第四节 抗滑桩设计步骤与内容
一、抗滑桩的设计步骤
1.抗滑桩设计要点
抗滑桩的设计应满足以下基本要求。
(1)抗滑桩能提供足够的阻滑力以平衡滑坡产生的下滑力,保证提高滑坡的稳定系数达到规定的安全值。
(2)滑坡体不能从桩顶及桩间滑出,不会产生新的滑动体。
(3)抗滑桩本身要有足够的强度和稳定性,保证自身不会破坏。
2.抗滑桩的设计具体步骤
基于以上设计要求,抗滑桩的设计步骤如下。
(1)分析滑坡的规模与稳定性。针对拟进行抗滑桩处理的滑坡,首先进行工程地质勘察,了解滑坡体的规模、物质组成、滑动面的性质与位置、获得滑坡体物理力学指标,特别是滑动面岩土体的抗剪强度指标。同时,开展滑坡稳定性的评价,从滑坡体宏观滑动特征,初步判别滑坡体的现状稳定性,掌握滑坡体滑动的主滑方向。运用极限平衡理论计算滑坡体的稳定系数。
(2)计算滑坡推力。根据地质特征,选择有代表性的剖面进行滑坡推力的计算。根据桩前后的单宽水平外力及间距计算每一根桩前后承受的总水平外力和荷载强度,计算时应考虑计算宽度。
(3)确定桩位与范围。根据滑坡推力与地形地质条件,结合桩的受力条件,初步确定桩位及桩前后的单宽水平外力,再根据外力、滑体厚度和嵌入地层情况选定桩的截面形状与大小、桩间距及埋深。
(4)根据推力大小,拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。
(5)进行以下的结构计算。
1)根据抗滑桩嵌入滑床的岩土情况以及滑坡体的地质条件与滑坡体物理性质,选定计算采用的地基系数。
2)根据抗滑桩嵌入滑床的岩土情况计算变形系数,再结合桩的埋深得出计算深度,从而判明桩属于刚性桩还是弹性桩,选用对应的计算公式计算桩的内力大小。
3)根据桩底边界条件,采用相应的计算公式计算桩上段作用于滑面处的剪力和弯矩(桩前滑面以上当弹性抗力考虑的桩除外)。计算刚性桩转点位置,刚、弹性桩的转角及不同截面处的侧向位移值,再计算各截面的侧应力、剪力、弯矩值及三者的最大值。
4)根据滑体及滑床的岩土情况,确定桩前岩土的侧向容许承载力值。
(6)校核强度。验算桩身各截面(着重验算桩底及最大侧应力截面)的侧向容许承载力是否满足稳定条件,否则需调整桩长、截面尺寸及间距等。
(7)编制全桩的侧应力、剪力及弯矩图、材料覆盖图,供配筋计算用。
(8)配筋计算与配筋校核。运用公式对已完成的配筋合理性进行校核,判别是否少筋或多筋,以便于及时修改。
(9)施工大样图及施工总说明的编制。
二、抗滑桩的具体设计内容
李军海提出抗滑桩标准化设计内容如下。
(1)根据地质勘探所获得的滑坡体地质资料,如滑坡的性质、滑动范围、滑动面及滑坡的主轴方向等,选择计算剖面,计算滑坡体的剩余推力。计算方法是:在主滑方向选择一定的计算宽度的剖面,将滑坡体划分为若干条块,进行受力分析,按照第五节滑坡推力计算方法计算推力,绘制天然下滑力曲线。
(2)分析与设计。进行抗滑桩设计之前,需要确定设计下滑力曲线。具体方法为依据滑坡体治理后的安全系数要求,采用强度折减法,计算下滑力曲线。
(3)抗滑桩布置。根据工程实践经验并结合地形条件,选择桩位,初步估计桩距与截面尺寸。布置一排或若干排抗滑桩,然后按以下几种情况重新计算滑坡推力:①无抗滑桩,即天然状态的稳定性;②设置一排抗滑桩;③设置两排抗滑等。除①各条块推力可以自上而下依次转递外,其他情况各条块推力依次转递到相应抗滑桩,即滑坡体推力已由各抗滑桩分担。
(4)初步选择桩的型式、宽度、厚度、埋深等值,确定基床系数及锚固段地基系数。
(5)抗滑桩结构设计。根据推力计算成果,得出各排抗滑桩各自承担的推力,按照悬臂梁(一般抗滑桩)或简支梁(锚索抗滑桩)进行受力分析,就可以很快地得到各自的最大弯矩Mmax和最大剪力Qmax。在上述计算完成后,进行抗滑桩的结构设计和配筋计算。
抗滑桩习惯上采用圆形截面,不但施工方便还有利于施工安全,但配筋计算则按圆环截面进行,这样偏于安全。
(6)配筋计算。
(7)抗滑桩设计成图、设计概算及设计报告编写。
(8)提出施工技术要求,拟定施工方案。