第六章 抗滑桩[规整]

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1、2015-12-23 1 第六章第六章 抗滑桩设计计算抗滑桩设计计算 一、一、 概述概述 二、二、 抗滑桩设计原则及步骤抗滑桩设计原则及步骤 三、三、 抗滑桩设计荷载分析抗滑桩设计荷载分析 四、四、 抗滑桩要素设计抗滑桩要素设计 五、五、 抗滑桩内力计算抗滑桩内力计算 六、六、 抗滑桩结构设计抗滑桩结构设计 七、七、 案例分析案例分析 一、一、 概述概述 抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物，设于滑坡的适当部抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物，设于滑坡的适当部 位，一般完全埋置地面下，有时也可露出地面。桩的下段位，一般完全埋置地面下，有时也可露出地面。桩的下段 均必须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深

2、度。均必须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度。 抗滑桩是利用桩自身优良的抗弯、抗剪能力和岩土体的承载抗滑桩是利用桩自身优良的抗弯、抗剪能力和岩土体的承载 力，通过桩身将上部承受的滑体推力传给滑面以下的稳定岩力，通过桩身将上部承受的滑体推力传给滑面以下的稳定岩 土体，依靠桩下部岩土体的侧向阻力来承担滑坡的推力，从土体，依靠桩下部岩土体的侧向阻力来承担滑坡的推力，从 而使滑坡保持平衡或稳定。而使滑坡保持平衡或稳定。 1. 抗滑桩定义及作用特点抗滑桩定义及作用特点 抗滑桩示意图 受 荷 段 锚 固 段 桩前滑体 前缘 滑 体 滑 床 滑面 1 / 48 2015-12-23 2 施工方式 打入桩打入

3、桩 钻孔桩钻孔桩 挖孔桩挖孔桩 材料 木木 桩桩 钢钢 桩桩 钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩 截面形状 圆形桩圆形桩 管形桩管形桩 矩形桩矩形桩 桩土相 对刚度 刚性桩刚性桩 弹性桩弹性桩 结构形式 排式单桩排式单桩 承台式桩承台式桩 排架桩排架桩 锚索桩锚索桩 桩身埋 置情况 悬臂桩悬臂桩 全埋桩全埋桩 2. 抗滑桩分类抗滑桩分类 2 / 48 2015-12-23 3 a) c) d) f)e) b) 抗滑桩的结构类型抗滑桩的结构类型 (a)一般抗滑排桩；一般抗滑排桩；(b)椅式桩墙椅式桩墙 ；(c)门门型抗滑桩型抗滑桩； (d)排架抗滑桩排架抗滑桩 ；(e)h型排架抗滑柱型排架抗滑柱 ；(f)

4、预应力锚索抗滑桩预应力锚索抗滑桩 3 / 48 2015-12-23 4 4 / 48 2015-12-23 5 三峡库区水田坝滑坡三峡库区水田坝滑坡-抗滑桩抗滑桩 抗滑桩排（兰青公路享堂滑坡抗滑桩排（兰青公路享堂滑坡） 5 / 48 2015-12-23 6 滑坡治理滑坡治理-抗滑桩抗滑桩 滑坡治理滑坡治理-抗滑桩抗滑桩 6 / 48 2015-12-23 7 3. 抗滑桩的优点抗滑桩的优点 （1 1）抗滑能力强，圬工数量小，在滑坡推力大、滑动带深）抗滑能力强，圬工数量小，在滑坡推力大、滑动带深 的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。（一（一

5、 般情况下挡土墙般情况下挡土墙20t20t以下的推力，以下的推力，20t20t以上用抗滑桩；超以上用抗滑桩；超 过过200t200t，桩长超过，桩长超过35m35m时需做可行性论证）时需做可行性论证） （2 2）桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位。）桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位。 （3 3）施工方便，设备简单。采用混凝土或少量钢筋混凝土）施工方便，设备简单。采用混凝土或少量钢筋混凝土 护壁，安全、可靠。护壁，安全、可靠。 （4 4）施工方便、安全、迅速，可以间隔地同时进行，工作）施工方便、安全、迅速，可以间隔地同时进行，工作 面多而干扰少，施工开挖量少而不易在施工过程中造

6、成面多而干扰少，施工开挖量少而不易在施工过程中造成 滑体稳定条件的恶化；滑体稳定条件的恶化； （5 5）通过开挖桩孔，）通过开挖桩孔，能够直接校核地质情况能够直接校核地质情况，进而可以检，进而可以检 验和修改原来的设计，施工中发现问题，易于补救。验和修改原来的设计，施工中发现问题，易于补救。 由于抗滑桩是一种特殊的侧向受荷桩，在滑坡推力作由于抗滑桩是一种特殊的侧向受荷桩，在滑坡推力作 用下，桩依靠埋入滑动面以下部分的锚固作用、被动用下，桩依靠埋入滑动面以下部分的锚固作用、被动 抗力，以及滑动面以上桩前滑体的被动抗力来维持稳抗力，以及滑动面以上桩前滑体的被动抗力来维持稳 定，因此，使用抗滑桩应该

7、满足以下最基本的使用条定，因此，使用抗滑桩应该满足以下最基本的使用条 件：件： （1 1）滑坡具有）滑坡具有明显的滑动面明显的滑动面； （2 2）滑坡体为非流塑性，桩能形成土拱效应；）滑坡体为非流塑性，桩能形成土拱效应； （3 3）滑动面以下为较完整的岩层或密实土层，能够）滑动面以下为较完整的岩层或密实土层，能够 提供足够的锚固力。提供足够的锚固力。 4. 抗滑桩的适用条件抗滑桩的适用条件 7 / 48 2015-12-23 8 抗滑桩破坏抗滑桩破坏 的基本形式的基本形式 滑动面 滑动面 b a b a b a 推测滑动面 实际滑动面 滑动面 滑动面 断桩断桩 桩周土桩周土 破坏破坏 桩间土挤

8、出桩间土挤出 坐船坐船”越顶越顶 二、二、 抗滑桩设计原则及步骤抗滑桩设计原则及步骤 （1 1）坡体稳定：坡体稳定：设桩后应使滑坡的安全系数提高到规定的要求，保设桩后应使滑坡的安全系数提高到规定的要求，保 证证滑坡不越过桩顶滑坡不越过桩顶，不从桩间挤出不从桩间挤出； （2 2）桩身稳定：桩身稳定：桩身要有足够的桩身要有足够的强度强度和和稳定性稳定性。桩的断面和配筋合。桩的断面和配筋合 理，能满足桩的应力和桩身变形要求，不被剪断、变形不过大；理，能满足桩的应力和桩身变形要求，不被剪断、变形不过大； （3 3）桩基和桩侧稳定：桩基和桩侧稳定：桩周地基抗力和滑体的变形在容许的范围内；桩周地基抗力和滑

9、体的变形在容许的范围内； （4 4）桩的间距、尺寸、埋深比较适当，保证安全，方便施工；桩的间距、尺寸、埋深比较适当，保证安全，方便施工； （5 5）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 果最佳、工程最经济；果最佳、工程最经济； （6 6）注意与周围环境的协调。注意与周围环境的协调。 1. 抗滑桩设计原则抗滑桩设计原则 8 / 48 2015-12-23 9 2. 抗滑桩设计步骤抗滑桩设计步骤 收集滑坡资料、分析原因、确定滑坡性质、范围滑体厚度等 计算滑坡推力 校核锚固段桩侧 地基强度 满足 绘制桩身弯矩、剪力图、桩侧应力图

10、（锚固段）、变形曲线图 桩身钢筋混凝土配筋设计 不满足、调整 进行桩群的平面布置、拟定桩位及桩间距 选桩型、拟定桩长、锚固深度、截面尺寸等 （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、变位及地 基反力等，确定桩身的最大弯矩和剪力位置 绘制施工图提出施工技术要求 三、抗滑桩设计荷载分析三、抗滑桩设计荷载分析 1. 抗滑桩的受荷段及锚固段抗滑桩的受荷段及锚固段 滑动面 受荷段 锚固段 滑坡推力 受荷段受荷段 锚固段锚固段 受荷段受荷段 锚固段锚固段 受荷段受荷段滑动面以上桩身滑动面以上桩身 锚固段

11、锚固段滑动面以下桩身滑动面以下桩身 9 / 48 2015-12-23 10 滑动面 受荷段 锚固段 滑坡推力 2）受荷段地层抗力受荷段地层抗力 3）锚固段地层抗力锚固段地层抗力 4）桩侧壁摩阻力桩侧壁摩阻力 5）桩底反力桩底反力(桩底应力桩底应力) 6）桩身自重桩身自重 设计中忽略不计设计中忽略不计 2. 抗滑桩桩身受力抗滑桩桩身受力 1）受荷段滑坡推力受荷段滑坡推力 桩底应力：桩底应力：抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。而抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。而 桩侧摩阻力、粘着力又桩侧摩阻力、粘着力又抵消了大部分自重抵消了大部分自重。实测资料表明，。实测资料表明， 桩底应力一般相当小

12、，为简化计算，桩底应力可忽略不计。桩底应力一般相当小，为简化计算，桩底应力可忽略不计。 桩周摩阻力：桩周摩阻力：抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层间的抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层间的 摩阻力、粘着力必然也较大，由此产生的平衡弯矩摩阻力、粘着力必然也较大，由此产生的平衡弯矩对桩有利对桩有利。 但其计算复杂，一般不予考虑。但其计算复杂，一般不予考虑。 10 / 48 2015-12-23 11 1）受荷段滑坡推力）受荷段滑坡推力取单位宽度取单位宽度1m宽的滑坡体纵向土条宽的滑坡体纵向土条 为研究对象为研究对象 滑坡是在斜坡上岩土体遭到破坏，使滑坡体沿着滑动面滑坡是在斜坡上岩土体遭到破坏，使滑

13、坡体沿着滑动面 （带）下滑而造成的地质现象。滑动面有平直的、弧形（带）下滑而造成的地质现象。滑动面有平直的、弧形 的、折线形的。的、折线形的。 沿层面或接触面滑动沿层面或接触面滑动直线型滑面；直线型滑面； 均质滑坡圆弧型滑面；均质滑坡圆弧型滑面； 非均质滑坡非均质滑坡折线型滑面。折线型滑面。 单一平面形滑面单一平面形滑面 稳定系数：稳定系数： 对一般散体结构或破碎状结构的坡体，或顺层岩坡的坡对一般散体结构或破碎状结构的坡体，或顺层岩坡的坡 体，开挖后容易出现这种滑面。体，开挖后容易出现这种滑面。 通过加大自重下滑力，即令通过加大自重下滑力，即令 Wsin 扩大到扩大到KsWsin ，即可得，即

14、可得 到该种滑体的下滑力到该种滑体的下滑力E，即，即: costantan sintan W K W sincostancos (tantan )0 s KEWWWK Ks为滑坡设计所要达到的为滑坡设计所要达到的安全系数安全系数-安全储备。安全储备。 K0=1.0时，滑坡处于时，滑坡处于理论上理论上的极的极 限稳定状态。限稳定状态。 sincostan0KWW 11 / 48 2015-12-23 12 圆弧形滑面圆弧形滑面 这种滑面通常产生于有粘性土及含粘性土较多的堆积这种滑面通常产生于有粘性土及含粘性土较多的堆积 土组成的坡体地段。稳定系数为：土组成的坡体地段。稳定系数为： 通过加大自重下

15、滑力，即令通过加大自重下滑力，即令Wsina ai 扩大到扩大到KsWsina ai，即可得到该种滑体，即可得到该种滑体 的下滑力的下滑力Ei，即：，即： 0 costan sin iiii i ii Wcl K W a a sincostan0 iiiiiiisi EWWclKaa Ks为滑坡设计所要达到的为滑坡设计所要达到的安全系数安全系数-安全储备。安全储备。 K0=1.0时，滑坡处于理论上的极时，滑坡处于理论上的极 限稳定状态。限稳定状态。 0 sin(costan)0 iiiiii i KWWclaa 折线形滑面折线形滑面 剩余推力法（传递系数法）剩余推力法（传递系数法） 滑体为刚体

16、，不可压缩，条块间没有挤压变形；滑体为刚体，不可压缩，条块间没有挤压变形； 是最常用的方法（是最常用的方法（条分法条分法），一般的滑坡均可采用该方），一般的滑坡均可采用该方 法进行计算。法进行计算。首先将滑坡体划分成若干条块，首先将滑坡体划分成若干条块，假定条件假定条件 如下：如下： 条块间只传递推力，不传递拉力（条块间只传递推力，不传递拉力（有拉力出现时取有拉力出现时取0）；）； 条块的剩余下滑力平行于该条块底部滑动面方向，作条块的剩余下滑力平行于该条块底部滑动面方向，作 用点位于下一条块侧面边界中点；用点位于下一条块侧面边界中点； 一般取滑坡主滑剖面计算滑坡推力（平行于滑动方向取一般取滑坡主滑剖面计算滑坡推力（平行于滑动方向取 1m宽的土条作为计算单元宽的土条作为计算单元），忽略计算宽度条两侧滑体体），忽略计算宽度条两侧滑体体 摩擦力影响。摩擦力影响。 12 / 48 2015-12-23 13 安全系数及滑坡推力：通过安全系数安全系数及滑坡推力：通过安全系