滑坡整治-抗滑桩设计

筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １ 滑坡整治-抗滑桩设计 一、 x 前言 为了巩固所学的《土力学》、《路基 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 》、《钢筋混凝土结构设计》等课程知识，提高 综合运用所学知识的能力，以及设计计算和施工方面分析问题和解决问题的能力，特选择滑 坡整治作为毕业设计的课题，以期提高综合运用知识去解决路基边坡防护与治理方面的能 力。 二、 设计内容 滑坡防治工程设计与施工必须依据专门的工程地质勘察报告，包括： <一>、滑坡区及邻区工程地质调查与测绘，采用比例尺为 1:200～1:2000。提供滑坡工程地 质平面图和相关剖面图、横断面图等。 <二>、滑坡展布范围、结构及规模。应该根据水文工程地质条件，采用坑探、钻探、物探等 方法查明滑坡体、滑带和滑床的结构特征，特别应了解滑带的基本性状和稳定性。 <三>、在进行滑坡勘察中，应因地制宜地进行相应的滑坡地面变形、深部位移、地下水动态 监测，为防治工程设计、施工和效果评估提供充分依据。 <四>、根据滑坡的变形破坏过程和地质环境，进行相应的物理力学试验，提供天然容重、饱 和容重、峰值和残余抗剪强度、地下水位以及孔隙水压力等参数，并结合反演法和类比法， 推荐出合理的设计参数。 <五>、根据滑坡区地貌形态、地表裂缝、建筑物和树木变形、地下水动态变化、人工扰动等 特征，结合地表变形和深部位移监测结果，对滑坡体稳定现状和蓄水后可能的变化进行科学 评价，并作出滑坡防治工程经济、社会和环境效益评估。 <六>、在施工过程中，应实时对滑坡进行跟踪测绘编录，检验、补充及更正勘察结论，并进 行反馈设计。 三、地质概况 该滑坡场地原始地貌属构造侵蚀低山地貌，植被丰富，修湘黔线时已开挖成高度约10米的路 槽。铁路北侧为坡脚，铁路南侧为陡坡，滑体侧向高度约为20米。 钻探深度20米范围内的地层，勘察结果如下： 1）、地质岩性 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２ ① 素填土（Qml）：黄色、橘黄色，稍湿，稍密，碎石含量约为30%，主要成分分布于ZK1、 ZK2、ZK3三孔，层厚1.2~1.7米，属修建挡土墙时回填所致。 ② 耕植土(Qpd)：灰黄色、棕黄色，稍湿，松散，含腐殖质及碎石，主要分布于ZK5、ZK6、 ZK7三孔处，层厚0.4米。 ③ 碎石土（Qel）：黄色、灰黑色，较干燥，密实，碎石含量约为30%，为基岩强风化物残 积而成。层厚0.8~1.0米，主要分布于ZK7、ZK8、ZK9三孔处。 ④ 强风化砂质板岩（Ptbn）：黄色、灰黄色、砖红色等砂泥质结构，板块状构造。节理裂 隙发育。岩心较破碎，取出时呈碎块、薄饼状，干燥，该层风化不均匀，碎块岩心手可 折断，局部岩心遇水后易膨胀呈砂土状。层厚8.6~14.6米。 ⑤ 软弱夹层（Ptbn）：暗紫色、紫红色，砂泥质结构，板块状构造，岩心呈短柱及碎块状。 钻孔控制深度内见于ZK1、ZK2、ZK3三孔，控制厚度4.6~4.9米，其硬度较大，手难以将 碎块岩心折断。 2）地下水 场地处于高陡坡部位，同时岩层风化厚度大，节理裂隙极发育，地下水排泄条件好。在施工 过程中，钻孔内未见地下水。大雨过后，钻孔内见水，测得其水位分别为 ZK1 7.50m、ZK2 1 0.00m、ZK3 78.80m（距孔口），一天后，孔内水全部消失。可见，该处以接受大气降水补给 为主，地下水径流、排泄条件好。地下水径流量受大气降水量的控制，随季节而变化。 四、滑坡特征及成因分析 1） 滑坡体由南向北撒开，滑体长约 18 米，前缘宽约 70 米，后缘宽约 60 米，平面展布 面积约 1170m2,滑体方量约 7000m3滑体倾角 50°，滑体前挡墙局部错位 50mm,多处 出现长约 5-10m 的纵向或横向裂缝，部分裂缝相交叉，同时在后缘可见 10-20m 宽的 裂缝。 2） 成因分析 ① 铁路路基开挖，形成 10-20m 的高陡边坡； ② 山坡坡度大，约 50°； ③ 岩层风化层厚度大，节理裂隙发育； ④ 岩层倾向与边坡的倾向一致，倾角约 6°； ⑤ 强风化砂质板岩中有软弱夹层； ⑥ 大气降水沿节理、裂隙渗入岩层； ⑦ 火车通过时，对附近地层造成高频振动。 以上因素导致岩层的不稳定，一致发生滑坡。 五、滑坡稳定性评价 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ３ 一、荷载 1.滑坡体自重； 2.滑坡体上建筑物等产生的附加荷载； 3.地下水产生的荷载，包括静水压力和动水压力等； 4.地震荷载； 5.动荷载，如汽车荷载等； 二、荷载强度标准 1.暴雨强度按 10～100 年重现期计； 2.地震荷载按 50～100 年超越概率为 10%的地震加速度计； 滑坡防治工程设计，须考虑库水位变化所产生的渗透压力和动水压力。 滑坡防治工程暴雨和地震荷载强度取值标准参见表 2.0.1。 滑坡防治工程荷载强度标准 表 2.0.1 暴雨强度重现期 (年) 地震荷载(年超越概率 10%) 滑坡防 治工程 级别 设 计 校 核 设 计 校 核 Ⅰ 50 100 50 100 Ⅱ 20 50 50 Ⅲ 10 20 据钻孔揭露，Ⅰ-Ⅰ剖面存在二级滑体。Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ两剖面均存在一、二级滑体。一级滑 体造成现有挡墙发生 5-10mm 的裂缝，挡墙纵向错位约 50mm,地面见 10-20mm 的裂缝。二级 滑体随着一级滑体滑动变化而变化，一致推动一级滑体的加剧运动。从滑体后缘产生拉张裂 缝，前缘挡土墙裂开、错位情况看，滑体处于蠕动状态。当雨季来临时，降水渗入滑动面可 以促使滑体滑动。滑坡体下滑的危险性依然存在，严重威胁行车安全。根据滑坡的实际情况， 对滑坡的治理采用以下方法：滑体前缘采用抗滑桩处理，后缘修排水沟，防止大气降水的渗 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ４ 入。 六、考虑风化及应变软化作用的参数取值 具有渐进破坏特征的边坡的稳定与其变形以及由变形引起的土体抗剪强度降低有关。边坡土 随着变形的发展，具有应变软化性状，在滑坡发生之前，滑动面局部抗剪强度可能已得到完 全的发挥，滑动面上局部土体抗剪强度由峰值强度逐渐趋于残余强度。包承纲[1]提出的强 度选取原则是在不同区域、不同部位、不同土性、不同工况、不同外部条件的土都应有与之 相符的强度参数。根据破坏型式和稳定分析中的滑动体所涉及的土体来看，大致有如下6 种 情况，它的参数取值可按下述思路进行： （1）风化层采用干缩循环2 次后的饱和土样的强度； （2）坡顶张裂隙层在裂隙张开的深度内，强度为零； （3）坡脚塑性区采用应变软化后的某一残余系数所对应的强度值，如果难以确定残余系数， 可取峰值fp t 与残余值fr t 的均值，如果估计应变值较大时，就取残余强度值fr t 。水 下部分用饱和土样，水上部分用非饱和土样； （4）裂隙随机分布的膨胀土体，取考虑随机裂隙影响的综合强度值，水下用饱和土样，水 上用非饱和土样； （5）填筑膨胀土，采用抗剪强度峰值fp t ，水下用饱和土样，水上用非饱和土样； （6） 软弱夹层和层间界面，对尚未滑动的部位，采用饱和土样首次滑动的强度值，对于已 经滑动的软弱夹层、层间界面及古滑坡复活的滑动面，采用原状饱和土样的残余强度值fr t ，或者重塑土样的反复剪稳定强度值。在以上取值中，一般j 可以取用试验值小值的 平均值，而c 值则取试验值的1/4～1/5，也可根据具体情况而定。 从以上的分析可看出，土坡的中段及上段滑动面上的剪应变较下段滑动面上的值要小，因此 由应变引起的强度衰减也较小。但由于滑坡的浅层性，滑动面一般处在风化层内，所以土坡 上段滑动面上的强度值仍然会由于风化作用而显著减小；另外，流变的影响也会使强度有较 大的降低。降低的强度中主要是粘聚力c 值的部分。考虑到上述因素的作用，滑动面上的c 和 φ 值从上段至下段应分别选用峰值与残余值之间的不同数值。建议在膨胀土边坡设计中， 高差每4 m左右设一级平台。最高一级斜坡的滑动面上可取φ的残余值rφ 加上2/3的峰值p φ 与残余值rφ 之差，然后每下降一级，φ值就减少1/3的峰值与残余值之差，直到残余值。 由于c 值受风化作用及应变软化作用的影响较大，将受到比φ值更大的衰减影响。最高一级 斜坡的滑动面上可取c 的残余值加上2/9 的峰值与残余值之差，然后每下降一级， c 值就 减少1/9的峰值与残余值之差，直到残余值。 强度参数c、φ 值的分布规律，发现值φ较稳定，变化不大；而c 值波动较大，且边坡滑动 面位置的土体c 值明显较低，进而提出了土体强度指标的建议值：内摩擦角可取滑动面上的 最小值，凝聚力可取平均值的一半进行计算是比较合理的。利用建议的土体强度指标进行了 高边坡的稳定计算，由反分析结果可看出本文提出的取值方法符合边坡实际状态的土体强度 参数。 七、滑坡稳定计算 滑坡稳定计算采用基于刚体极限平衡理论的改进的传递系数法。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ５ 图2 滑坡主轴纵断面 滑坡其主轴纵断面如图2 所示,滑动方向与线路走向约成86°,图中条块1为被牵引部分,条 块2、3为主滑部分,条块4、5、6 为抗滑部分。根据现场取样多次剪切试验和与经验数据对 比分析,各项指标如下。 条块1滑面上土 重度γ1 = 19 kN/ m3 内摩擦角φ1 = 18° 黏聚力C1 = 18 kPa条块B、 C、D 滑面上土 重度γ2 = 19 kN/ m3 黏 聚力C2 = 12 kPa条块E、F 滑面上土 重度γ3 = 19 kN/ m3 内摩 擦角φ3 = 25°用反算法求φ2 值。 在山体将滑动的瞬间,山体处于极限平衡状态,令剩余下滑力为0 ,安全系数K =1.0 ,据以下 公式计算 Ti = KWisinα1 + Ti - 1ψi - Wicosαi tanφi- Cili (1) 其中φi = cos (αi - 1 - αi ) - sin (αi - 1 - αi ) tanφi 式中 Ti ———第i 个条块末端的滑坡推力,kN/ m; ψ———传递系数; Wi ———第i 条块滑体的重力,kN/ m; αi ———第i 条块所在滑动面的倾角, (°) ; αi - 1———第i - 1 条块所在滑动面的倾角, (°) ; φi ———第i 条块滑动面上内摩擦角, (°) ; li ———第i 条块所在滑动面的长度,m; Ci ———第i 条块滑动面上单位黏聚力,kPa 。 即可得出:φ2 = arctan01142 = 8°54′55″, 取φ2 = 9°。 取安全系数K =1.3,按公式(1) 列出计算式求得 滑坡推力T = 806 kN/ m;其水平滑坡推力Tx = Tcos15° = 77815 kN/ m。 取安全系数K = 1.20 ,令桩前剩余下滑力为TR ,按 公式(1)计算,则可得:TR=45318kN/m ,则桩前剩余 水平抗滑力Tx′=TRcos15°= 43814kN/m。 八、抗滑桩设计 〈一〉一般规定 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ６ 第 1 条 抗滑桩一般布置于滑坡体厚度较薄、推力较小，且嵌岩段地基强度较高地段。采用 抗滑桩对滑坡进行分段阻滑时，每段宜以单排布置为主，若弯矩过大，应采用预应力锚拉桩。 第 2 条 抗滑桩桩长宜小于 35m。对于滑带埋深大于 25m 的滑坡，采用抗滑桩阻滑时，应充 分论证其可行性。 第 3 条 抗滑桩间距(中对中)宜为 5～10m。抗滑桩嵌固段须嵌入滑床中，约为桩长的 1/3～ 2/5。为了防止滑体从桩间挤出，应在桩间设钢筋砼或浆砌块石拱形挡板。在重要建筑区， 抗滑桩之间应用钢筋砼联系梁联接，以增强整体稳定性。 第 4 条 抗滑桩截面形状以矩形为主，截面宽度一般为 1.5～2.5m，截面长度一般为 2.0～ 3.5m。当滑坡推力方向难以确定时，应采用圆形桩。 第 5 条 结合移民安置的实际需要，对滑坡进行“开发性”治理，应尽可能利用抗滑桩形成 平台，为移民迁建提供建筑场地。 第 6 条 抗滑桩按受弯构件设计。对于利用抗滑桩作为建筑物桩基的工程，即“承重阻滑 桩”，应按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）进行桩基竖向承载力、桩基沉降、水平位移 和挠度验算，并须考虑地面附加荷载对桩的影响。 〈二〉桩身外力计算 桩断面 b ×a =2m×3m 桩中心距 L =6m 桩长 H =18m 滑面下桩埋深 h1=10m 地面至滑面深 h2=5m 桩前被动土压力根据朗肯被动土压力计算公式可计算出 Ep=γ1 h2 2tan2 (45°+φ综/ 2) / 2+2C1h2tan(45°+ φ综/2)=45314kN/m 因为Ep> Tx′,故桩前抗力按剩余水平抗滑力 Tx′=43814kN/m控制, 每根桩桩前的剩余水平抗滑力 R =Tx′L =263014kN, 桩前剩余水平抗滑力按矩形分布, 故qH′=R/ h2=526108kN/m。 〈三〉桩身内力计算 (1) 计算方法 抗滑桩在滑坡推力作用下,与围岩(土) 相互作用,其受力状态相当复杂,是一个三维空间受 力问题。本文采用悬臂桩计算方法,将抗滑桩分为受荷段和锚固段分别计算,受荷段按悬臂梁 计算,锚固段按地基系数法计算。 (2) 受荷段各截面内力计算结果见表1。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ７ (3)锚固段桩身内力计算 抗滑桩受荷段桩身内力应根据滑坡推力和阻力计算，嵌固段桩身内力根据滑面处的弯矩和剪 力按地基弹性的抗力地基系数(K)概念计算，简化式为： K=m(y+y0)n 式 中 m ——地基系数随深度变化的比例系数； n ——随岩土类别变化的常数，如 0、0.5、1……； y ——嵌固段距滑带深度(m)； y0 ——与岩土类别有关的常数(m)。 地基系数与滑床岩体性质相关，可概括为下列情况： 1.K 法。地基系数为常数 K，即 n=0。滑床为较完整的岩质和硬粘土层。 2.m 法。地基系数随深度呈线性增加，即 n=1。一般地，简化为 K=my。滑床为硬塑～半坚硬 的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层。 3.当 01 时，K 值随深度为内凸的抛物线变化。 第三种情况应通过现场试验确定。抗滑桩地基系数的确定可简化为 K 法和 m 法两种情况。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ８ 当桩埋入均质土层中时,在滑坡推力作用下,将绕桩身某点转动,因为是刚性桩(通过“m”法 计算可判断为刚性桩) ,桩底按自由端考虑,即Qh=0,Mh=0。根据地质情况,滑面处的地基抗力 系数采用A =A′= 12000kN/m3,滑面以下地基抗力系数随深度变化的比例系数采用m =25000kN/m4,按地基系数 法可以计算出弯矩My、剪力Qy及侧应力σy。计算结果见表 经测算桩受剪最大处的土体被动抗应力σp与主动压应力σa之差值为509111kPa大于(σ y)max,说明设计是安全的。 九、抗滑桩合理桩间距的探讨 抗滑桩是边坡支挡工程中常用的一种结构物,桩间距是抗滑桩设计时的一个重要指标,桩间 距过大可能会造成抗滑作用失效,桩间距过小又易造成投资增加,所以合理的桩间距问题是 一个重要的工程问题。一般从技术经济角度来说,应该在保证坡体安全的条件下尽可能选择 大的桩间距。关于桩间距的计算,鉴于以往研究中问题之所在,本文将从抛物线形土拱效应分 析出发,综合考虑土拱强度条件和桩间静力平衡条件来建立桩间距的合理计算方法,以使其 更加符合工程实际。 1 土拱效应分析 在边坡工程中,当抗滑桩施工完成后,在抗滑桩阻碍坡体位移而使自身产生变形的同时,相邻 桩之间的土体有向坡体外侧移动的趋势。在桩前土体开挖完成后,这种趋势就会进一步地发 展。由于抗滑桩的横向位移小于坡体的横向位移,造成桩后局部范围内的土体不断挤压桩体 而产生不均匀的土压力,桩间的部分土体因受桩体约束作用的不同而产生不同程度的剥落。 在靠近桩体处的剥落较少,而在远离桩体处的剥落较大,即在相邻两桩之间的不同位置有不 同的位移。在设桩处位移较小,在两桩中间位移较大。在这种情况下就会引起桩间土体与桩 后土体抗剪能力的发挥而 在土体中形成所谓的“楔紧”作用,即形成土拱效应,以限制桩间土体的滑出,并将桩后坡体 压力传递到两侧桩上,此时相邻的两桩起到了拱脚的作用。桩间土拱效应示意简图(俯视图) 如图1 所示。由于桩后坡体在一定高度范围内自上而下均有土拱效应,但对于桩体作用最直 接且最有意义的则为桩体在滑面以上范围内的土拱,即土拱在桩顶及其以下的部分应为主要 的研究对象,所以这里就取这一部分的土拱进行分析并建立计算模型 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ９ 。 图1 桩间土拱效应示意简图 2 计算模型 常见抗滑桩的截面形状有矩形、圆形等,为了讨论问题的简化并重在说明原理,本文主要讨论 矩形截面抗滑桩的情况。 2. 1 基本假定 (1) 由前述土拱效应的分析可知,桩间土体的剥落量为中间大两侧小,所以这里就假定相邻 两桩间土拱形状为对称轴在跨中的抛物线形(俯视图),并且相邻两桩间的土拱主要在桩间后 侧坡体中形成,即略去仅存在于相邻两桩之间区域内的小厚度土拱。 (2) 虽然桩间产生“楔紧”作用的土拱体有一定的厚度,但一般相对其高度而言显得较小, 所以这里不计土拱自重。同时,不详细考虑桩后土拱效应由上(桩顶处) 而下逐渐减弱的情况, 而是整体上以桩顶处土拱的形式均匀分布来简化分析,把土拱问题近似简化为沿桩长方向的 平面应变问题。 (3) 假定桩后坡体压力沿桩间均匀分布,则其以分布力的形式作用于土拱上。由于形成稳定 的土拱效应后桩与坡体的变形也达到稳定状态,所以桩起到支撑稳定土拱的作用,即桩为拱 脚。 根据上述假定,沿桩长方向取单位高度的土拱进行分析,其简化计算模型如图2 所示。在图2 中,土拱跨度(相邻两桩间净距) 为S ,拱圈厚度为t ,拱高(跨中剥落度) 为r ,作用于单位高 度土拱上的桩后坡体线分布压力为q , 拱脚处反力分别为Fx 与Fy 。若令A =r/S ,B = t/S , 则可以得到拱轴线方程为y = 4A/S ·( Sx - x2 ) 。(1) 同时,由此模型可见桩间土拱实为二脚拱,于是根据结构力学可以得到拱脚反力为 Fy = qS/2 , (2) Fx = λqS/(8A) 。(3) 式(3) 中,λ为拱脚横向传力系数,计算如下: λ = (1 +5B2/512A3 k2)P(1 +10B2/512A3 k1) , (4) 其中, k1 = ln[ ( k0 - 4A)P( k0 + 4A) ] , k2 = k1 + 8Ak0 ,而k0 =√1 + 16A2 。一般 而言,λ值比较接近于1 ,所 以为简化计算,可以近似取λ = 1。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １０ 图2 土拱简化计算模型 2. 2 控制条件 (1) 要保证相邻两桩间土拱正常发挥作用,就需要满足桩间的静力平衡条件,即两桩侧面的 摩阻力之和不小于桩间作用于土拱上的压力(坡体压力) 。为便于分析可取等号,其表达式可 以写为 2 ( Fx ·tanφ + c ·t ·1) = qS , (5) 式中 c 、φ为桩间后侧土体的粘聚力和内摩擦角。 图3 两侧土拱交汇处的三角形受压区 (2) 由于土拱的跨中截面是最不利截面,所以在此处土体要满足强度条件;同时,由于跨中 截面处的前缘点比后缘点受力更为不利,因此取跨中截面处前缘点M(如图3 所示) 满足强度 条件,这采用莫尔- 库仑强度准则。此时,若取λ = 1 ,则跨中截面弯矩为零。于是跨中截面 处前缘点应力 σM 为 σM = Fx/( t ·1) 。(6) 由于桩前土体已被开挖,所以在俯视平面内M 点处于单向应力状态,因而根据莫尔- 库 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １１ 仑强度准则可得 σM =2 ccosφ/1 - sinφ, (7) 将式(6) 代入式(7) ,即得 Fx/t ·1=2 ccosφ/1 - sinφ。(8) (3) 在桩间距设置合理的情况下,在同一桩体后侧的局部区域内(桩顶及其以下附近范 围内) ,相邻两侧的土拱会在此处形成三角形受压区[3 ] ,如图3 所示。因此,应该保证该三 角形受压区能正常发挥效用而不被破坏,即此处应该满足强度条件。具体地说,这时在截面DE 上根据莫尔- 库仑强度准则应有 Tcos (α + β) = c ·t ·1 + Tsin (α + β) tanφ, (9) 式中 T 为作用于截面DE 上的合力, T =√F2x + F2y ,α为截面DE 与水平方向的夹角, β 为合力T 与水平方向的夹角。这样,根据上述3 个主要控制条件,就可以较为合理地确定桩间 距。 2. 3 计算过程 首先,将式(2) , (3) 代入式(5) , (8) ,并考虑到取λ = 1 (在公式推导过程中,为便于一般性的分析,可先以 λ的形式推导,最后再近似取λ = 1 以简化分析,其详 细过程这里就不赘述,而直接给出简化后的结果,下 同) ,经整理后可得联立方程组: 于是,在由式(13) 求出β之后,根据式(12) 的解就可以算得α,进而可以由式(14) 算出拱 圈厚度t 。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １２ 最后,根据S = tPB ,得出土拱跨度S (桩间净距)的表达式为 S = cb (1 + sinφ)/qcosα(1 - sinφ) , (15) 于是相邻两桩中心间距L = S + b 。 式(15) 定量地反映了桩后土体的强度参数以及桩后坡体推力与桩间净距的关系。从式(15) 可以看出,桩间净距S 直接受桩后土体的抗剪强度参数c 、φ及桩后坡体推力q 的影响,在其 它因素不变的情况下,桩间净距S 随桩后土体粘聚力c 或内摩擦角φ的增大而增大,却随着 桩后坡体推力q 的增大而减小。应该注意的是,在上述分析过程中,对土拱作了沿桩长均匀分 布(按桩顶处土拱分析) 的假定,但实际上桩后土拱效应是由上(桩顶处) 向下逐渐减小的, 所以实际的桩后土拱平均厚度比假定情况下的小。因此,假定的情况在一定程度上夸大了土 拱效应,从而假定与实际之间存在一定的误差。根据S = tPB 及式(11)可知,在其它条件不变 的情况下, S 随t 的减小而减小,于是实际的桩间距应比根据假定计算的小,即计算的桩间 距偏大。从另一角度说,由于假定情况是采用桩顶处土拱分析的,而此处土拱又为整个桩后土 拱效应中拱圈与拱厚最大的部分,所以假定条件下计算的桩间距实际上是桩间距的上限值, 即实际采用的桩间净距不能超过按式(15) 计算的桩间净距。在实际应用时,为安全起见,可 以对式(15) 计算的桩间净距除以适当的安全系数而作为实际采用的桩间净距,该安全系数 建议取为1.2～1.5。 碎石土高边坡的最下一级边坡采用了悬臂式抗滑桩结构支挡坡体,测得桩后碎石土体的粘聚 力c =9kPa ,内摩擦角φ =21°。桩截面正面宽度b = 2 m ,侧面宽度a = 3 m ,桩全长h= 18m , 悬臂段长度h1 =10 m。经用传递系数法算得在上面部分坡体用预应力锚索地梁结构加固完成 后桩后的坡体推力p = 560 kNPm。下面按前述方法确定抗滑桩的桩间距L 。 作用于单位高度土拱上的桩后坡体线分布压力为q , q = pPh1 ×1 = 560P10 ×1 = 70 kNPm , 将其它相关参数代入式(10) 中,解此方程组得A = 0. 2165 , B =0. 1458 ;根据式(12) 算 得α + β = 49. 1°;根据式(13) 算得β = 40. 9°,于是得α = 8. 2°;由式(14) 得拱 圈厚度t= 1. 010 m。土拱跨度S = tPB = 6. 926 m ,为安全起见,取安全系数为1.2 ,则可 得有一定安全储备的桩间净距为4. 617 m ,桩中心间距L =SP1.2+b =6.617m ,实际工程中为 简化操作并偏于安全可取桩中心间距为6 m。 在边坡工程中,确定抗滑桩的桩间距时宜采用桩间静力平衡条件与土拱跨中及拱脚处截面的 强度条件来共同控制,如此才能较好地考虑若干最不利状况的组合,以使计算结果更加符合 工程实际。可按本文中式(15) 来计算桩间净距的上限值,在此基础上再除以适当的安全系数 而作为实际的桩间净距,计算结果较为合理。一般而言,在其它因素不变的情况下,桩间净距 随桩后土体粘聚力或内摩擦角的增大而增大,却随着桩后坡体推力的增大而减小。本文提出 的计算方法只是建立在一定假设基础上一种确定抗滑桩间距的方法,主要针对开挖边坡工程 情况,但也可以作为滑坡治理中设置抗滑桩时参考。 十、抗滑桩构造 第 1 条 为保护环境，桩顶宜埋置于地面以下 0.5m，但应保证滑坡体不越过桩顶。当有特殊 要求时，如作为建筑物基础，桩顶可高于地面。 第 2 条 桩身混凝土可采用普通混凝土。当施工许可时，也可采用预应力混凝土。桩身混凝 土的强度宜采用 C20、C25 或 C30。地下水或环境土有侵蚀性时，水泥应按有关规定选用。 第 3 条 纵向受拉钢筋应采用Ⅱ级以上的带肋钢筋。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １３ 第 4 条 纵向受拉钢筋直径应大于 16mm。净距应在 120～250mm 之间，配筋困难时可适当减 少，但不得小于 60mm。如用束筋时，每束不宜多于 3 根。如配置单排钢筋有困难时，可设 置两排或三排，排距宜控制在 120～200mm 之内。钢筋笼的混凝土保护层应大于 50mm。 第 5 条 纵向受拉钢筋的截断点应在按计算不需要该钢筋的截面以外，其伸出长度应不小于 表 3.3.6 规定的数值。 纵向受力钢筋的最小搭接长度（mm） 表 3.3.6 混凝土强度 钢筋类型 C20 C25 C30 Ⅰ级钢筋 30d 25d 20d Ⅱ级钢筋 40d 35d 30d 月牙纹 Ⅲ级钢筋 45d 40d 35d 注： ①表中 d 为钢筋直径； ②月牙纹钢筋直径 d＞25mm 时，其伸出长度应按表中数值增加 5d 采用。 第 6 条 桩内不宜配置弯起钢筋，可采用调整箍筋的直径、间距和桩身截面尺寸等措施，以 满足斜截面的抗剪强度。 第 7条 箍筋宜采用封闭式。肢数不宜多于4肢，其直径在10～16mm之间，间距应小于500mm。 第 8 条 钢筋应采用焊接、螺纹或冷挤压连接。接头类型以对焊、帮条焊和搭接焊为主。当 受条件限制，必须在孔内制作时，纵向受力钢筋应以对焊或螺纹连接为主。 第 9 条 桩的两侧及受压边，应适当配置纵向构造钢筋，其间距宜为 400～500mm，直径不宜 小于 12mm。桩的受压边两侧，应配置架立钢筋，其直径不宜小于 16mm。 第 10 条 当采用预应力混凝土时，除应满足《混凝土结构 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 》(GBJ10—89)外，尚应 符合下列要求： 一、预应力施加方法宜采用后张法。如采用先张法时，应充分论证其可靠性。 二、预应力筋宜为钢绞线。 三、下端锚固于桩身下部 3～5m 范围内。锚固段内，根据计算布置钢筋网片。 四、上段锚固应选用可靠的锚具，并在锚固部位预埋钢垫板。垫板须与锚孔垂直。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １４ 五、水泥砂浆强度等级不应低于 M25。 十一、矩形抗滑桩纵向受拉钢筋的配置 矩形抗滑桩纵向受拉钢筋配置数量应根据弯矩图分段确定，其截面积按如下公式计算： As=K1M/Ysfyh0 (3.2.11-1) 或 As=K1ξfcmbh0/fy (3.2.11-2) 且要求满足条件 ξ≤ξb。 当采用直径 d≤25 的Ⅱ级螺纹钢，相对界限受压区高度系数 ξb＝0.544； 当采用直径 d=28～40 的Ⅱ级螺纹钢，相对界限受压区高度系数 ξb＝0.566。 αS、ξ、γS计算系数由下式给定： as=K1M/fcmbho² ξ=1﹣√1-2as γS=(1+√1-2as)/2 式中 AS ——纵向受拉钢筋截面面积(mm2)； M ——抗滑桩设计弯矩(N·mm)； fy ——受拉钢筋抗拉强度设计值(N/mm2)； fcm ——砼弯曲抗压强度设计值(N/mm2)； h0 ——抗滑桩截面有效高度(mm)； b ——抗滑桩截面宽度(mm)； K1 ——抗滑桩受弯强度设计安全系数，取 1.2。 十二、矩形抗滑桩箍筋的配置 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １５ 矩形抗滑桩应进行斜截面抗剪强度验算，以确定箍筋的配置，可按如下公式计算： Vcs=0.07fcbho+1.5fyvAsv/s×ho (3.2.12-1) 且要求满足条件 0.25fcbho≥K2V (3.2.12-2) 式中 V ——抗滑桩设计剪力(N)； VCS ——抗滑桩斜截面上砼和箍筋受剪承载力(N)； fc ——砼轴心抗压设计强度值(N/mm2)； fyv ——箍筋抗拉设计强度设计值(N/mm2)，取值不大于 310N/mm2； h0 ——抗滑桩截面有效高度(mm)； b ——抗滑桩截面宽度(mm)； ASV ——配置在同一截面内箍筋的全部截面面积(mm)； s ——抗滑桩箍筋间距(mm)； K2 ——抗滑桩斜截面受剪强度设计安全系数，取 1.3。 十三、抗滑桩施工 第 1 条 抗滑桩要严格按设计图施工。应将开挖过程视为对滑坡进行再勘察过程对待，及时 进行地质编录，以利于反馈设计。 第 2 条 抗滑桩施工包含以下工序：施工准备、桩孔开挖、地下水处理、护壁、钢筋笼制作 与安装、混凝土灌注、混凝土养护等。 第 3 条 施工准备应按下列要求进行： 一、按工程要求进行备料，选用材料的型号、规格符合设计要求，有产品合格证和质检单。 二、钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀。 三、使用普通硅酸盐水泥。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １６ 四、砂石料的杂质和有机质的含量应符合《混凝土结构 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 及验收规范》(GB50204-92) 的有关规定。 第 4 条 桩孔以人工开挖为主，并按下列原则进行： 一、开挖前应平整孔口，并做好施工区的地表截、排水及防渗工作。雨季施工时，孔口应加 筑适当高度的围堰。 二、采用间隔方式开挖，每次间隔 1～2 孔。 三、按由浅至深、由两侧向中间的顺序施工。 四、松散层段原则上以人工开挖为主，孔口做锁口处理，桩身作护壁处理。基岩或坚硬孤石 段可采用少药量、多炮眼的松动爆破方式，但每次剥离厚度不宜大于 30cm。开挖基本成型 后再人工刻凿孔壁至设计尺寸。 五、根据岩土体的自稳性、可能日生产进度和模板高度，经过计算确定一次最大开挖深度。 一般自稳性较好的可塑—硬塑状粘性土、稍密以上的碎块石土或基岩中为 1.0～1.2m；软弱 的粘性土或松散的、易垮塌的碎石层为 0.5～0.6m；垮塌严重段宜先注浆后开挖。 六、每开挖一段应及时进行岩性编录，仔细核对滑面（带）情况，综合分析研究，如实际位 置与设计有较大出入时，应将发现的异常及时向建设单位和设计人员报告，及时变更设计。 实挖桩底高程应会同设计、勘察等单位现场确定。 七、弃渣可用卷扬机吊起。吊斗的活门应有双套防开保险装置。吊出后应立即运走，不得堆 放在滑坡体上，防止诱发次生灾害。 第 5 条 桩孔开挖过程中应及时排除孔内积水。当滑体的富水性较差时，可采用坑内直接排 水；当富水性好，水量很大时，宜采用桩孔外管泵降排水。 第 6 条 桩孔开挖过程中应及时进行钢筋混凝土护壁，宜采用 C20 砼。护壁的单次高度根据 一次最大开挖深度确定，一般每开挖 1.0～1.5m，护壁一节。护壁厚度应满足设计要求，一 般为 10～20mm，应与围岩接触良好。护壁后的桩孔应保持垂直、光滑。 第 7 条 钢筋笼的制作与安装可根据场地的实际情况按下列要求进行： 一、钢筋笼尽量在孔外预制成型，在孔内吊放竖筋并安装。孔内制作钢筋笼必须考虑焊接时 的通风排烟。 二、竖筋的接头采用双面搭接焊、对焊或冷挤压。接头点错开。 三、竖筋的搭接处不得放在土石分界和滑动面（带）处。 四、井孔内渗水量过大时，应采取强行排水、降低地下水位措施。 第 8 条 桩芯混凝土灌注。应符合下列要求： 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １７ 一、待灌注的桩孔应经检查合格。 二、所准备的材料应满足单桩连续灌注。 三、当孔底积水厚度小于 100mm 时，可采用干法灌注；否则应采取措施处理。 四、当采用干法灌注时，混凝土应通过串筒或导管注入桩孔，串筒或导管的下口与混凝土面 的距离为 1～3m。 五、桩身混凝土灌注应连续进行，一般不留施工缝。当必须留置施工缝时，应按《混凝土结 构工程施工及验收规范》(GBJ 50204-92)的有关规定进行处理。 六、桩身混凝土，每连续灌注 0.5～0.7m 时，应插入振动器振捣密实一次。 七、对出露地表的抗滑桩应及时派专人用麻袋、草帘加以覆盖并浇清水进行养护。养护期应 在 7 天以上。 第 9 条 桩身混凝土灌注过程中，应取样做混凝土试块。每班、每百 m3或每搅百盘取样应不 少于一组。 第 10 条 若孔底积水深度大于 100mm，但有条件排干时，应尽可能采取增大抽水能力或增加 抽水设备等措施进行处理。 第 11 条 若孔内积水难以排干，应采用水下灌注方法进行混凝土施工，保证桩身混凝土质量。 第 12 条 水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比按计算和试验综合确定。水灰比宜为 0.5～0.6，坍落度宜为 160～200mm，砂率宜为 40%～50%，水泥用量不宜少于 350kg/m3。 第13条 灌注导管应位于桩孔中央，底部设置性能良好的隔水栓。导管直径宜为250～350mm。 导管使用前应进行试验，检查水密、承压和接头抗拉、隔水等性能。进行水密试验的水压不 应小于孔内水深的 1.5 倍压力。 第 14 条 水下混凝土灌注应按下列要求进行。 一、为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为 250～500mm。 二、为满足导管初次埋置深度在 0.8m 以上，有足够的超压力能使管内混凝土顺利下落并将 管外混凝土顶升。 三、灌注开始后，应连续地进行，每根桩的灌注时间不应超过表 3.4.14 的规定： 单根抗滑桩的水下混凝土灌注时间 表 3.4.14 灌注量 （m3） ＜ 50 100 150 200 250 ≥300 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １８ 灌注时间 （h） ≤5 ≤8 ≤12 ≤16 ≤20 ≤24 四、灌注过程中，应经常探测井内混凝土面位置，力求导管下口埋深在 2~3m，不得小于 1m。 五、对灌注过程中从井内溢出物，应引流至适当地点处理，防止污染环境。 第 15 条 若桩壁渗水并有可能影响桩身混凝土质量时，灌注前宜采取下列措施予以处理： 一、使用堵漏技术堵住渗水口。 二、使用胶管、积水箱（桶），并配以小流量水泵排水。 三、若渗水面积大，应采取其它有效措施堵住渗水。 第 16 条 抗滑桩的施工应符合下列安全规定： 一、监测应与施工同步进行。当滑坡出现险情、并危及施工人员安全时，应及时 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 人员撤 离。 二、孔口必须设置围栏，用以防止地表水、雨水流入。严格控制非施工人员进入现场。人员 上下可用卷扬机和吊斗等升降设施。同时应准备软梯和安全绳备用。孔内有重物起吊时，应 有联系信号，统一指挥。升降设备应由专人操作。 三、井下工作人员必须戴安全帽，不宜超过 2 人。 四、每日开工前必须 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 井下的有害气体。孔深超过 10m 后，或 10m 内有 CO、CO2、NO、NO2、 甲烷及瓦斯等有害气体含量超标或氧气不足时，均应使用通风设施向作业面送风。井下爆破 后，必须向井内通风，炮烟粉尘全部排除后，方能下井作业。 五、井下照明必须采用 36V 安全电压。进入井内的电气设备必须接零接地，并装设漏电保护 装置，防止漏电触电事故。 六、井内爆破前，必须经过设计计算，避免药量过多造成孔壁坍塌。须由已取得爆破操作证 的专门技术工人负责。起爆装置宜用电雷管，若用导火索时，其长度应能保证点炮人员安全 撤离。 第 17 条 抗滑桩属于隐蔽工程，施工过程中，应做好各种施工和检验记录。对于发生的故障 及其处理情况，应记录备案。 十四、抗滑桩的质量检验和工程验收 第 1 条 质量检验 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m １９ 一、 抗滑桩的质量检查包括原材料质量、孔位偏差、桩身断面尺寸、孔底高程、孔的偏 斜、嵌固深度、桩周土与滑带土、钢筋笼焊接、钢筋笼制作、混凝土强度、桩身质 量、桩顶高程等。检查方法为目测、尺检、测量、取样试验等。 二、 抗滑桩检测数量表 表 11.2.1 检 验 数 量 序号 防治工程类别 占总桩 数 最少 数 检 测 方 法 1 Ⅰ类 10% 5 动力检测或 钻孔取芯检测 2 Ⅱ类 5% 3 动力检测或 钻孔取芯检测 3 Ⅲ类 3% 2 动力检测或 钻孔取芯检测 第 2 条 质量评定标准 一、保证项目 1.成桩深度、锚固段长度和桩身断面达到设计要求； 2.实际浇注混凝土体积严禁小于计算体积，桩身连续完整； 3.原材料和混凝土强度符合设计要求和有关规范的规定； 4.钢筋配置和焊接符合设计要求。 二、允许偏差项目 抗滑桩的允许偏差项目符合表 11.2.2 规定。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２０ 抗滑桩允许偏差项目表 表 11.2.2 序 号 项 目 允 许 偏 差 1 桩身断面尺寸 ±50mm 2 桩的垂直度 桩长≤5m，50mm；桩长＞5m，1%但不大于 250mm 3 主筋间距 ±10mm 4 箍筋间距 ±10mm 5 保护层厚度 ±10mm 十五、规范及参考书 1、 中华人民共和国行业标准：铁路工程地质勘察规范 TB10012-2001； 2、 中华人民共和国行业标准：铁路支挡结构物设计规范 TB10025-2001 3、《铁路工程设计技术手册-路基》：中国铁道出版社； 4、《铁路工务技术手册-路基》：中国铁道出版社； 5、《铁路施工技术手册-路基》：中国铁道出版社； 6、《抗滑桩设计与计算》：中国铁道出版社。 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２１ 十六、附录 1 滑坡防治工程级别划分 根据受灾对象、受灾程度、施工难度和工程投资等因素，可按表 2.0.5 对滑坡防治工程进行 分级。 一般滑坡防治工程分级 表 2.0.5 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 危害对象 县级和县级 以上迁建城 市，或重要桥 梁、国道专项 设施。 主要迁建集镇、 县级和县级以 上工矿企业、省 道及一般专项 设施。 一般迁建集 镇、乡镇工矿 企业、重要的 农村居民点。 危害人数 (人) >250 250～30 <30 直接经济损 失(万元) >1000 1000～500 <500 受 灾 程 度 灾害期望损 失(万元/年) >5000 5000～1000 <1000 施工难度 复杂 一般 简单 工程投资(万元) >1000 1000～100 <100 2 抗滑桩设计地基系数表 岩石物理力学指标与抗滑桩地基系数 K 附表 2-1 地层 种类 内摩擦 角 弹性模量 E0 (×104kPa) 波松比 μ 地基系数 K (×106kPa/m) 细粒 花岗 岩 80°以 上 5430～6900 6700～7870 0.25～0.30 0.28 2.0～2.5 2.5 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２２ 正长 岩、 辉绿 岩、 玢岩 中粒 花岗 岩、 粗粒 正长 岩、 坚硬 白云 岩 80°以 上 5430～6500 6560～7000 0.25 0.25 1.8～2.0 坚硬 石灰 岩 坚硬 砂 岩、 大理 岩 粗粒 花岗 岩、 花岗 片麻 岩 80°以 上 4400～ 10000 4660～5430 5430～6000 0.25～0.30 1.2～2.0 较坚 硬石 灰岩 较坚 硬砂 岩 75～ 80° 4400～9000 4460～5000 5430～6000 0.25～0.30 0.8～1.2 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２３ 不坚 硬花 岗岩 坚硬 页岩 普通 石灰 岩 普通 砂岩 70～ 75° 2000～5500 4400～8000 4600～5000 0.15～0.30 0.25～0.30 0.25～0.30 0.4～0.8 坚硬 泥灰 岩 较坚 硬页 岩 不坚 硬石 灰岩 不坚 硬砂 岩 70° 800～1200 1980～3600 4400～6000 1000～2780 0.29～0.38 0.25～0.30 0.25～0.30 0.25～0.30 0.3～0.4 较坚 硬泥 灰岩 普通 页岩 软石 灰岩 65° 700～900 1900～3000 4400～5000 0.29～0.38 0.15～0.20 0.25 0.2～0.3 不坚 硬泥 灰岩 硬化 45° 30～500 10～300 0.29～0.38 0.30～0.37 0.06～0.12 筑龙 网 ww w.z hul ong .co m ２４ 粘土 软片 岩 硬煤 500～700 50～300 0.15～0.18 0.30～0.40 密实 粘土 普通 煤 胶结 卵石 掺石 土 30～ 45° 10～300 50～300 50～100 50～100 0.30～0.37 0.30～0.40 ?/P> ?/FONT> 0.3～0.4 抗滑桩嵌固段土的地基系数 m(随深度增加比例系数)表附表 2-2 序 号 土体名称 竖直方向m0 (kPa/m2) 水平方向m (kPa/m2) 1 0.75