《抗滑樁設(shè)計(jì)教學(xué)》ppt課件

1、第5章　抗滑樁的設(shè)計(jì)與施工,本 章 重 點(diǎn)抗滑樁類型、特點(diǎn)及適用條件 抗滑樁設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容 抗滑樁設(shè)計(jì)荷載的確定抗滑樁的計(jì)算方法 抗滑樁的設(shè)計(jì) 抗滑樁的施工,§5．1　概 述 樁是深入土層或巖層的柱形構(gòu)件。邊坡處治工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體，依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力，而使邊坡保持平衡或穩(wěn)定，見圖5．1。,抗滑樁與一般樁基類似，但主要是承擔(dān)水平荷載。

2、抗滑樁也是邊坡處治工程中常見常用的處治方案之一，從早期的木樁，到近代的鋼樁和目前在邊坡工程中常用的鋼筋混凝土樁，斷面型式有圓形和矩形，施工方法有打入、機(jī)械成孔和人工成孔等方法，結(jié)構(gòu)型式有單樁、排樁、群樁，有錨樁和預(yù)應(yīng)力錨索樁等。,§5．1．1　抗滑樁類型、特點(diǎn)及適用條件(1)抗滑樁的類型抗滑樁按材質(zhì)分類有木樁、鋼樁、鋼筋混凝土樁和組合樁?？够瑯栋闯蓸斗椒ǚ诸?，有打入樁、靜壓樁、就地灌注樁，就地灌柱樁又分為沉管灌注樁、

3、鉆孔灌注樁兩大類。在常用的鉆孔灌注樁中，又分機(jī)械鉆孔和人工挖孔樁?？够瑯栋唇Y(jié)構(gòu)型式分類，有單樁、排樁、群樁和有錨樁，排樁型式常見的有椅式樁墻、門式剛架樁墻、排架抗滑樁墻(見圖5．2)，有錨樁常見的有錨桿和錨索，錨桿有單錨和多錨，錨索抗滑樁多用單錨，見圖5．3?？够瑯栋礃渡頂嗝嫘问椒诸悾袌A形樁、方形樁和矩形樁、“工”字形樁等。,(2)各類樁型的特點(diǎn)及適用條件 木樁是最早采用的樁，其特點(diǎn)是就地取材、方便、易于施工，但樁長有限，

4、樁身強(qiáng)度不高，一般用于淺層滑坡的治理、臨時(shí)工程或搶險(xiǎn)工程。鋼樁的強(qiáng)度高，施打容易、快速，接長方便，但受樁身斷面尺寸限制，橫向剛度較小，造價(jià)偏高。鋼筋混凝土樁是邊坡處治工程廣泛采用的樁材，樁斷面剛度大，抗彎能力高，施工方式多樣，可打入、靜壓、機(jī)械鉆孔就地灌注和人工成孔就地灌注，其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限?？够瑯兜氖┕げ捎么蛉霑r(shí)，應(yīng)充分考慮施工振動對邊坡穩(wěn)定的影響，一般是全埋式抗滑樁或填方邊坡可采用，同時(shí)下臥地層應(yīng)有可打性?？够瑯妒┕こ?/p>

5、用的是就地灌注樁，機(jī)械鉆孔速度快，樁徑可大可小，適用于各種地質(zhì)條件，但對地形較陡的邊坡工程，機(jī)械進(jìn)入和架設(shè)困難較大，另外，鉆孔時(shí)的水對邊坡的穩(wěn)定也有影響。人工成孔的特點(diǎn)是方便、簡單、經(jīng)濟(jì)，但速度較慢，勞動強(qiáng)度高，遇不良地層(如流沙)時(shí)處理相當(dāng)困難，另外，樁徑較小時(shí)人工作業(yè)困難，樁徑一般應(yīng)在1000mm以上才適宜人工成孔。,單樁是抗滑樁的基本型式，也是常用的結(jié)構(gòu)型式，其特點(diǎn)是簡單，受力和作用明確。當(dāng)邊坡的推力較大，用單樁不足以承擔(dān)其推力或

6、使用單樁不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用排樁。排架樁的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動慣量大，抗彎能力強(qiáng)，樁壁阻力較小，樁身應(yīng)力較小，在軟弱地層有較明顯的優(yōu)越性。有錨樁的錨可用鋼筋錨桿或預(yù)應(yīng)力錨索，錨桿(索)和樁共同工作，改變樁的懸臂受力狀況和樁完全靠側(cè)向地基反力抵抗滑坡推力的機(jī)理，使樁身的應(yīng)力狀態(tài)和樁頂變位大大改善，是一種較為合理、經(jīng)濟(jì)的抗滑結(jié)構(gòu)。但錨桿或錨索的錨固端需要有較好的地層或巖層，對錨索而言，更需要有較好的巖層以提供可靠的錨固力?？够瑯度阂话阒冈跈M向2排以上

7、，在縱向2列以上的組合抗滑結(jié)構(gòu)，類似于墩臺或承臺結(jié)構(gòu)，它能承擔(dān)更大的滑坡推力，可用于特殊的滑坡治理工程或特殊用途的邊坡工程。,§5．1．2　抗滑樁設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容抗滑樁設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足以下要求： (1)抗滑樁提供的阻滑力要使整個(gè)滑坡體具有足夠的穩(wěn)定性，即滑坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)滿足相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠指標(biāo)，同時(shí)保證坡體不從樁頂滑出，不從樁間擠出； (2)抗滑樁樁身要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，即樁的斷面要有足夠

8、的剛度，樁的應(yīng)力和變形滿足規(guī)定要求； (3)樁周的地基抗力和滑體的變形在容許范圍內(nèi)； (4)抗滑樁的埋深及錨固深度、樁問距、樁結(jié)構(gòu)尺度和樁斷面尺寸都比較適當(dāng)，安全可靠，施工可行、方便，造價(jià)較經(jīng)濟(jì)。,根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，抗滑樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容一般為： (1)進(jìn)行樁群的平面布置，確定樁位、樁間距等平面尺度； (2)擬定樁型、樁埋深、樁長、樁斷面尺寸； (3)根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)確定作用于抗滑樁上的力系； (

9、4)確定樁的計(jì)算寬度，選定地基反力系數(shù)，進(jìn)行樁的受力和變形計(jì)算； (5)進(jìn)行樁截面的配筋計(jì)算和一般的構(gòu)造設(shè)計(jì)； (6)提出施工技術(shù)要求，擬定施工方案，計(jì)算工程量，編制概(預(yù))算等。,§5．1．3　抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算程序根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容，抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算程序如圖5．4所示。,§5．2　抗滑樁設(shè)計(jì)荷載的確定作用于抗滑樁上的力系主要有兩大部分：作用于樁上部的滑坡推力和樁周地層對樁的反力。對有

10、錨樁，還有錨桿或錨索系統(tǒng)對樁上部的橫向拉力和壓力。,§5．2．1　滑坡推力的確定滑坡推力作用于滑面以上部分的樁背上，其方向假定與樁穿過滑面點(diǎn)處的切線方向平行?；峦屏Φ挠?jì)算見第2章或第4章相關(guān)內(nèi)容，即采用不平衡推力傳遞系數(shù)法計(jì)算所得的樁所在坡體坡足處的不平衡推力。通常假定每根樁所承擔(dān)的滑坡推力等于兩樁中心間距寬度范圍內(nèi)的滑坡推力，即將前述方法計(jì)算所得的滑坡推力值乘以樁間距?；峦屏υ跇侗成系姆植己妥饔命c(diǎn)位置，與滑坡的類型、

11、部位、地層性質(zhì)、變形情況及地基反力系數(shù)等因素有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[2]、[3]的經(jīng)驗(yàn)，對于液性指數(shù)小，剛度較大和較密實(shí)的滑坡體，從頂層至底層的滑動速度常大體一致，假定滑面上樁背的滑坡推力分布圖形呈矩形；對于液性指數(shù)較大，剛度較小和密實(shí)度不均勻的塑性滑體，其靠近滑面的滑動速度較大，而滑體表層的速度則較小，假定滑面以上樁背的滑坡推力圖形呈三角形分布；介于上述兩者之間的情況可假定樁背推力分布呈梯形。,§5．2．2　地基反力的確定 (

12、1)地基反力當(dāng)樁前土體不能保持穩(wěn)定可能滑走時(shí)，不考慮樁前土體對樁的反力，僅考慮滑面以下地基土對樁的反力，抗滑樁嵌固于滑面以下的地基中，相當(dāng)于懸臂樁。當(dāng)樁前土體能保持穩(wěn)定，此時(shí)抗滑樁按所謂的“全埋式樁”考慮，可將樁前土體(亦為滑體)的抗力作為已知的外力考慮，仍可將樁看成懸臂樁考慮。樁將滑坡推力傳遞給滑面以下的樁周土(巖)時(shí)，樁的錨固段前后巖(土)體受力后發(fā)生變形，并由此產(chǎn)生巖(土)體的反力。反力的大小與巖(土)體的變形狀態(tài)有關(guān)。處

13、于彈性階段時(shí)，可按彈性抗力計(jì)算，處于塑性階段變形時(shí)，情況則比較復(fù)雜，但地基反力應(yīng)不超過錨固段地基土的側(cè)向容許承載能力。另外，樁與地基土間的摩阻力、粘著力、樁變形引起的豎向壓力一般來說對樁的安全有利，通常略去不計(jì)。為簡化計(jì)算，樁的自重和樁底應(yīng)力等也略去不計(jì)。,(2)地基反力系數(shù)樁側(cè)巖土體的彈性抗力系數(shù)簡稱為地基反力系數(shù)，是地基承受的側(cè)壓力與樁在該位置處產(chǎn)生的側(cè)向位移的比值。也即單位土體或巖體在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生單位壓縮變形時(shí)所需施加于

14、其單位面積上的力。目前常采用的有三種假設(shè)：①假設(shè)地基系數(shù)不隨深度而變化，即地基系數(shù)為常數(shù)的K法；②假定地基系數(shù)隨深度而呈直線變化的m法；③地基反力系數(shù)沿深度按凸拋物線增大的C法。地基反力系數(shù)K，m應(yīng)通過試驗(yàn)確定。一般情況下，試驗(yàn)資料不易獲得，文獻(xiàn)[1]、[2]列出了較完整巖層的地基系數(shù)K值，見表5．1，非巖石地基的m值，見表5．2，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,注：一般情況，KH =(0．6～0．8)Kv；巖層為厚層或塊狀整體時(shí)，KH= Kv。

15、,當(dāng)?shù)鼗翞槎鄬油習(xí)r，采用按層厚以等面積加權(quán)求平均的方法求算地基反力系數(shù)。當(dāng)?shù)鼗翞?層時(shí)，有 (5.1)當(dāng)?shù)鼗翞?層時(shí)，有 (5.2)式中：ml、m2、m3——分別為第l層、第2層、第3層地基土的m值； ll、l2、l3——分別為第l層、第2層、第3層地基土的厚度。 其他多層土可仿此進(jìn)行計(jì)算。,,,當(dāng)采用C

16、法時(shí)，地基反力系數(shù)式為 ，C為地基反力系數(shù)的比例系數(shù)，x為深度。研究表明，當(dāng)x達(dá)到一定深度時(shí)，地基反力系數(shù)漸趨于常數(shù)。比例系數(shù)c值參見表5．3。注：[y0]為樁在地面處的水平位移允許值。,,3)P～Y曲線法上述的K法、m法和C法能根據(jù)彈性地基上梁的撓曲線微分方程用無量綱系數(shù)求解抗滑樁的承載力、內(nèi)力和變位。但當(dāng)樁發(fā)展到較大的位移，土的非線性特性將變得非常突出。P～Y曲線法則考慮了土的非線性

17、特點(diǎn)，它既可用于小位移，也可用于較大位移的求解。P～Y曲線法是根據(jù)地基土的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來繪制，目前一般采用Matlock建議的軟粘土P～Y曲線繪制方法[1]和Resse建議的硬粘土和砂性土的P～Y曲線繪制方法[4]。在濱河、濱海的軟土地基中，P～Y曲線已得到較多的應(yīng)用。,§5．3　抗滑樁的計(jì)算方法抗滑樁為承受水平荷載的樁，計(jì)算水平受荷樁的方法均可采用。§5．3．1　剛性樁與彈性樁的區(qū)分抗滑樁受到滑坡推力

18、后，將產(chǎn)生一定的變形。根據(jù)樁和樁周土的性質(zhì)和樁的幾何性質(zhì)，其變形有兩種情形:一是樁的位置發(fā)生了偏離，但樁軸線仍保持原有線型，變形是由于樁周土的變形所致。另一種是樁的位置和樁軸線同時(shí)發(fā)生改變，即樁軸線和樁周土同時(shí)發(fā)生變形。前一種情況樁尤如剛體一樣，僅發(fā)生了轉(zhuǎn)動，故稱其為剛性樁，后者就稱為彈性樁。試驗(yàn)研究表明，當(dāng)抗滑樁埋入穩(wěn)定地層內(nèi)的計(jì)算深度為某一臨界值時(shí)，可視樁的剛度為無窮大，樁的側(cè)向極限承載力僅取決于樁周土的彈性抗力大小。工程中就把這個(gè)

19、臨界值作為判斷是剛性樁或彈性樁的標(biāo)準(zhǔn)。,臨界值規(guī)定如下：按K法計(jì)算， ≤1．0時(shí)，抗滑樁屬剛性樁； >1．0時(shí)，抗滑樁屬彈性樁。按m法計(jì)算， ≤2．5時(shí)，抗滑樁屬剛性樁； >2．5時(shí)，抗滑樁屬彈性樁。式中， 、 均定義為樁的變形系數(shù)，單位為 ，分別按下式計(jì)算： (5.3)

20、 (5.4)式中：KH——K法的側(cè)向地基系數(shù)，kN／m3；BP——樁的正面計(jì)算寬度，m；mH——m法的地基系數(shù)的比例系數(shù)，kN／m4；E、I——樁的彈性模量，kPa，樁的截面慣性矩，m4。,,,,,,,,,§5．3．2　剛性樁的計(jì)算 把滑面以上抗滑樁受荷載段上所有的力均當(dāng)作外力，樁前的滑體抗力按其大小從外荷載中減去，對滑面以下的樁段取脫離體，滑面以上的外荷載對滑

21、面處樁截面產(chǎn)生彎矩和剪力。滑面下樁周土的側(cè)向應(yīng)力和土的抗力可由脫離體的平衡而求得，并進(jìn)而計(jì)算樁的內(nèi)力。 (1)地基土為單一土層時(shí)如圖5．5所示，滑面以下為同一m值，樁底自由，滑面處的彈性抗力系數(shù)分別為Al、A2，H為滑坡推力與剩余抗滑力之差，x0為下部樁段轉(zhuǎn)動軸心距滑面的距離，α為旋轉(zhuǎn)角，Z0為滑坡推力至滑面的距離。,當(dāng)0≤x≤x0時(shí)樁身變位：Y=( x0-x) 樁側(cè)應(yīng)力：樁身剪力：樁身彎矩：當(dāng)x0

22、≤X≤l2時(shí)樁身變位：樁側(cè)應(yīng)力：樁身剪力：樁身彎矩：根據(jù)靜力平衡條件∑H=0和∑M=0可解得：,,,,,,,,,,令：則有： (5.5) (5.6)解方程式(5．5)，可找出x0，將其代入式(5．6)，則可算出 。,,,,,(2)地基土為兩種地層時(shí)樁身置于兩種不同的地層，樁底按自由端考慮，樁變位時(shí)，旋轉(zhuǎn)中心將隨地質(zhì)情況變化而變化。仍采用單一土層時(shí)求靜力平衡

23、方程∑H=0和∑M=0的條件求解。先求解出x0，再計(jì)算 。,§5．3．3　彈性樁的計(jì)算抗滑樁滑面以上部分所受荷載，見圖5．6a)，可以將其對滑面以下樁段進(jìn)行簡化，簡化后樁的計(jì)算圖式見圖5．6b)。此時(shí)，可根據(jù)樁周土體的性質(zhì)確定彈性抗力系數(shù)，建立撓曲微分方程式，通過數(shù)學(xué)求解可得滑面以下樁段任一截面的變位和內(nèi)力計(jì)算的一般表達(dá)式。最后根據(jù)樁底邊界條件計(jì)算出滑面處的位移和轉(zhuǎn)角，再計(jì)算出樁身任一深度處的變位和內(nèi)力。,(1)m法樁頂

24、受水平荷載的撓曲微分方程為 (5.7)式中：EI——樁的抗彎剛度；BP——樁的計(jì)算寬度；其余符號意義見圖5．6b或同前。式(5．7)為四階線性變系數(shù)齊次微分方程，采用冪級數(shù)的解法，整理后有： (5.8),,,式中：Yx，

25、 ，Mx，Qx——分別為錨固段樁身任意截面的位移(m)、轉(zhuǎn)角(rad)、彎矩(kN·m)和剪力(kN)；Y0， ，M0，Q0——分別為滑面處樁的位移(m)、轉(zhuǎn)角(rad)、彎矩(kN·m)和剪力(kN)；Ai，Bi，Ci，Di——隨樁的換算深度 而變化的m法的影響函數(shù)值，見表5．4；x——滑面處以下錨固段計(jì)算斷面的深度(m)。其余符號意義同前， 按式(5．4)

26、計(jì)算。 式(5．8)為m法計(jì)算樁的一般表達(dá)式。計(jì)算時(shí)必須先求得滑動面處的Y0和 ，才能求出樁身任一截面處的位移、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力，地基土對該截面的側(cè)向應(yīng)力。一般應(yīng)根據(jù)樁底的邊界條件來確定。,,,,,,①當(dāng)樁底為固定端時(shí)，有yB=0， =0，MB≠0，QB≠0。將邊界條件代入式(5．8)中的第1式和第2式，聯(lián)立求解得： (5.9)②當(dāng)樁底為鉸接端時(shí)，yB=0，MB=

27、0； ≠0，QB≠0。將邊界條件代入式(5．8)中第l、第3式，聯(lián)立求解得： (5.10)③當(dāng)樁底為自由端時(shí)，MB=0，QB=0； ≠0，yB≠0。將邊界條件代入式(5．8)中第3、第4 式，聯(lián)立求解得：(5.11) 將上述各種邊界條件下相應(yīng)的y0、代入式(5．8)，即可求得滑動面以下樁身任一截面的位移、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力。,,,,,(2)K法依假定，樁錨固

28、段的撓曲微分方程為： (5.12)由式(5．3)N定義，有 ，式(5．12)可寫為 (5.13)求解上述常系數(shù)齊次微分方程，整理代換后有：,,,,,式中： ， ， ， ——K法的影響函數(shù)，表達(dá)式如下： (5.15)式(5．14)為K法

29、的一般表達(dá)式。同樣，計(jì)算時(shí)要先求滑面處的y0和 ，才能求樁身任一截面處的變位和內(nèi)力以及地基土在該截面處的側(cè)向應(yīng)力。一般根據(jù)樁底邊界條件確定。,,,,①當(dāng)樁底為固定端時(shí)，yB=0， =0，代入式(5．14)中第l、第2式，聯(lián)立求解得： (5.16)②當(dāng)樁底為鉸接端時(shí)，yB=0，MB=0，代入式(5．14)中第l、第3式，聯(lián)立解得：

30、 (5.17)③當(dāng)樁底為自由端時(shí)，MB=0，QB=0，代入式(5．14)中第3、第4式，聯(lián)立解得： (5.18)將上述各種邊界條件下相應(yīng)的Y0、 代入式(5．14)即可求得滑面下錨固段樁身任一截面的變位和內(nèi)力。,,,,,(3)滑動面處地基反力不為零時(shí)的處理方法對于滑坡工程而言，由于滑面以上有滑體存在，抗滑樁樁前土體和樁后土體的高度是不一致的

31、，對于滑面來說，相當(dāng)于在樁后土體(彈性體)的表面有附加荷載的作用。若用K法，這一附加荷載不影響地基土的彈性性質(zhì)。若采用m法，即地基系數(shù)隨深度而呈直線增加，在滑面處的地基系數(shù)不為零，而是某一數(shù)值A(chǔ)，則滑面以下某一深度x處巖土抗力的表達(dá)式為Px=A+mx，即滑面以下的地基系數(shù)分布呈梯形變化。為了利用m法推出的公式和影響系數(shù)計(jì)算此類問題，可進(jìn)行如下處理： ①將地基系數(shù)的變化圖形向上延伸至虛點(diǎn)A，延伸的高度 ，

32、見圖5．7；②自虛點(diǎn)A向下計(jì)算樁的內(nèi)力和變位，仍可使用表5．4，但此時(shí)應(yīng)重新確定A點(diǎn)的初參數(shù)MA、QA、yA、 ；,,,③A點(diǎn)處的初參數(shù)可由滑面處條件和樁底處的邊界條件確定，即在MA和QA作用下，必須滿足下列條件：當(dāng)x=0時(shí)(在滑面處) 當(dāng)x=l2時(shí)(樁底處) MB=0，QB=0(樁底為自由端) 或YB=0， =0(樁底為固定端)樁底為自由端時(shí)可建立下列方程 (

33、5.19),,,樁底為固定端時(shí)可將式(5．19)中第3式、第4式改為下列方程即可， (5.20)上列各式中： ， ， ， (i=3，4)——在滑面處的影響系數(shù)值； ， ， ， (i=1，2，3，4)——在樁底處的影響系數(shù)值。樁底為自由端時(shí)，聯(lián)解組(5．19)；樁底為固定端時(shí)，聯(lián)解式(5．19)中第l式、第2式和式(5．20)組成的方程組，求得MA、QA、YA、

34、 值，代入式(5．8)中直接使用表5．4中的影響系數(shù)值，就可方便地計(jì)算滑面以下樁身任一深度處的內(nèi)力和變位。,,,,(4)滑面處(樁頂，x=0)樁為鉸接時(shí)或箝固時(shí)的處理方法當(dāng)抗滑樁采用排架樁時(shí)，樁頂處由于系梁或承各排架的作用而簡化為鉸接或箝固，此時(shí)用m法計(jì)算時(shí)需要做一些變換處理。式(5．8)為m法計(jì)算抗滑樁在任意深度戈處樁變位和內(nèi)力的表達(dá)式，也可寫成如下形式的表達(dá)式(將式(5．9)～(5．11)代人式(5．8)整理代換后即可得

35、)： (5.21)式中：AY，BY， ， ，AM，BM，AQ，BQ——分別為計(jì)算位移、轉(zhuǎn)角、彎矩和剪力的無量綱系數(shù)。樁頂鉸接時(shí)的A值見表5．5～5．8，B值見表5．9～5．12。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,樁頂箝固時(shí)，即邊界條件為 (x=0)=0，代入式(5．21)中第2式，可得 (5.22)將式(5．22)代入

36、式(5．21)中第l式，得 (5.23)將式(5．22)代人式(5．21)中第3式，得 (5.24)將式(5．22)代入式(5．21)中第4式，得 (5.25)式中，AYF、AMF,AQF分別為樁頂箱固時(shí)計(jì)算樁位移、彎矩、剪力的無量綱系數(shù)。Q0可根據(jù)排樁、排架樁或群樁的空間位置、剛度和連接情況將滑坡推力分

37、配到各根樁上而求得。,,,,,,,,§5．4　抗滑樁的設(shè)計(jì)§5．4．1　抗滑樁的布設(shè)(1)抗滑樁的平面布置抗滑樁的平面布置指的是樁的平面位置和樁間距。一般根據(jù)邊坡的地層性質(zhì)、推力大小、滑動面坡度、滑動面以上的厚度、施工條件、樁型和樁截面大小以及可能的錨固深度以及錨固段的地質(zhì)條件等因素綜合考慮決定。 對一般邊坡工程，根據(jù)主體工程的布置和使用要求而確定布樁位置。對滑坡治理工程，抗滑樁原則布置在滑體下部，即

38、在滑動面平緩、滑體厚度較小、錨固段地質(zhì)條件較好的地方，同時(shí)也要考慮到施工的方便。對地質(zhì)條件簡單的中小型滑坡，一般在滑體前緣布設(shè)一排抗滑樁，樁排方向應(yīng)與滑體垂直或近垂直。對于軸向很長的多級滑動或推力很大的滑坡，可考慮將抗滑樁布置成兩排或多排，進(jìn)行分級處治，分級承擔(dān)滑坡推力；也可考慮在抗滑地帶集中布置2～3排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑樁或抗滑排架。對滑坡推力特別大的滑坡，可考慮采用抗滑排架或群樁承臺。對于軸向很長的具有復(fù)合滑動面的滑體，

39、應(yīng)根據(jù)滑面情況和坡面情況分段設(shè)立抗滑樁，或采用抗滑樁與其他抗滑結(jié)構(gòu)組合布置方案。,,,(2)抗滑樁的間距抗滑樁的間距受滑坡推力大小、樁型及斷面尺寸、樁的長度和錨固深度、錨固段地層強(qiáng)度、滑坡體的密實(shí)度和強(qiáng)度、施工條件等諸多因素的影響，目前尚無較成熟的計(jì)算方法。合適的樁間距應(yīng)該使樁間滑體具有足夠的穩(wěn)定性，在下滑力作用下不致從樁間擠出?？砂丛谀苄纬赏凉暗臈l件下，兩樁間土體與兩側(cè)被樁所阻止滑動的土體的摩阻力不少于樁所承受的滑坡推力來估計(jì)。一

40、般采用的間距為6～10m[2][3]。。當(dāng)樁間采用了結(jié)構(gòu)連接來阻止樁間楔形土體的擠出，則樁間距完全決定于抗滑樁的抗滑力和樁間滑體的下滑力。當(dāng)抗滑樁集中布置成2～3排排樁或排架時(shí)，排間距可采用樁截面寬度的2～3倍[3]。,,,(3)樁的錨固深度樁埋入滑面以下穩(wěn)定地層內(nèi)的適宜錨固深度，與該地層的強(qiáng)度、樁所承受的滑坡推力、樁的相對剛度以及樁前滑面以上滑體對樁的反力等因素有關(guān)。原則上由樁的錨固段傳遞到滑面以下地層的側(cè)向壓應(yīng)力不得大于該地

41、層的容許側(cè)向抗壓強(qiáng)度、樁基底的壓應(yīng)力不得大于地基的容許承載力來確定。錨固深度是抗滑樁發(fā)揮抵抗滑體推力的賴以生存的前提和條件，錨固深度不足，抗滑樁不足以抵抗滑體推力，容易引起樁的失效。但錨固過深則又造成工程浪費(fèi)，并增加了施工難度。可采取縮小樁的間距，減少每根樁所承受的滑坡推力，或增加樁的相對剛度等措施來適當(dāng)減少錨固深度。當(dāng)錨固段地層為土層及嚴(yán)重風(fēng)化破碎巖層時(shí)，樁身對地層的側(cè)壓力應(yīng)符合下列條件： (5

42、.36)式中： ——樁身對地層的側(cè)壓應(yīng)力，kPa； ——地層巖(土)的重度，kN／m3； ——地層巖(土)的內(nèi)摩擦角，°； c ——地層巖(土)粘聚力，kPa； l ——地面至計(jì)算點(diǎn)的深度，m。,,,,,,樁底可按自由支承處理，即令QB=0，MB=0。當(dāng)錨固段地層為比較完整的巖質(zhì)、半巖質(zhì)地層時(shí)，樁身對圍巖的側(cè)向壓應(yīng)力應(yīng)符合下列條件：

43、 (5.37)式中： ——樁身對圍巖的側(cè)壓應(yīng)力，kPa； ——折減系數(shù)，根據(jù)巖層產(chǎn)狀的傾角大小，取0．5～1．0； ——折減系數(shù)，根據(jù)巖層的破碎和軟化程度，取0．3～0．5； ——圍巖巖石單軸抗壓極限強(qiáng)度，kPa。 樁底可按鉸支承情況處理，即令XB=0，MB=0。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對于土層或軟質(zhì)巖層，錨固深度取l／3～1／2樁長比較合適，對于完整、較

44、堅(jiān)硬的巖層可取1／4樁長。,,,,,,,,§5．4．2　樁型選擇適用于抗滑樁的樁型有鋼筋混凝土樁和鋼管樁、H型鋼樁等，最常用的是鋼筋混凝土樁。抗滑樁樁型的選擇應(yīng)根據(jù)滑坡性質(zhì)、滑坡處的地質(zhì)條件、滑坡推力大小、工程造價(jià)、施工條件和工期要求等因素綜合考慮，按安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便的原則，結(jié)合設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn)來選擇。 (1)鋼筋混凝土樁鋼筋混凝土樁是抗滑樁用得最多的樁型，其斷面形式主要有圓形、矩形。圓形斷面可機(jī)械

45、鉆孔成樁，也可人工挖孔成樁，樁徑根據(jù)滑坡推力和樁間距而定，從φ600～φ2000，最大可達(dá)φ4500。矩形斷面可充分發(fā)揮其抗彎剛度大的優(yōu)點(diǎn)，適用于滑坡推力較大，需要較大剛度的地方。一般為人工成孔抗滑樁，斷面尺寸b×h一般為1000×1500、1200 X 1800、1500×2000、2000 ×3000等。滑坡推力大、樁間矩大，選擇樁徑較大或樁斷面尺寸較大的樁，反之則選樁徑小的樁。,,,(2

46、)鋼管樁鋼管樁一般為打入式樁，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、抗彎能力大、施工快、可快速形成樁排或樁群。鋼管樁樁徑一般為D400～D900，常用的是D600。鋼管樁適合于有沉樁施工條件和有材料可資利用的地方，或工期短、需要快速處治的滑坡工程。 (3)H型鋼樁H型鋼樁與鋼管樁的特點(diǎn)和適用條件基本相同，其型號有HP200、HP250、HP310、HP360 等。,,,§5．4．3　樁的內(nèi)力和變位計(jì)算 (1)樁的計(jì)算寬

47、度確定抗滑樁受滑坡推力的作用產(chǎn)生位移，樁則巖(土)體對樁產(chǎn)生反力，當(dāng)巖(土)變形處于彈性變形階段時(shí)，樁受到巖(土)的彈性抗力作用，抗力大小及分布與樁的作用范圍有關(guān)。試驗(yàn)研究表明，樁在水平荷載作用下，不僅樁身寬度內(nèi)的樁側(cè)巖(土)體受擠壓，而且樁身寬度以外一定范圍內(nèi)的土體也受到影響，呈現(xiàn)出空間受力狀態(tài)；巖(土)體的影響范圍隨不同截面形狀的樁而有所不同。為了簡化計(jì)算，即將空間受力狀態(tài)簡化為平面問題，考慮到樁截面形式的影響，將樁寬(或樁徑)

48、換算成相當(dāng)于實(shí)際工作條件下的矩形樁寬度Bp稱為樁的計(jì)算寬度。根據(jù)試驗(yàn)資料，對于正面邊長b大于或等于lm的矩形樁和樁徑d大于或等于lm的圓形樁，其計(jì)算寬度為： (5.38),,,,(2)確定地基反力系數(shù)或計(jì)算參數(shù)水平地基反力系數(shù)一般應(yīng)通過試驗(yàn)確定。但無試驗(yàn)資料時(shí)，可參照表5．1、表5．2、表5．3 的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r以及設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn)確定。對于常用的m法，我國公路、鐵路、港口、建筑等行業(yè)在相應(yīng)

49、的規(guī)范中都給出了相應(yīng)的數(shù)值，設(shè)計(jì)取值應(yīng)在規(guī)定的取值范圍內(nèi)。 (3)計(jì)算圖式的擬定根據(jù)前述的抗滑樁平面布置，初步選出樁型，初步確定錨固深度，確定樁長，計(jì)算樁上承受的滑坡推力，繪出計(jì)算圖式，確定樁的邊界條件。收集并整理出計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，如地基土的粘聚力C、內(nèi)摩擦角φ、重度 、樁長l、錨固深度l2、計(jì)算寬度 、樁的剛度EI、地基反力系數(shù)m和A(或k值等)。,,,,,(4)計(jì)算方法選擇和樁性質(zhì)的判定抗滑樁的計(jì)算方法分

50、為剛性樁的計(jì)算和彈性樁的計(jì)算。彈性樁的計(jì)算方法很多，常用的有“m法”、“k法”和“P～Y”曲線反力法，還有數(shù)值分析方法和雙參數(shù)方法，用得最多的是“m 法”。 水平承載樁的計(jì)算分析理論和方法比較完善，計(jì)算也較精確。但是，理論方法總有一些假定，對實(shí)際情況總有一定簡化，關(guān)鍵是能否得到計(jì)算所需的切合工程實(shí)際的土性參數(shù)。因此，設(shè)計(jì)中不排除使用一些經(jīng)驗(yàn)的方法，更常見的是設(shè)計(jì)人員長期習(xí)慣采用的方法，這些方法有時(shí)在解決實(shí)際工程問題時(shí)顯得更為有效。這

51、也是巖土工程設(shè)計(jì)的一個(gè)特點(diǎn)。樁的性質(zhì)是根據(jù)樁的變形系數(shù)( 或 )和擬采用的計(jì)算方法的臨界值來判定。當(dāng)采用m 法時(shí)， (5.39)當(dāng)采用k法時(shí)， (5.40)式中：l2——錨固深度； ——“m法”計(jì)算時(shí)樁的變形系數(shù)，按式(5．4)計(jì)算； ——“k法”計(jì)算時(shí)樁的變形系數(shù)，按式(5．3)計(jì)算。,,,,,

52、,(5)樁內(nèi)力和變位計(jì)算根據(jù)所確定的計(jì)算圖式和計(jì)算參數(shù)、選擇的計(jì)算方法、樁的性質(zhì)，便可按本章第3節(jié)介紹的各種方法計(jì)算出樁沿軸線的彎矩分布圖( )、剪力分布圖( )、樁的水平變位( )和轉(zhuǎn)角分布圖。根據(jù)所確定的計(jì)算圖式和計(jì)算參數(shù)、選擇的計(jì)算方法、樁的性質(zhì)，便可按本章第3節(jié)介紹的各種方法計(jì)算出樁沿軸線的彎矩分布圖( )、剪力分布圖( )、樁的水平變位( )和轉(zhuǎn)角( )分布圖，同時(shí)計(jì)

53、算出樁身對地層巖(土)體的側(cè)向應(yīng)力分布圖( )。計(jì)算時(shí)，先計(jì)算出樁在滑面處的位移y0和側(cè)向壓應(yīng)力。判斷y0值是否在樁的水平位移限值內(nèi)。若不在，應(yīng)適當(dāng)增加樁的剛度或錨固深度，重新計(jì)算，使其滿足要求。判斷側(cè)向壓應(yīng)力是否滿足樁側(cè)地層的巖(土)穩(wěn)定性時(shí)，一般可在錨固深度中選取幾個(gè)代表斷面，如l2／3處、l2／2處和l2處等，判斷這些代表斷面的側(cè)壓應(yīng)力是否小于式(5．37)或式(5．38)所確定的穩(wěn)定極限應(yīng)力值。若不能滿足斷面穩(wěn)定要求，則

54、應(yīng)調(diào)整樁的剛度、錨固深度和樁的間距，再次進(jìn)行計(jì)算，直到滿足穩(wěn)定要求時(shí)為止。最后根據(jù)調(diào)整確定計(jì)算參數(shù)，得出樁的Mx、Qx、yx、 ，等計(jì)算結(jié)果。,,,,,,,,§5．4．4　樁的配筋計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)(1)樁的配筋計(jì)算 抗滑樁從使用安全和經(jīng)濟(jì)方面考慮，都宜采用鋼筋混凝土樁。 鋼筋混凝土樁的配筋計(jì)算一般根據(jù)所算得的樁身最大彎矩值Mmax，進(jìn)行配筋計(jì)算，再驗(yàn)算最大彎矩值斷面的抗裂要求、剪力最大截面處的抗剪

55、強(qiáng)度。配筋計(jì)算方法與一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同，不贅述。(2)鋼筋混凝土樁的構(gòu)造要求 ①混凝土強(qiáng)度：一般采用C20，不低于l5，水下灌注時(shí)不低于C20； ②主筋保護(hù)層厚度：一般不小于35mm，水下灌注混凝土?xí)r不小于50mm； ③主筋不宜小于8φ10(／Ix樁徑)，常用12φ16以上(D600以上)，縱向主筋沿樁身周邊均勻布置(圓樁)，鋼筋凈距不應(yīng)小于60mm； ④配筋長度(滑面以下)宜采用4／a，通長配筋；

56、 ⑤配筋率一般不低于0．65％～0．20％(小樁徑取高值，大樁徑取低值)； ⑥箍筋率一般不低于φ6@200mm，宜采用螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋；鋼筋骨架中，應(yīng)每隔2m左右設(shè)一道焊接加強(qiáng)箍筋。 ⑦鋼筋的接長等符合鋼筋混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求。,,,§5．5　抗滑樁的施工 §5．5．1　施工一般程序抗滑樁施工多采用機(jī)械成孔或人工成孔，現(xiàn)場灌注混凝土施工。灌注樁是一項(xiàng)質(zhì)量要求高，施工工序較多，并

57、須在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成的地下隱蔽工程。因此，施工應(yīng)按程序進(jìn)行。備齊技術(shù)資料，編制施工組織設(shè)計(jì)，做好施工準(zhǔn)備。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求、有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及施工組織設(shè)計(jì)，建立各工序的施工管理制度。施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和業(yè)主各方管理到位、監(jiān)控到位、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)跟蹤到位。保證施工有序、快速、高質(zhì)地進(jìn)行。灌注樁施工的一般程序如圖5．12所示。灌注樁施工一般應(yīng)先進(jìn)行試成孔施工，試成孔的數(shù)量不少于兩個(gè)，以便核對地質(zhì)資料，檢驗(yàn)所選的設(shè)備、施工工藝以及技術(shù)要求

58、是否適宜，同時(shí)檢驗(yàn)并修正施工技術(shù)參數(shù)。如出現(xiàn)縮頸、坍孔、回淤、吊腳或出現(xiàn)流沙、地下水量大等情況，不能滿足設(shè)計(jì)要求，或增加了施工難度、達(dá)不到工期要求時(shí)，應(yīng)重新制定施工方案，考慮新的施工工藝，甚至選擇更適合的樁型。,,,,,§5．5．2　設(shè)樁工藝選擇設(shè)樁工藝又稱成孔方法或成孔工藝。灌注樁施工的類型較多，抗滑樁施工常用的主要為非擠土灌注樁類型。正確、恰當(dāng)?shù)剡x擇設(shè)樁工藝，才能保證施工質(zhì)量和施工工期。各種設(shè)樁工藝適用范圍及特點(diǎn)見表5

59、．14。設(shè)樁工藝選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)情況、樁徑和樁長、工期要求，并結(jié)合機(jī)具設(shè)備供應(yīng)情況和各種設(shè)樁(成孔)工藝的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，靈活、正確地選用。,,,§5．5．3　施工機(jī)具灌注樁的施工機(jī)具較多，有定型產(chǎn)品，也有自制機(jī)具，大部分采用國內(nèi)產(chǎn)品，也有部分進(jìn)口產(chǎn)品。各種施工機(jī)具的主要技術(shù)指標(biāo)及適用的成樁方法見表5．15。,,,,,,§5．5．4　施工質(zhì)量控制 (1)一般要求抗滑樁是一項(xiàng)質(zhì)量要求高的工

60、程，搞滑樁的施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程的成敗。因此，控制施工質(zhì)量顯得特別重要。施工時(shí)必須堅(jiān)持質(zhì)量第一原則，推行全面質(zhì)量管理?？够瑯抖嗖捎霉嘧?，要特別把好成孔(包括鉆孔和清孔)、下鋼筋籠和灌注混凝土等幾道關(guān)鍵工序。每一工序完畢時(shí)，均應(yīng)及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，上道工序不清，下道工序就不能進(jìn)行，以免留存隱患。施工時(shí)每一工地應(yīng)設(shè)專職質(zhì)量檢驗(yàn)員，對施工質(zhì)量進(jìn)行全面檢查監(jiān)督，質(zhì)量責(zé)任落實(shí)到人，落實(shí)到每一根樁。灌注樁的質(zhì)量控制，主要是指鉆孔、清孔，鋼

61、筋籠制作、安放，混凝土配制、灌注等工藝工序過程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和控制方法，應(yīng)以設(shè)計(jì)文件和國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，制定出切合工程實(shí)際和易于操作的具體標(biāo)準(zhǔn)和要求。,,,(2)質(zhì)量檢驗(yàn)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)灌注樁鉆、挖孔在終孔和清孔后，應(yīng)進(jìn)行孔位和孔深檢驗(yàn)?？讖健⒖仔魏蛢A斜度宜采用專用儀器測定，或采用外徑為鉆孔鋼筋籠直徑加lOOmm(不大于鉆頭直徑)、長為4～6倍樁徑的鋼筋檢孔器吊入鉆孔內(nèi)檢測。鉆、挖成孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參見表5．16，施工允許誤差也可參考表5．1

62、7。樁徑檢測可用專用球形孔徑儀，傘形孔徑儀和超聲波孔壁孔測定儀等測定。孔深用專用測繩測定，鉆深可由核定鉆桿和鉆頭長度來測定。孔底沉淀厚度可用CZ-ⅡB型沉渣測定儀測定。樁位允許偏差可用經(jīng)緯儀、鋼尺和定位圓環(huán)測定。垂直度偏差可用定位圓環(huán)、測錘和測斜儀測定。鋼筋籠的制作允許偏差見表5．18。,,,,,注：①樁允許偏差負(fù)值是指個(gè)別斷面； ②H為施工現(xiàn)場地面標(biāo)高與樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之差，d為樁徑。,鋼筋籠吊放入孔徑位容許偏差為：鋼筋籠

63、定位標(biāo)高：±50mm；鋼筋籠中心與樁中心：lOmm。鋼筋籠主筋保護(hù)層允許偏差：水下灌注混凝土：±20rnm，非水下灌注混凝土：±lOmm。鋼筋籠主筋的焊接接頭、接頭間距、焊接長度或其他接長方法，均應(yīng)符合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)定。,,,(3)施工質(zhì)量控制要點(diǎn) 孔位：在現(xiàn)場地面設(shè)十字形控制網(wǎng)、基準(zhǔn)點(diǎn)，隨時(shí)復(fù)測、校核。 成孔：成孔設(shè)備就位后，必須平正、穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生傾斜和移動、松動。要求

64、現(xiàn)場施工和管理人員充分了解、熟悉成孔工藝、施工方法和操作要點(diǎn)，有事故預(yù)防措施和事故處理方案。同時(shí)，規(guī)范施工現(xiàn)場管理。 鋼筋籠制作：采用卡板成型法或支架成型法，加強(qiáng)箍筋直徑適當(dāng)加大或適當(dāng)加密，加強(qiáng)筋與主筋定位后在接點(diǎn)處點(diǎn)焊固定；對直徑較大的樁(2m以上)，加強(qiáng)筋可考慮用角鋼或扁鋼，以增大鋼筋籠的剛度，或在鋼筋籠內(nèi)設(shè)臨時(shí)支撐梁。在鋼筋籠主筋外側(cè)設(shè)鋼筋定位器，以控制主筋的保護(hù)層厚和鋼筋籠的中心偏差。鋼筋籠沉放時(shí)要對準(zhǔn)孔位、扶穩(wěn)、緩慢放

65、入孔中，避免碰撞孔壁，到位后立即固定。 混凝土灌注：混凝土的配合比嚴(yán)格按混凝土施工規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)格控制其坍落度。一般采用直長導(dǎo)管法(孔內(nèi)水下灌注)或串筒法(孔內(nèi)無水灌注)連續(xù)灌注，成孔質(zhì)量合格后盡快,,,灌注，灌注充盈系數(shù)一般土質(zhì)控制在1．1，軟土控制在1．2～1．3。直徑大于lm的樁應(yīng)每根樁留有l(wèi)組試件，且每個(gè)臺班不得少于l組試件。灌注時(shí)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)樁的尺寸較大而又是人工成孔時(shí)，可考慮采用人工入孔振搗混凝土，以提高樁

66、的澆注質(zhì)量。 檢測：樁施工后，為檢查樁的質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行必要的檢測。對樁徑、樁混凝土質(zhì)量可采用超聲檢測、振動檢測、鉆孔取芯檢測、電動激振器檢測、水電效應(yīng)檢測等。在有條件的情況下或大型滑坡工程，應(yīng)考慮進(jìn)行試樁檢測。 試樁可分為鑒定性試樁和破壞性試樁。鑒定性試樁的荷載為設(shè)計(jì)荷載的1．2～1．5倍，可在一般的樁上進(jìn)行。破壞性試樁的荷載可分級加荷，直到樁破壞，應(yīng)在專供試驗(yàn)用的樁上進(jìn)行。,,,§5．5．5　施工中應(yīng)注意的問題

67、灌注樁施工從總體上來看比較簡單，但在成孔及鋼筋籠吊放和混凝土灌注中也經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，應(yīng)予特別注意和預(yù)防，如坍孔、鉆孔偏斜、鉆頭脫落、糊鉆、擴(kuò)孔或縮孔、梅花孔、卡鉆、鉆桿折斷、鉆孔漏漿等，人工挖孔樁出現(xiàn)流沙或大量涌水、承壓水等,,,思 考 題①簡述抗滑樁類型、特點(diǎn)及適用條件 。②簡述抗滑樁設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容 。③簡述抗滑樁設(shè)計(jì)荷載的確定 。④如何區(qū)分剛性樁與彈性樁？⑤簡述剛性樁與彈性樁的計(jì)算方法。⑥如何進(jìn)行抗滑樁的布設(shè)和