抗滑桩滑坡治理工程设计

抗滑桩滑坡治理工程设计内容摘要：

a aM E H H E H H    =179。 （ ） 179。 （ ） = 0 滑坡推力按传递系数法计算，计算结果见表 41 所示： 11 i i i i iE E K T    R (41) ti i i i iN g c lR (42) c o s s i n ( )i i i w i i iN G P    (43) s i n c o s ( )i i i w i i iT G P    (44) 1sin ( )2wi w i i iPV   (45) 11c o s ( ) s i n ( )i i i i i tg          (46) 以上各式中： 表 41 K1820+700 断面滑坡推力计算表（ K=） 条块编号 条块总面积 （ 2m ） 浸水部分面积 （ 2m） 浸水部分重 （ /kNm ） 条块重 （ /kNm） 有效的滑动面长 （ m） 滑面倾角 （） 动水压力 wP /kNm 下滑力 iT （ /kNm ） 抗滑力 iR （ /kNm ） 传递系数 i 剩余下滑力 （ /kNm ） ① . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . mkNiE i /滑力，段滑体沿滑面的剩余下第— ； mkNiE i /11 滑力，段滑体沿滑面的剩余下第—  ； i — 第 i 计算条块剩余下滑推力向第 1i 计算条块的传递系数； K — 边坡稳定系数，取 K =； iT — 第 i 计算条块滑体在滑动面切线上的反力， /kNm ； iR — 第 i 计算条块滑动面上的抗滑力， /kNm ； ic — 第 i 计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值，取 c =； i — 第 i 计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值，取  =7176。 ； il — 第 i 计算条块滑动面长度， m ； i ， i — 第 i 计算条块底面倾角和地下水位面倾角，计算时取 ii ； iG — 第 i 计算条块单位宽度岩土体自重， /kNm ； wiP — 第 i 计算条块单位宽度的动水压力， /kNm ； w — 水的重度， 3/kNm ； iV — 第 i 计算条块单位宽度岩土体的水下体积， 3/mm； 滑 坡稳定性系数计算： nnn nnnRRRRRn    13211321321211 13211321321211 221 .72 05 294 .02 05 34 277 .12 05 .94 7509 .62 05 901 .97 05 34 422 .45 05 3 5               由表 41 可以看出，最后一块条块的剩余下滑力为 /kNm ，此边坡属于不稳定边坡，必须进行处治。 根据滑坡体的实际情况，结合表 41 宜在条块 处设抗滑桩，在滑块 处设挡土墙，详见 剖面滑坡推力示意图 （附图 ） ；剖面抗滑桩布置示意图 （附图 ）。 由表易知，条块 处剩余下滑力为/kNm ，取 1110 /kNm ，桩前滑体抗力取被动土压力。 4． 2 锚杆设计 由 的 稳定性验算可知，滑壁在路面动荷载和路基主动土压力作用下是处于稳定状态的。 但由于二级公路要求严格控制变形，故考虑在滑壁打上一排锚杆。 ,4 ( 1 9 4 1 0 ) 0 . 7 0 4 2 1 0 0 . 7 0 4 4 3 . 7 6ae k N        ,4 1 4 3 .7 6 ( 4 0 .7 3 ) 7 1 .5 5 /2aE k N m     ,4 1 ( 4 )    锚杆设置于滑壁上 ，其水平拉力为 tkH ，安置角度 15 176。 对 O点取力矩， 7 1 . 5 5 ( 4 1 . 0 9 ) ( 4 2 )o tkMH      令 oM =0，则 kN /m 锚杆的轴向拉力标准值和设计值可按下式计算： costkak HN  （ 47） a Q akNN （ 48） 式中 akN — 锚杆轴向拉力标准值（ kN）； aN — 锚杆轴向拉力设计值（ kN）； tkH — 锚杆所受水平拉力标准值（ kN）；  — 锚杆倾角（176。 ）； Q — 荷载分项系数，可取 ，当可变荷载较大时应按现行荷载规范确定。 由公式（ 47）得： costkak HN  = 107. 8 /c os 15 kN m 由公式（ 48）得： a Q akNN =1 .3 1 0 7 .8 1 4 0 .1 4 /kN m 锚杆钢筋截面面积应满足下式的要求： 02 asNA fy （ 49） 式中 sA — 锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积（ 2m ）； 2 — 锚筋抗拉工作条件系数，永久锚杆取 ，临时性锚杆取 ； 0 — 边坡工程重要性系数； , pyffy — 锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（ kPa）。 由公式（ 49）得： 02 asNA fy = 2 140. 14 310 mm  取 32 的钢筋。 锚杆锚固体与地层的锚固长度应满足下式要求： 1 aka bNl Dfr （ 410） 式中 al — 锚固段长度（ m）； D— 锚固体直径（ m）； bfr — 地层与锚固体粘结强度特征值（ kPa）； 1 — 锚固体与地层粘结工作条件系数，对永久性锚杆取 ，对临时性锚杆取。 由公式（ 410）得： 1akabNl Dfr =1 0 7 .8 4 .91 .0 3 .1 4 2 0 .1 4 5 0 m  ，取 5m 锚杆自由段长度 bl =，外锚段长度 0l = 所以，锚杆长度 0 abl l l l   =++=。 4． 3 抗滑桩设计 抗滑桩是一种特殊的侧向受荷桩，在滑坡推力的作用下，桩依靠埋入滑动面以下部分的锚固作用和被动抗力，以及滑动面以上桩前滑体的被动抗力来维持稳定。 因此，使用抗滑桩的最基本的条件是：滑坡具有明显的滑动面，滑动面以上位非塑流性的地层，能够被桩所稳定；滑动面以下为较完整的基岩或密实的土层，能够提供足够的锚固力；在可能的条件下，尽量充分利用桩前地层的被动抗力，以期效果最显著，工程最经济。 抗滑桩的设计应满足的要求： （ 1）整个滑坡体有足够的稳定性，即抗滑稳定安全系数满足设计要求值， 保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。 （ 2）桩身要有足够的强度和稳定性，桩的断面和配筋合理，能满足桩内应力和桩身变形的要求。 （ 3）桩周的地层抗力和滑体的变形在容许范围内。 （ 4）抗滑桩的间距、尺寸、埋深等都较适当，保证安全、方便施工，并使工程量最省。 抗滑桩的设计任务就是根据以上要求，确定抗滑桩的桩位、间距、尺寸、埋深、配筋、材料和施工等。 4． 3． 1 设计计算参数及其分析 1．抗滑桩设计的基本假定： 作用在抗滑桩上的外力包括：滑坡推力、受荷段地层（滑体）抗力、锚固段地层抗力、桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。 这些力均为分布力。 （ 1）滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上，可假定与滑面平行。 通常假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩矩（中至中）范围之内的滑坡推力。 对于液性指数较大、刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体，其靠近滑面的滑动速度较大，而滑体表层的滑动速度则较小，滑坡推力分布图形可假定为三角形。 （ 2）抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层的摩阻力、粘着力必然也大，由此产生的平衡弯矩显然有利，但其计算复杂，所以，一般不予考虑。 （ 3）抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。 而桩侧摩阻力、粘着力又抵消了大部分自重。 实测资料 表明，桩底应力一般相当小，为简化计算，通常忽略不计，而对整个设计影响不大。 2．根据抗滑桩的设计要求和设计内容，抗滑桩的设计计算程序如图 41 所示。 4． 3． 2 抗滑桩设计计算 设计资料 图 41 抗滑桩设计计算程序 否 否 是 收集滑坡资料、分析原因、确定滑坡性质、范围等 计算滑坡推力 选择桩型，拟定桩长、锚固深度、截面尺寸等 （推力、地形、地层参考类似工程） 确定桩的计算宽度、选定地基系数 计算桩的变形系数和计算深度， 判断桩的计算性质（刚性或弹性桩） 采用相应的计算方法计算桩的内力和变位、 地基反力等，确定桩身的最大弯矩和剪力及位置 绘制桩 身弯矩、剪力图、变形曲线 对钢筋混凝土桩进行配筋设计 绘制施工图，提出施工技术要求等 进行桩群的平面布置、拟定桩间距、桩位 校核地基强度是否接近 由地勘报告知，滑体主要为以含碎石粘土或粉质粘土为主的素填土， 1 =19 3/kNm ， sat = 3/kNm ， 1 =10186。 ， 1c ＝ 10kPa。 滑动面以下为强风化泥质砂岩，按密实土层考虑，2 =21 3/kNm , 2 =35176。 , 2 c =10kPa。 抗滑桩设在条块 2 处位置，设桩处以下为强风化泥质砂岩，厚 L=，底层为中风化砂岩，地基系数 K=6179。 510 3/kNm。 抗滑桩前后滑体高为，滑动面处的地基系数 A = 1A = 2A =80000 3/kNm ，滑坡推力 nE =1110 /kNm ，滑动面以下地基系数的比例为 m=40000 4/kNm。 （如图 42 所示） 作用在抗滑桩上的力系 作用在抗滑桩上的外力包括：滑坡推力、受荷段地层（滑体）抗力、锚固段地层抗力、 桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。 实测资料表明，桩底应力一般相当小，为简化计算，通常可以忽略不计，而对整个设计影响不大。 因此，实际作用在桩上的外 力为：滑坡推力和桩侧应力。 抗滑桩的设计 根据滑坡体的位置和形状，抗滑桩设计为悬臂式桩板结构，初拟抗滑桩桩身尺寸为 b179。 h=179。 ，桩全长拟为 ，其中自由段 1h =，锚固段 2h =，桩之间的距离（中— 中） S=。 桩截面面积： 22 3 6F b h m    ； 桩截面惯性矩： 3 3 411 2 3 4. 512 12I bh m    ； 桩截面模量： 2 2 311 2 3 366W bh m    ； 桩身混凝土（ 25C ）弹性模量： 10 aE MP ； 桩的抗弯强度： 4 8 23 .0 1 0 4 .5 1 .3 5 1 0E I k N m     ； 桩的计算宽度： 1 b m   ； 桩的计算深度：45522 84 1 0 3 6 . 0 1 . 4 71 . 3 5 1 0pmBhhEI      m ，属刚性桩； 桩底边界条件：按自由段考虑。 外力计算 每根桩承受的滑坡推力： 1 1 1 0 6 6 6 6 0nE E S k N    r ，按三角形分布，其 16660 22 20 / q k N mh   r。