抗滑桩类型、设计及计算 |
| 文章来源：鱼泡隧道 提供人：刘刚 提供日期：2022-12-11 |
抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。
抗滑桩具有以下优点： (1) 抗滑能力强，支挡效果好； (2) 对滑体稳定性扰动小，施工安全； (3) 设桩位置灵活； (4) 能及时增加滑体抗滑力，确保滑体的稳定； (5) 预防滑坡可先做桩后开挖，防止滑坡发生； (6) 桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计，使其更符合工程实际。 点此加入微信工程群 二、抗滑桩类型 实际工程应用中，应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。
三、抗滑桩破坏形式 总体而言，抗滑桩破坏形式主要包括： (1) 抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状，滑动土体从桩间挤出； (2) 抗滑桩抗剪能力不足，桩身在滑面处被剪断； (3) 抗滑桩抗弯能力不足，桩身在最大弯矩处被拉断； (4) 抗滑桩锚固深度及锚固力不足，桩被推倒； (5)抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱，抗力不足，产生较大塑性变形，使桩体位移过大而超过允许范围； (6)抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理，桩虽有足够强度，但滑坡从桩顶以上剪出。 对于流塑性地层，滑体介质与抗滑桩的摩阻力低，土体易从桩间挤出。此时，可在桩间设置连接板或联系梁，或采用小间距、小截面的抗滑桩，因流塑体的自稳性差，当地下水丰富时，开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌，对处于滑移状态的边坡，还可能会加速边坡的滑移速度，甚至造成边坡失稳。 四、抗滑桩设计 01 基本要求 抗滑桩是一种被动抗滑结构，只有当边坡产生一定的变形后，才能充分发挥作用。因此，抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。 抗滑桩宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段；当滑面长、滑坡推力大时，可与其它加固措施配合使用，或可沿滑动方向布置多排抗滑桩，多排抗滑桩宜按梅花型布置。此外，抗滑桩设计还应满足以下要求： ✔通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力传递到滑面以下稳定地层中，使滑体边坡安全系数达到规定值。保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。 ✔桩身有足够的稳定性。桩的截面、间距及埋深适当，锚固段的横向应力在容许值内。 ✔桩身有足够的强度。钢筋配置合理，能够满足截面内力要求。 ✔保证安全，施工方便，经济合理。 02 设计流程 1)研究滑坡原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势； 2)根据滑坡地质剖面及滑面处岩土体的抗剪强度指标，计算滑坡推力； 3)根据地形、地质及施工条件等确定设桩位置及范围； 4)根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距； 5) 确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数； 6)根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数及其计算深度，据此判断是否按刚性桩或弹性桩进行设计； 7) 根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位、内力及桩侧应力(桩周岩土抗力)等，并计算最大剪力、弯矩及其位置； 8)校核地基强度，若桩身作用于地基的弹性应力(横向压应力)超过地层容许值或小于容许值过多时，则应调整桩的埋深、截面尺寸或间距，重新计算，直至达到相关要求； 9) 根据计算结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图； 10) 对于钢筋混凝土桩，根据上述计算结果进行配筋设计。 03 作用力系 作用于抗滑桩的外力主要包括滑坡推力、桩前滑体抗力(滑面以上桩前滑体对桩的抗力)、锚固段地层抗力(滑面以下地层对桩的抗力)、桩侧摩阻力和黏着力以及桩底反力等，其均为分布力。 04 滑坡推力 作用于抗滑桩上的滑坡推力，与滑坡性质、滑体厚度、滑面形状以及桩的位置、间距等因素相关。一般先用工程地质法的各种手段，对滑坡稳定性进行分析，然后辅以力学计算。由于桩间土拱对滑坡推力的影响机理尚不清晰，通常假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距(相邻两根桩中心的距离)范围之内的滑坡推力。剩余下滑力的计算有两种模式，分别通过加大下滑力、折减抗滑力进行计算。 点此加入微信工程群 1) 计算基本假定 ①在沿滑动主轴方向的地质纵断面图上，按滑面的产状和岩土性质划分为若干铅直条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力即是该部位的滑坡推力； ②每段滑体的下滑力方向与其所在条块的滑面平行； ③横向按单位宽度计算，不考虑两侧的摩擦阻力； ④视滑体为连续而无压缩的介质，由后向前传递下滑力并作整体滑动，不考虑滑体内部的局部应力作用。 2) 滑体上的作用力 第i 个条块滑体上的作用力可分为基本力系和特殊力系两类。 基本力系包括滑体自重Wi、上一条块传递来的剩余下滑力Ei-1、下一条块产生的支撑力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti； 特殊作用力系只有在可能出现的情况下，才列入计算，其主要包括作用在条块上的外部荷载Pi、动水压力Di (滑体饱水或其下部饱水且与滑带水相连通时考虑)、滑床上产生的浮托力Si、滑头水系有压力水头时的浮托力Si’ 及地震力Esi等。
3) 各作用力的计算
4) 通过加大下滑力计算 03 桩身内力计算 假定抗滑桩受荷段桩身布设n根锚索，则桩为n次超静定结构。滑面处的弯矩M0’及剪力Q0’计算公式如下：
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