一种用于抑制滑坡发育的新型挡土墙
技术领域
本发明涉及一种用于抑制滑坡发育的新型挡土墙，属于滑坡地质灾害防治领域。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土岩体由于多种因素的影响，在重力的作用下，沿着一定的软弱面或软弱带，整体或部分地顺坡向下滑动的现象。滑坡灾害是具有较大危害的地质灾害，对滑坡的发育需进行治理抑制。
目前，用于滑坡治理的结构体主要有：悬臂桩挡土墙、锚拉桩挡土墙、重力式挡土墙、加筋土挡土墙、斜桩自平衡挡土墙等。传统挡土墙不便于有效的将土壤中的积水排出，导致积水软化土壤造成滑坡现象，且不能够有效的将挡土墙固定在基础中，导致土壤造成坍塌现象，因此，消除和减轻水对滑坡的危害尤其重要，其作用是：降低孔隙水压力和动水压力，防止岩土体的软化及溶蚀分解，消除或减小水的冲刷和浪击作用。另一方面，小型滑坡或岩土以较大冲击惯性的作用下冲击挡土墙的侧面上部，易造成挡土墙倾倒或墙面破裂，影响安全。总之，传统的挡土支护体系在面临复杂地质条件时应用范围有限，除治理滑坡外，同时需解决抗滑、承重、排水、倾覆、下陷和冲击等问题，单一高负载抗滑桩、挡土墙难以同时解决上述问题。
因此，为解决以上问题，需要一种拥有高效排水系统、拥有良好承重、防下陷及抗倾覆能力的基础、拥足够抗滑能力的稳固结构和防岩土冲击装置的新型挡土墙。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于抑制滑坡发育的新型挡土墙，设计一种挡土墙拥有挡土、抗滑、承重、排水、防倾覆、防下陷、防冲击和抑制滑坡发育等能力。
本发明主要解决了以下问题：
(1)设计复合基础，避免地础沉降、侧向滑出及倾覆，并可在软土地段进行施工，避免大范围深挖高填置换或加固处理，节省工程投资。
(2)设计褥垫层，有效传导上部荷载至下部稳定基础，避免其水平转化，影响滑坡体稳定；
(3)设计高负载高负载抗滑桩组，利用负载板与斜板，改变原有受力方向，提高了岩土的竖直支持力，加强了高负载抗滑桩防下陷及抗滑能力；
(4)设计渗水缝、雨水截排结构及地层水外排结构，将滑坡体中的雨水和地下水及时排出，延缓滑坡体发育；
(5)设计防岩土撞击装置，防止岩土落石直接撞击挡土墙面，造成挡土墙面开裂，有效保护墙体完整，延长工作寿命；
(6)设计呈放射状的螺纹锚拉桩，相比传统锚固挡土墙，减少了锚固装置使用数量，减少了工程投资；
(7)设计配有PID控制系统的自动化锚固，实现自动安装，简化施工过程；
(8)相邻挡土墙块之间设有凹凸状契合面及定位螺钉，提高挡土墙整体稳定性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种用于抑制滑坡发育的新型挡土墙，包括高负载抗滑桩1、复合地基21、褥垫层22、基础平台23、集水池24、渗水挡土墙3、自动化锚固4、牛腿51、减阻保护机构52、固定环带53、螺纹锚拉桩54、雨水截排装置61、雨水收集器62、雨水汇管63、集水管路71、水泵机组72、蓄水池73、防岩土撞击装置8；
所述的复合地基21一侧与高负载抗滑桩1连接，上部设有褥垫层22、基础平台23、集水池24，所述的渗水挡土墙3位于集水池24上部，通过自动化锚固4嵌入滑坡体9，通过牛腿51、减阻保护机构52与螺纹锚拉桩54连接，所述螺纹锚拉桩54顶部设有固定环带53，所述的雨水截排装置61端部设有雨水收集器62，通过雨水汇管63与蓄水池73相连，所述的集水管路71一端分别与高负载抗滑桩1、复合地基21及集水池24连接，另一端通过水泵机组72与蓄水池73连接，所述的防岩土撞击装置8安装在渗水挡土墙3顶部。
进一步的，所述的高负载抗滑桩1由桩柱11、负载板12、无砂透水混凝土层13组成；
所述的桩柱11是一个空心的三棱柱，上部与负载板12呈30～50°夹角，下部表面设有两层透水孔，在透水孔外部敷设无砂透水混凝土层13，底端设有斜板封挡，周围土层中的水可通过透水孔进入桩柱11汇集，并经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低桩柱11周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
进一步的，所述的复合地基21由前墙211、齿墙212、肋梁213、横梁214、丝网215、反滤层216和顶盖217构成；
所述的齿墙212是一个阶梯状结构的承重墙，底部设有三层阶梯，每层阶梯设有3～5根横梁214，丝网215和反滤层216铺设于横梁214上，每隔2～3m平行设立一堵齿墙212，所述的齿墙212前端设有前墙211，后端设有肋梁213，顶端设有顶盖217，所述前墙211和肋梁213的顶部高于齿墙212顶部，土层中的水可通过反滤层216进入复合基础21内部汇集，并经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化，提高复合基础21抗倾覆能力。
进一步的，所述的渗水挡土墙3由渗水挡土墙块31、填充材料32、定位螺钉33构成；
所述的渗水挡土墙块31靠近滑坡体一侧的端面上设有渗水缝35，上、下端面为凹凸状接触面并设有3组定位螺钉33，靠近滑坡体的一组定位螺钉33穿过自动化锚固4的扁圆环将其固定，填充材料32铺设在渗水挡土墙块31内部及外部缝隙处，水受重力作用流经挡土墙块31内部汇聚在集水池24中，经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低挡土墙块31周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
进一步的，所述的自动化锚固4外部设有由液压驱动的倒钩结构41，两端为扁圆环和尖端设计，尖端内部装有压力传感器，自控液压进口42顺次连接有PID控制器、变频器和电控阀门，所述PID控制器、变频器、电控阀门和压力传感器顺次构成闭环负反馈回路，所述PID 控制器通过获取PID给定量和PID反馈量，根据上述PID给定量和PID反馈量的差值进行比例、积分和微分运算以调整向变频器输出的控制频率，所述变频器获取上述控制频率，根据上述控制频率调节电控阀门开度；
所述的倒钩结构41由倒钩411、弹簧412和液压驱动门413组成，倒钩411可被液体顶出液压驱动门413。
进一步的，所述的减阻保护机构52由钢绞绳外裹内壁光滑的外螺纹套管构成，螺纹锚拉桩54竖直贯穿滑坡体9，顶部呈倒圆锥状并被接触面贴合的固定环带53束缚，下端设有螺纹并焊接有碗状曲面，减阻保护机构52可以保证钢绞绳上只受到拉力，当滑坡体发生蠕动不会给钢绞绳带来摩擦力，理论上钢绞绳越长，螺纹锚拉桩54可提供抗倾覆扭矩越大。
进一步的，所述的雨水截排装置61安装在滑坡体9的2m～5m裂缝内，由若干数量弧形混凝土预制件组成，边缘处设置鹅卵石和弧形消能结构，边缘深入滑坡体5～8cm，雨水截排装置61可减少雨水进入滑坡体，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
进一步的，所述的防岩土撞击装置8由支撑板81、外壳82、防护板83、第一级缓冲材料84、第二级缓冲材料85、第一级缓冲导轨86、第二级缓冲导轨87、第一级可滑动结构88、第二级可滑动结构89；
所述的支撑板81位于外壳82后部，所述的外壳82内部设有4～6个第一级缓冲材料84，内部上下端设有第一级缓冲导轨86，所述的第一级可滑动结构88位于第一级缓冲导轨86之间，内部设有5～8个第二级缓冲材料85，内部上下端设有第二级缓冲导轨87，所述的第二级可滑动结构89位于第二级缓冲导轨87之间，外部装有防护板83，防岩土撞击装置8可预防岩土和小型滑坡直接撞击挡土墙，造成挡土墙开裂。
进一步的，所述的定位螺钉33、减阻保护机构52、雨水收集器62、集水管路71均采用防水防腐材料，桩柱11、负载板12、前墙211、齿墙212、肋梁213、渗水挡土墙块31、牛腿51、固定环带53、支撑板81、外壳82均由钢筋混凝土材料制成，自动化锚固4和螺纹锚拉桩54由外裹防腐层的合金材料制成。
该发明的有益效果：
(1)挡土墙块之间高度契合，并通过稳固机构固定在山体上，挡墙具有整体性和稳定性强的优点，能够有效避免结构强度差、维护成本高等问题；
(2)综合传统挡土墙的优点，设计复合基础，使得该挡墙在软土层上不易下陷、倾覆，施工时大幅减少圬工量，有效节约时间和投资；
(3)挡土墙整体具有完备的排水系统，排水效果较好，消除了岩土层由于含水率较大，抗剪强度降低而产生的滑坡风险；
(4)防岩土撞击装置消减了岩土及小型滑坡的冲击力，有效避免墙体开裂，保证墙体完整性，延长挡土墙工作寿命，减少维护费用；
(5)自动化锚固由PID控制系统自动完成安装，简化施工过程，消除安全隐患。
附图说明
图1是本发明实施例中用于抑制滑坡发育的新型挡土墙结构示意图。
图2是本发明实施例中高负载抗滑桩结构示意图。
图3是本发明实施例中高负载抗滑桩内部结构示意图。
图4是本发明实施例中复合基础内部结构示意图。
图5是本发明实施例中渗水挡土墙结构示意图。
图6是本发明实施例中渗水挡土墙块结构示意图。
图7是本发明实施例中自动化锚固结构示意图。
图8是本发明实施例中倒钩结构示意图。
图9是本发明实施例中螺纹锚拉桩连接俯视图。
图10是本发明实施例中雨水截排装置断面图。
图11是本发明实施例中雨水截排装置俯视图。
图12是本发明实施例中防岩土撞击装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
本实施例中，图1是本发明实施例中用于抑制滑坡发育的新型挡土墙结构示意图，用于抑制滑坡发育的新型挡土墙包括高负载抗滑桩1、复合地基21、褥垫层22、基础平台23、集水池24、渗水挡土墙3、自动化锚固4、牛腿51、减阻保护机构52、固定环带53、螺纹锚拉桩54、雨水截排装置61、雨水收集器62、雨水汇管63、集水管路71、水泵机组72、蓄水池 73、防岩土撞击装置8；
所述的复合地基21一侧与高负载抗滑桩1连接，上部设有褥垫层22、基础平台23、集水池24，所述的渗水挡土墙3位于集水池24上部，通过自动化锚固4嵌入滑坡体9，通过牛腿51、减阻保护机构52与螺纹锚拉桩54连接，所述螺纹锚拉桩54顶部设有固定环带53，所述的雨水截排装置61端部设有雨水收集器62，通过雨水汇管63与蓄水池73相连，所述的集水管路71一端分别与高负载抗滑桩1、复合地基21及集水池24连接，另一端通过水泵机组72与蓄水池73连接，所述的防岩土撞击装置8安装在渗水挡土墙3顶部。
图2是本发明实施例中高负载抗滑桩结构示意图，图3是本发明实施例中高负载抗滑桩内部结构示意图，所述的高负载抗滑桩1由桩柱11、负载板12、无砂透水混凝土层13组成；所述的桩柱11是一个空心的三棱柱，上部与负载板12呈30～50°夹角，下部表面设有两层透水孔，在透水孔外部敷设无砂透水混凝土层13，底端设有斜板封挡，周围土层中的水可通过透水孔进入桩柱11汇集，并经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低桩柱11周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
图4是本发明实施例中复合基础内部结构示意图，所述的复合地基21由前墙211、齿墙 212、肋梁213、横梁214、丝网215、反滤层216和顶盖217构成；所述的齿墙212是一个阶梯状结构的承重墙，底部设有三层阶梯，每层阶梯设有3～5根横梁214，丝网215和反滤层216铺设于横梁214上，每隔2～3m平行设立一堵齿墙212，所述的齿墙212前端设有前墙211，后端设有肋梁213，顶端设有顶盖217，所述前墙211和肋梁213的顶部高于齿墙212 顶部，土层中的水可通过反滤层216进入复合基础21内部汇集，并经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化，提高复合基础21抗倾覆能力。
图5是本发明实施例中渗水挡土墙结构示意图，图6是本发明实施例中渗水挡土墙块结构示意图，所述的渗水挡土墙3由渗水挡土墙块31、填充材料32、定位螺钉33构成；所述的渗水挡土墙块31靠近滑坡体一侧的端面上设有渗水缝35，上、下端面为凹凸状接触面并设有3组定位螺钉33，靠近滑坡体的一组定位螺钉33穿过自动化锚固4的扁圆环将其固定，填充材料32铺设在渗水挡土墙块31内部及外部缝隙处，水受重力作用流经挡土墙块31内部汇聚在集水池24中，经由集水管路71被抽入蓄水池73，降低挡土墙块31周围土层含水率，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
图7是本发明实施例中自动化锚固结构示意图，图8是本发明实施例中倒钩结构示意图，所述的自动化锚固4外部设有由液压驱动的倒钩结构41，两端为扁圆环和尖端设计，尖端内部装有压力传感器，自控液压进口42顺次连接有PID控制器、变频器和电控阀门，所述PID 控制器、变频器、电控阀门和压力传感器顺次构成闭环负反馈回路，所述PID控制器通过获取PID给定量和PID反馈量，根据上述PID给定量和PID反馈量的差值进行比例、积分和微分运算以调整向变频器输出的控制频率，所述变频器获取上述控制频率，根据上述控制频率调节电控阀门开度；所述的倒钩结构41由倒钩411、弹簧412和液压驱动门413组成，倒钩 411可被液体顶出液压驱动门413。
图9是本发明实施例中螺纹锚拉桩连接俯视图，如图1、图9所示，所述的减阻保护机构52由钢绞绳外裹内壁光滑的外螺纹套管构成，螺纹锚拉桩54竖直贯穿滑坡体9，顶部呈倒圆锥状并被接触面贴合的固定环带53束缚，下端设有螺纹并焊接有碗状曲面，减阻保护机构52可以保证钢绞绳上只受到拉力，当滑坡体发生蠕动不会给钢绞绳带来摩擦力，理论上钢绞绳越长，螺纹锚拉桩54可提供抗倾覆扭矩越大。
图10是本发明实施例中雨水截排装置断面图，图11是本发明实施例中雨水截排装置俯视图，如图1、图10和图11所示，所述的雨水截排装置61安装在滑坡体9的2m～5m裂缝内，由若干数量弧形混凝土预制件组成，边缘处设置鹅卵石和弧形消能结构，边缘深入滑坡体5～8cm。雨水截排装置61可减少雨水进入滑坡体，增强土壤抗剪切力，防止土壤软化。
图12是本发明实施例中防岩土撞击装置结构示意图，所述的防岩土撞击装置8由支撑板 81、外壳82、防护板83、第一级缓冲材料84、第二级缓冲材料85、第一级缓冲导轨86、第二级缓冲导轨87、第一级可滑动结构88、第二级可滑动结构89；所述的支撑板81位于外壳82后部，所述的外壳82内部设有4～6个第一级缓冲材料84，内部上下端设有第一级缓冲导轨86，所述的第一级可滑动结构88位于第一级缓冲导轨86之间，内部设有5～8个第二级缓冲材料85，内部上下端设有第二级缓冲导轨87，所述的第二级可滑动结构89位于第二级缓冲导轨87之间，外部装有防护板83，防岩土撞击装置8可预防岩土和小型滑坡直接撞击挡土墙，造成挡土墙开裂。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
