺寸大于锚固段的横截面尺寸，在抗滑桩悬臂段靠山侧与护壁之间预留一定的空间用来填筑一层EPS材料并安装了弹簧装置。本结构的实施方法可以参考CN103669338 A的做法。所述的抗滑桩结构的实施方法是逐节开挖钢筋混凝土抗滑桩桩体的桩坑，每开挖一节，就及时施作该节护壁，直到桩坑开挖到设计标高且护壁紧随施作完成，自桩坑锚固段顶面标高逐节向上进行EPS填筑层预制块的安装及弹簧装置的安装直至桩顶标高，进行钢筋混凝土抗滑桩桩体的钢筋笼绑扎、混凝土浇筑和养护。

本发明的技术效果是：防治结构为刚-柔结合的有机整体，钢筋混凝土抗滑桩桩体属于刚性结构，用于抵抗滑坡推力；护壁属于防护结构，保证施工期间桩坑作业的安全；EPS填筑层及弹簧装置属于柔性材料，用于吸收地震波能量并减小地震时产生的惯性力，并利用弹簧装置减小桩体受力变形后的位移。