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文档简介
抗滑桩的设计与施工本章重点抗滑桩类型、特点及适用条件抗滑桩设计要求和设计内容抗滑桩设计荷载的确定抗滑桩的计算方法抗滑桩的设计抗滑桩的施工
§5.1概述
桩是深入土层或岩层的柱形构件。边坡处治工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,而使边坡保持平衡或稳定,见图5.1。
抗滑桩与一般桩基类似,但主要是承担水平荷载。抗滑桩也是边坡处治工程中常见常用的处治方案之一,从早期的木桩,到近代的钢桩和目前在边坡工程中常用的钢筋混凝土桩,断面型式有圆形和矩形,施工方法有打入、机械成孔和人工成孔等方法,结构型式有单桩、排桩、群桩,有锚桩和预应力锚索桩等。
§5.1.1抗滑桩类型、特点及适用条件(1)抗滑桩的类型 抗滑桩按材质分类有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合桩。 抗滑桩按成桩方法分类,有打入桩、静压桩、就地灌注桩,就地灌柱桩又分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩两大类。在常用的钻孔灌注桩中,又分机械钻孔和人工挖孔桩。 抗滑桩按结构型式分类,有单桩、排桩、群桩和有锚桩,排桩型式常见的有椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙(见图5.2),有锚桩常见的有锚杆和锚索,锚杆有单锚和多锚,锚索抗滑桩多用单锚,见图5.3。 抗滑桩按桩身断面形式分类,有圆形桩、方形桩和矩形桩、“工”字形桩等。(2)各类桩型的特点及适用条件 木桩是最早采用的桩,其特点是就地取材、方便、易于施工,但桩长有限,桩身强度不高,一般用于浅层滑坡的治理、临时工程或抢险工程。钢桩的强度高,施打容易、快速,接长方便,但受桩身断面尺寸限制,横向刚度较小,造价偏高。钢筋混凝土桩是边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,可打入、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注,其缺点是混凝土抗拉能力有限。 抗滑桩的施工采用打入时,应充分考虑施工振动对边坡稳定的影响,一般是全埋式抗滑桩或填方边坡可采用,同时下卧地层应有可打性。抗滑桩施工常用的是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件,但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大,另外,钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度较慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难,另外,桩径较小时人工作业困难,桩径一般应在1000mm以上才适宜人工成孔。 单桩是抗滑桩的基本型式,也是常用的结构型式,其特点是简单,受力和作用明确。当边坡的推力较大,用单桩不足以承担其推力或使用单桩不经济时,可采用排桩。排架桩的特点是转动惯量大,抗弯能力强,桩壁阻力较小,桩身应力较小,在软弱地层有较明显的优越性。有锚桩的锚可用钢筋锚杆或预应力锚索,锚杆(索)和桩共同工作,改变桩的悬臂受力状况和桩完全靠侧向地基反力抵抗滑坡推力的机理,使桩身的应力状态和桩顶变位大大改善,是一种较为合理、经济的抗滑结构。但锚杆或锚索的锚固端需要有较好的地层或岩层,对锚索而言,更需要有较好的岩层以提供可靠的锚固力。 抗滑桩群一般指在横向2排以上,在纵向2列以上的组合抗滑结构,类似于墩台或承台结构,它能承担更大的滑坡推力,可用于特殊的滑坡治理工程或特殊用途的边坡工程。§5.1.2抗滑桩设计要求和设计内容抗滑桩设计一般应满足以下要求:(1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性,即滑坡体的稳定安全系数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标,同时保证坡体不从桩顶滑出,不从桩间挤出;(2)抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性,即桩的断面要有足够的刚度,桩的应力和变形满足规定要求;(3)桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内;(4)抗滑桩的埋深及锚固深度、桩问距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当,安全可靠,施工可行、方便,造价较经济。根据上述设计要求,抗滑桩的设计内容一般为:(1)进行桩群的平面布置,确定桩位、桩间距等平面尺度;(2)拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸;(3)根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系;(4)确定桩的计算宽度,选定地基反力系数,进行桩的受力和变形计算;(5)进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计;(6)提出施工技术要求,拟定施工方案,计算工程量,编制概(预)算等。§5.1.3抗滑桩的设计计算程序
根据上述设计要求和设计内容,抗滑桩的设计计算程序如图5.4所示。§5.2抗滑桩设计荷载的确定 作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分:作用于桩上部的滑坡推力和桩周地层对桩的反力。对有锚桩,还有锚杆或锚索系统对桩上部的横向拉力和压力。§5.2.1滑坡推力的确定 滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上,其方向假定与桩穿过滑面点处的切线方向平行。滑坡推力的计算见第2章或第4章相关内容,即采用不平衡推力传递系数法计算所得的桩所在坡体坡足处的不平衡推力。通常假定每根桩所承担的滑坡推力等于两桩中心间距宽度范围内的滑坡推力,即将前述方法计算所得的滑坡推力值乘以桩间距。滑坡推力在桩背上的分布和作用点位置,与滑坡的类型、部位、地层性质、变形情况及地基反力系数等因素有关。根据文献[2]、[3]的经验,对于液性指数小,刚度较大和较密实的滑坡体,从顶层至底层的滑动速度常大体一致,假定滑面上桩背的滑坡推力分布图形呈矩形;对于液性指数较大,刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体,其靠近滑面的滑动速度较大,而滑体表层的速度则较小,假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布;介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯形。§5.2.2地基反力的确定(1)地基反力 当桩前土体不能保持稳定可能滑走时,不考虑桩前土体对桩的反力,仅考虑滑面以下地基土对桩的反力,抗滑桩嵌固于滑面以下的地基中,相当于悬臂桩。当桩前土体能保持稳定,此时抗滑桩按所谓的“全埋式桩”考虑,可将桩前土体(亦为滑体)的抗力作为已知的外力考虑,仍可将桩看成悬臂桩考虑。 桩将滑坡推力传递给滑面以下的桩周土(岩)时,桩的锚固段前后岩(土)体受力后发生变形,并由此产生岩(土)体的反力。反力的大小与岩(土)体的变形状态有关。处于弹性阶段时,可按弹性抗力计算,处于塑性阶段变形时,情况则比较复杂,但地基反力应不超过锚固段地基土的侧向容许承载能力。 另外,桩与地基土间的摩阻力、粘着力、桩变形引起的竖向压力一般来说对桩的安全有利,通常略去不计。为简化计算,桩的自重和桩底应力等也略去不计。(2)地基反力系数 桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数,是地基承受的侧压力与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。也即单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。目前常采用的有三种假设:①假设地基系数不随深度而变化,即地基系数为常数的K法;②假定地基系数随深度而呈直线变化的m法;③地基反力系数沿深度按凸抛物线增大的C法。 地基反力系数K,m应通过试验确定。一般情况下,试验资料不易获得,文献[1]、[2]列出了较完整岩层的地基系数K值,见表5.1,非岩石地基的m值,见表5.2,可供设计时参考。注:一般情况,KH=(0.6~0.8)Kv;岩层为厚层或块状整体时,KH=Kv。 当地基土为多层土时,采用按层厚以等面积加权求平均的方法求算地基反力系数。当地基土为2层时,有 (5.1) 当地基土为3层时,有 (5.2)式中:ml、m2、m3——分别为第l层、第2层、第3层地基土的m值; ll、l2、l3——分别为第l层、第2层、第3层地基土的厚度。其他多层土可仿此进行计算。
当采用C法时,地基反力系数式为,C为地基反力系数的比例系数,x为深度。研究表明,当x达到一定深度时,地基反力系数渐趋于常数。比例系数c值参见表5.3。注:[y0]为桩在地面处的水平位移允许值。3)P~Y曲线法 上述的K法、m法和C法能根据弹性地基上梁的挠曲线微分方程用无量纲系数求解抗滑 桩的承载力、内力和变位。但当桩发展到较大的位移,土的非线性特性将变得非常突出。P~Y曲线法则考虑了土的非线性特点,它既可用于小位移,也可用于较大位移的求解。 P~Y曲线法是根据地基土的实验数据来绘制,目前一般采用Matlock建议的软粘土P~Y曲线绘制方法[1]和Resse建议的硬粘土和砂性土的P~Y曲线绘制方法[4]。在滨河、滨海的软 土地基中,P~Y曲线已得到较多的应用。§5.3捡抗滑桩脚的计算方烦法抗滑桩于为承受逆水平荷句载的桩胃,计算均水平受足荷桩的卡方法均怜可采用才。§5.3扶.1刚领性桩与弹不性桩的区省分抗滑桩受面到滑坡推息力后,将卸产生一定湖的变形。形根据桩和懂桩周土的询性质和桩快的几何性剪质,其变辈形有两种骡情形:一倘是桩的位霸置发生了字偏离,但弯桩轴线仍素保持原有使线型,变酬形是由于接桩周土的镜变形所致舟。另一种骑是桩的位议置和桩轴最线同时发霞生改变,题即桩轴线壮和桩周土渠同时发生呀变形。前控一种情况刚桩尤如刚垄体一样,康仅发生了缩慧转动,故挺称其为刚述性桩,后自者就称为片弹性桩。工试验研究屠表明,当钻抗滑桩埋决入稳定地务层内的计末算深度为惧某一临界针值时,可集视桩的刚运度为无穷纲大,桩的灰侧向极限简承载力仅饿取决于桩途周土的弹谅性抗力大宜小。工程辆中就把这弯个临界值菊作为判断粥是刚性桩岗或弹性桩赏的标准。临界值倒规定如健下:按K法计辆算,肾≤番1.0时旦,抗滑桩浆属刚性桩达;>1.0详时,抗滑隙桩属弹性宿桩。按m法议计算,队≤蚁2.5善时,抗粒滑桩属烧刚性桩痛;>2.腰5时,筐抗滑桩弹属弹性资桩。式中,础、养均协定义为漂桩的变秤形系数条,单位沸为霜,分决别按下沟式计算盏:(5.狐3)(5.晓4)式中:KH——K法累的侧向地佩基系数,冰kN/m3;BP——桩的体正面计算课宽度,m墨;mH——m法灯的地基系悄数的比例叮系数,k恭N/m4;E、I修——桩袍的弹性五模量,级kPa蠢,桩的远截面惯榴性矩,牺m4。§5.3夹.2刚浊性桩的计驱算把滑面旗以上抗乡丰滑桩受栋荷载段您上所有字的力均参当作外桐力,桩奇前的滑蚁体抗力槽按其大墓小从外束荷载中康减去,些对滑面汇以下的脆桩段取丈脱离体洁,滑面朱以上的愉外荷载存对滑面你处桩截碍面产生丸弯矩和巷剪力。敲滑面下匪桩周土火的侧向吩应力和笋土的抗虽力可由嚷脱离体丈的平衡兆而求得智,并进织而计算域桩的内稍力。(1)地事基土为单染一土层时如图5汤.5所胃示,滑兔面以下董为同一m值,熊桩底自翠由,滑举面处的逮弹性抗厌力系数分别项为Al、A2,H为要滑坡推常力与剩炎余抗滑力之舌差,x0为下部桩巾段转动轴污心距滑面的属距离,层α为旋债转角,筹Z0为滑坡推力至滑汁面的距离蚀。当0≤x相≤x0时桩身变币位:Y雕=(个x0-x)桩侧应力屈:桩身剪力游:桩身弯喜矩:当x0≤阔X≤l2拆时桩身变瓣位:桩侧应趴力:桩身剪咸力:桩身弯矩铲:根据静逐力平衡惰条件∑亦H=0易和∑M遣=0可房诚解得:令:则有:(5.5抽)(5.流6)解方程俯式(5溜.5)麦,可找荒出x0,将其薪代入式西(5.鸟6),毙则可算它出幕。(2)脏地基土售为两种毅地层时桩身置于谣两种不同艺的地层,晶桩底按自妻由端考虑根,桩变位收时,旋转概中心将随不地质情况白变化而变季化。仍采灭用单一土老层时求静雅力平衡方绪程∑H=耐0和∑M碧=0的条丢件求解。医先求解出菠x0,再计锯算。§5.3恋.3弹则性桩的计匆算抗滑桩棍滑面以劫上部分道所受荷来载,见辞图5.摄6a)葡,可以锈将其对斑滑面以触下桩段正进行简筋化,简孟化后桩塘的计算派图式见樱图5.该6b)调。此时恰,可根利据桩周跌土体的赏性质确钩定弹性忆抗力系挽数,建属立挠曲填微分方竭程式,胜通过数塘学求解辞可得滑凳面以下栏桩段任问一截面汇的变位疾和内力喝计算的嘉一般表拒达式。陆最后根窜据桩底顿边界条耕件计算盟出滑面露处的位宝移和转秧角,再鸡计算出坊桩身任救一深度堂处的变群位和内冰力。(1)m贤法桩顶受逝水平荷液载的挠庄曲微分汁方程为(5.垂7)式中:E居I——桩熄的抗弯刚后度;BP——桩的祖计算宽度它;其余符陶号意义见墙图5.6涛b或同前察。式(5西.7)捡为四阶穴线性变林系数齐干次微分列方程,怠采用幂倡级数的奶解法,紧整理后姐有:(5.8铸)式中:Yx,策,彻Mx,Qx——分别愁为锚固段约桩身任意含截面的位某移(m)球、转角(箭rad)码、弯矩(连kN·m金)和剪力旺(kN)翼;Y0,常,胞M0,Q0——分届别为滑灰面处桩缩慧的位移串(m)乳、转角取(ra引d)、讨弯矩(倘kN·赴m)和巾剪力(洋kN)领;Ai,Bi,Ci,Di——随桩良的换算深细度骨而变化的须m法的影伸响函数值置,见表5逆.4;x——滑厅面处以下忠锚固段计可算断面的乒深度(m处)。其余符号监意义同前如,微按式(5核.4)计脆算。式(5线.8)深为m法足计算桩效的一般惹表达式搅。计算释时必须秀先求得级滑动面些处的Y0和蓄,才能中求出桩身束任一截面仁处的位移闹、转角、酸弯矩和剪虎力,地基绒土对该截奴面的侧向剩应力。一黑般应根据震桩底的边列界条件来捞确定。①当桩贿底为固熔定端时保,有yB=0,敬=0,决MB≠0,QB≠0。将泼边界条件永代入式(棵5.8)乌中的第1樱式和第2义式,联立炒求解得:(5.9袖)②当桩底者为铰接端倦时,yB=0,MB=0;岛≠0,笛QB≠0。将沸边界条件牙代入式(好5.8)旦中第l、惭第3式,愚联立求解骡得:(5.魂10)③当桩底万为自由端喘时,MB洁=0,Q怒B=0;冠≠喘0,yB夕≠0。将借边界条件务代入式(酬5.8)涉中第3、猛第4式廊,联立求窑解得:(5.凤11)将上述猛各种边闯界条件乔下相应供的y0、代入式桂(5.8胞),即可菊求得滑动衡面以下桩屿身任一截茫面的位移若、转角、挨弯矩和剪迟力。(2)乱K法依假定日,桩锚堂固段的仇挠曲微货分方程烤为:(5.1毁2)由式(5纹.3)N显定义,有袍,终式(5.夺12)可内写为(5.而13)求解上忽述常系侨数齐次处微分方孔程,整过理代换桥后有:式中:垦,帽,亦,圾—园—K法酬的影响术函数,皂表达式半如下:(5.1起5)式(5.急14)为假K法的一合般表达式销。同样,职计算时要锈先求滑面否处的y0和斥,脖才能求培桩身任旱一截面黄处的变河位和内换力以及霉地基土负在该截探面处的仓侧向应叫力。一将般根据曲桩底边锹界条件写确定。①当桩底陕为固定端旦时,yB=0,孟=0,刻代入式(峡5.14获)中第l管、第2式泉,联立求菜解得:(5.1咸6)②当桩境底为铰叉接端时降,yB=0,MB=0,代师入式(5炒.14)妻中第l、队第3式,阀联立解得摄:(5.1罚7)③当桩底强为自由端何时,MB=0,洒QB=0,焰代入式今(5.波14)送中第3据、第4纪式,联责立解得级:(5.1武8)将上述忽各种边禁界条件掀下相应站的Y0、吃代平入式(理5.1拨4)即胆可求得翁滑面下汁锚固段酷桩身任唤一截面守的变位热和内力梨。(3)村滑动面鞭处地基甘反力不衔为零时示的处理昆方法对于滑誉坡工程闷而言,堪由于滑快面以上险有滑体淡存在,挑抗滑桩谦桩前土眉体和桩绪后土体芬的高度说是不一项致的,崭对于滑纤面来说生,相当妨于在桩荒后土体吊(弹性遗体)的女表面有株附加荷卵载的作锦用。若缠用K法识,这一士附加荷呜载不影跳响地基森土的弹摄性性质际。若采族用m法猴,即地披基系数跃随深度张而呈直绍线增加狡,在滑钻面处的敌地基系萍数不为志零,而痛是某一阴数值A豪,则滑什面以下凶某一深猪度x处良岩土抗库力的表浓达式为急Px=A+陷mx,贫即滑面位以下的套地基系夸数分布络呈梯形孝变化。往为了利喷用m法知推出的傍公式和培影响系能数计算插此类问眠题,可群进行如美下处理泼:①将地缠基系数君的变化图形向睬上延伸拖至虚点笑A,延伸的高宋度倒,见图久5.7粥;②自虚点屯A向下计历算桩的内力和听变位,仍枕可使用表5.4丢,但此时松应重新确匪定A点的初左参数MA、QA、yA、扯;③A点处雄的初参数丽可由滑面番处条件和端桩底处的鹊边界条件捎确定,即纲在MA和QA作用下,秋必须满足礼下列条件阿:当x=0姜时(在滑鲁面处)当x=滨l2时(桩底女处)MB=0,QB=0(桩致底为自由欺端)或聚YB=0,链=0齿(桩底为五固定端)桩底为跳自由端申时可建唉立下列蒸方程(5.宾19)桩底为固盾定端时可汇将式(5膨.19)揉中第3式屈、第4式鼓改为下列才方程即可厌,(5.搜20)上列各枯式中:拦,棍,姻,悔(i=竹3,4扒)——珍在滑面踢处的影青响系数斗值;,支,赢,毛(i=系1,2,塑3,4)吼——在桩寸底处的影架响系数值效。桩底为自回由端时,究联解组(桌5.19歌);桩底眯为固定端尚时,联解湿式(5.历19)中心第l式、篮第2式和铲式(5.催20)组梨成的方程笨组,求得撤MA、QA、YA、尘值,代入伍式(5.姥8)中直木接使用表胶5.4中裳的影响系健数值,就桌可方便地献计算滑面授以下桩身诉任一深度纤处的内力牢和变位。(4)揉滑面处灰(桩顶抵,x=亡0)桩鞋为铰接部时或箝暴固时的筑处理方爷法当抗滑桩捧采用排架伍桩时,桩颜顶处由于遣系梁或承窄各排架的坏作用而简冤化为铰接折或箝固,讯此时用m苗法计算时仗需要做一岁些变换处四理。式(5.浪8)为m观法计算抗手滑桩在任隶意深度戈挽处桩变位冤和内力的修表达式,粥也可写成似如下形式味的表达式依(将式(训5.9)的~(5.稠11)代捷人式(5撕.8)整倍理代换后矮即可得)赔:(5.示21)式中:AY,BY,省,北,AM,BM,AQ,BQ——分捐别为计厚算位移宋、转角舍、弯矩吧和剪力设的无量玩纲系数盯。桩顶铰兰接时的绿A值见辩表5.蜘5~5抹.8,仿B值见绸表5.蹦9~5冰.12半。桩顶箝筝固时,券即边界嫁条件为叫(x匙=0)屿=0,驾代入式茄(5.规21)敢中第2都式,可与得(5.2抖2)将式(5朽.22)乏代入式(挤5.21姐)中第l训式,得(5.库23)将式(殊5.2荡2)代附人式(与5.2三1)中签第3式覆,得(5.2顽4)将式(5己.22)驳代入式(幅5.21分)中第4沿式,得(5.绍25)式中,AYF、AMF,AQF分别为殖桩顶箱关固时计圆算桩位吵移、弯嫁矩、剪逮力的无召量纲系词数。Q0可根据排忽桩、排架洋桩或群桩挡的空间位押置、刚度遥和连接情融况将滑坡炕推力分配按到各根桩槐上而求得浪。§5.4样抗滑桩退的设计§5.翠4.1熄抗滑释桩的布来设(1)抗纹滑桩的平藏面布置抗滑桩的要平面布置圣指的是桩职的平面位牧置和桩间山距。一般鄙根据边坡它的地层性辈质、推力忌大小、滑稍动面坡度搁、滑动面框以上的厚乓度、施工菊条件、桩按型和桩截螺面大小以柿及可能的锻锚固深度肆以及锚固码段的地质置条件等因巾素综合考舞虑决定。对一般荡边坡工宅程,根棚据主体泻工程的事布置和斤使用要浇求而确云定布桩划位置。对滑坡治插理工程,沙抗滑桩原胜则布置在区滑体下部毁,即在滑教动面平缓包、滑体厚谱度较小、低锚固段地舌质条件较厉好的地方仔,同时也锁要考虑到歇施工的方盼便。对地雹质条件简干单的中小矩型滑坡,肉一般在滑逼体前缘布母设一排抗铸滑桩,桩春排方向应绣与滑体垂纠直或近垂章直。对于肝轴向很长画的多级滑药动或推力玻很大的滑音坡,可考初虑将抗滑敞桩布置成爹两排或多婶排,进行商分级处治胶,分级承虫担滑坡推伯力;也可小考虑在抗极滑地带集具中布置2康~3排、解平面上呈誉品字形或炒梅花形的迅抗滑桩或允抗滑排架誓。对滑坡朽推力特别惕大的滑坡搅,可考虑箭采用抗滑隆排架或群即桩承台。膝对于轴向编很长的具阔有复合滑璃动面的滑岂体,应根定据滑面情婚况和坡面卸情况分段脾设立抗滑逢桩,或采联用抗滑桩译与其他抗产滑结构组孕合布置方麻案。(2)受抗滑桩毕的间距抗滑桩位的间距巩受滑坡座推力大康小、桩匹型及断波面尺寸索、桩的且长度和熊锚固深叹度、锚得固段地肯层强度掀、滑坡膜体的密驼实度和巴强度、肃施工条肚件等诸萍多因素株的影响值,目前危尚无较赛成熟的迅计算方周法。合谨适的桩箭间距应塔该使桩钓间滑体脊具有足聚够的稳辫定性,弯在下滑散力作用帐下不致晚从桩间伟挤出。自可按在诱能形成茅土拱的带条件下承,两桩项间土体火与两侧糖被桩所建阻止滑勒动的土寇体的摩注阻力不汉少于桩级所承受书的滑坡谜推力来勒估计。锁一般采们用的间充距为6挺~10轰m[2]将[3]。。当响桩间采晕用了结小构连接毅来阻止乳桩间楔终形土体匠的挤出娱,则桩允间距完钞全决定怨于抗滑滑桩的抗邻滑力和畅桩间滑赔体的下求滑力。当抗滑惠桩集中狐布置成朋2~3铺排排桩袜或排架粒时,排获间距可患采用桩膝截面宽眯度的2三~3倍[3]。(3)桩絮的锚固深疮度桩埋入炮滑面以致下稳定卖地层内泊的适宜林锚固深惨度,与姜该地层畅的强度宴、桩所女承受的响滑坡推怒力、桩液的相对弟刚度以霉及桩前肾滑面以尝上滑体掠对桩的早反力等默因素有拆关。原欲则上由展桩的锚断固段传眨递到滑抓面以下储地层的俘侧向压现应力不席得大于汉该地层灯的容许伸侧向抗吗压强度亡、桩基棍底的压逆应力不面得大于屈地基的坡容许承纯载力来嫁确定。锚固深度妨是抗滑桩店发挥抵抗闷滑体推力碎的赖以生仰存的前提索和条件,前锚固深度流不足,抗静滑桩不足浓以抵抗滑套体推力,馆容易引起瘦桩的失效痰。但锚固帅过深则又突造成工程竹浪费,并彻增加了施寄工难度。排可采取缩宝小桩的间注距,减少愿每根桩所沃承受的滑闷坡推力,苗或增加桩颜的相对刚千度等措施邮来适当减刃少锚固深劝度。当锚固段铃地层为土催层及严重伞风化破碎穷岩层时,昼桩身对地造层的侧压挥力应符合贞下列条件估:(5.籍36)式中:统——桩汽身对地层支的侧压应携力,kP招a;——地层弄岩(土)录的重度,令kN/m3;——地层疼岩(土)葬的内摩擦乞角,°;c—伸—地层岩糟(土)粘塞聚力,k罚Pa;l—劲—地面至乐计算点的智深度,m泉。桩底可的按自由词支承处尚理,即容令QB=0,骨MB=0。当锚固段凡地层为比尝较完整的宪岩质、半洞岩质地层成时,桩身姓对围岩的押侧向压应哑力应符合挖下列条件控:(5.3差7)式中:葛——桩身臂对围岩的尝侧压应力谷,kPa津;——折减名系数,根级据岩层产接状的倾角定大小,取嗽0.5~厦1.0;——折色减系数飞,根据握岩层的润破碎和击软化程剑度,取啊0.3晓~0.秤5;——围岩看岩石单轴作抗压极限票强度,k吃Pa。桩底可轧按铰支掀承情况优处理,樱即令XB=0,MB=0。根据经雷验,对讨于土层泰或软质坟岩层,魔锚固深苗度取l挽/3~舒1/2链桩长比劣较合适唱,对于伍完整、淹较坚硬虑的岩层窗可取1招/4桩应长。§5.爸4.2竖桩型浸选择适用于娇抗滑桩觉的桩型躲有钢筋挂混凝土铁桩和钢沫管桩、趴H型钢小桩等,蝇最常用届的是钢葵筋混凝渣土桩。抗滑桩悉桩型的邪选择应撕根据滑叉坡性质摔、滑坡宝处的地沸质条件福、滑坡砌推力大馆小、工阀程造价傲、施工矿条件和翅工期要赚求等因脊素综合竟考虑,运按安全字、可靠专、经济博、方便丈的原则误,结合犬设计人乏员的工趴程经验派来选择蚀。(1)谱钢筋混纺凝土桩钢筋混手凝土桩开是抗滑摇桩用得丹最多的诵桩型,纯其断面案形式主腾要有圆稳形、矩别形。圆号形断面头可机械摆钻孔成绪桩,也腐可人工丹挖孔成警桩,桩戒径根据商滑坡推叼力和桩疏间距而分定,从银φ60非0~φ悠200钢0,最锄大可达盼φ45萝00。述矩形断杯面可充雅分发挥灵其抗弯拖刚度大罪的优点蔬,适用真于滑坡善推力较软大,需美要较大湖刚度的济地方。已一般为以人工成忙孔抗滑家桩,断射面尺寸异b×h意一般为冤100顶0×1唯500研、12述00承X1翼800鸡、15胆00×英200允0、2皇000论×3戏000栗等。滑坡推力宰大、桩间惩矩大,选鹊择桩径较揪大或桩断号面尺寸较睡大的桩,椒反之则选魄桩径小的糠桩。(2)匠钢管桩钢管桩一跟般为打入颠式桩,其塌特点是强书度高、抗肯弯能力大请、施工快城、可快速蚁形成桩排忆或桩群。真钢管桩桩艇径一般为情D400宵~D90择0,常用访的是D6取00。钢管桩喂适合于寸有沉桩数施工条纺件和有钳材料可咱资利用寇的地方跳,或工仗期短、倾需要快献速处治态的滑坡轰工程。(3)乡丰H型钢顺桩H型钢桩纤与钢管桩栏的特点和周适用条件揪基本相同悠,其型号机有HP2越00、H籍P250适、HP3胁10、H沃P360蠢等。§5.4水.3桩巧的内力和检变位计算(1)贺桩的计村算宽度叉确定抗滑桩受奴滑坡推力话的作用产五生位移,巾桩则岩(德土)体对裙桩产生反麻力,当岩贴(土)变浙形处于弹妨性变形阶融段时,桩筛受到岩(勇土)的弹需性抗力作距用,抗力带大小及分蹈布与桩的盏作用范围旦有关。试柴验研究表乌明,桩在电水平荷载梅作用下,担不仅桩身禽宽度内的萄桩侧岩(栽土)体受减挤压,而棉且桩身宽墙度以外一徒定范围内子的土体也枕受到影响朝,呈现出汉空间受力警状态;岩洁(土)体报的影响范忆围随不同侦截面形状县的桩而有冻所不同。阿为了简化末计算,即法将空间受晚力状态简萝化为平面悦问题,考迟虑到桩截纷面形式的辈影响,将构桩宽(或广桩径)换矛算成相当匠于实际工屯作条件下假的矩形桩啄宽度Bp称为桩售的计算猪宽度。根据试验仗资料,对砖于正面边梳长b大于柿或等于l汽m的矩形奥桩和桩径充d大于或历等于lm器的圆形桩狠,其计算猛宽度为:(5.3蜻8)(2)碧确定地尾基反力遵系数或堂计算参确数水平地为基反力呈系数一产般应通蜜过试验争确定。罪但无试花验资料绞时,可跨参照表番5.1址、表5责.2、替表5.恐3的购数据,肝结合当矮地情况苗以及设马计人员虏的工程惊经验确班定。对何于常用繁的m法袋,我国尘公路、愿铁路、供港口、蔬建筑等遥行业在垫相应的钢规范中脊都给出禁了相应运的数值盒,设计猎取值应昂在规定敞的取值艇范围内统。(3)计恢算图式的而拟定根据前瞧述的抗慕滑桩平绞面布置毫,初步世选出桩地型,初怜步确定慈锚固深晶度,确青定桩长辟,计算喘桩上承筒受的滑汤坡推力浓,绘出止计算图爷式,确煎定桩的副边界条益件。收集并绳整理出救计算的束基本数学据,如婆地基土敞的粘聚霞力C、闻内摩擦棕角φ、盲重度穗、桩导长l、谣锚固深缺度l2、计算宽亡度姥、桩的荒刚度EI久、地基反瓣力系数m孟和A(或衔k值等)稠。(4)计楚算方法选扩择和桩性跑质的判定抗滑桩砌的计算减方法分蛾为刚性焦桩的计逼算和弹穷性桩的僻计算。秀弹性桩绵的计算寒方法很座多,常尸用的有虹“m法科”、“蛛k法”圆和“P等~Y”盒曲线反书力法,在还有数局值分析蜻方法和她双参数扮方法,肉用得最牙多的是泛“m宴法”。水平承课载桩的婶计算分仓析理论嫁和方法章比较完业善,计腾算也较棍精确。泪但是,李理论方经法总有简一些假畅定,对氧实际情只况总有去一定简棉化,关行键是能捕否得到沸计算所跑需的切午合工程西实际的锋土性参从数。因洒此,设碑计中不告排除使羊用一些烛经验的柴方法,蚊更常见椅的是设佩计人员漫长期习驱惯采用聚的方法套,这些隆方法有态时在解戒决实际惑工程问叛题时显腰得更为汤有效。消这也是冲岩土工凤程设计桐的一个职特点。桩的性润质是根寺据桩的鱼变形系借数(竖或缎)和店拟采用糊的计算必方法的拨临界值庄来判定锹。当采用m际法时,(5.帅39)当采用痛k法时的,(5.声40)式中:渡l2——锚锦固深度距;——“m滔法”计算资时桩的变岸形系数,欲按式(5日.4)计蹄算;——“锻k法”累计算时振桩的变死形系数载,按式洲(5.舒3)计棚算。(5)杨桩内力觉和变位难计算根据所秀确定的没计算图坑式和计透算参数员、选择粱的计算器方法、眯桩的性镰质,便钳可按本鸦章第3孟节介绍坚的各种勤方法计息算出桩觉沿轴线将的弯矩讯分布图捎(板)、剪爆力分布同图(味)、盯桩的水炒平变位瞎(缓)和转禾角分布岛图。根据所确畅定的计算薯图式和计负算参数、佩选择的计端算方法、数桩的性质缝,便可按旧本章第3伤节介绍的厘各种方法洁计算出桩恳沿轴线的苹弯矩分布严图(尸)劳、剪力分慌布图(静)、桩的才水平变位姿(承)和挡转角(惹)分度布图,同汗时计算出知桩身对地遭层岩(土铅)体的侧使向应力分沫布图(也)。计算时葬,先计练算出桩扮在滑面治处的位侦移y0任和侧向压压应力圣。判断跪y0值炭是否在塌桩的水起平位移甜限值内程。若不佣在,应缴适当增极加桩的惊刚度或查锚固深展度,重车新计算输,使其静满足要锄求。判锅断侧向欧压应力送是否满戏足桩侧搅地层的亩岩(土惕)稳定戒性时,催一般可边在锚固筑深度中招选取几辅个代表爆断面,灭如l2/3处、晃l2/2处公和l2处等,鸽判断这送些代表陪断面的六侧压应摧力是否抚小于式考(5.鸣37)慌或式(角5.3霸8)所白确定的权稳定极燥限应力谣值。若脑不能满株足断面贵稳定要快求,则粥应调整盼桩的刚进度、锚牙固深度箱和桩的席间距,搭再次进提行计算榨,直到恳满足稳奴定要求室时为止热。最后绑根据调尼整确定顽计算参酬数,得使出桩的扑Mx、Qx、yx、夺,等计经算结果。§5.侨4.4钳桩的晓配筋计碎算和构闯造设计(1)税桩的配尘筋计算抗滑桩屡从使用薯安全和捉经济方再面考虑技,都宜领采用钢飘筋混凝掉土桩。钢筋混史凝土桩摄的配筋钻计算一旷般根据咽所算得踩的桩身尝最大弯惭矩值Mmax,进行配酸筋计算,感再验算最触大弯矩值抗断面的抗米裂要求、燃剪力最大灵截面处的流抗剪强度朴。配筋计鄙算方法与态一般钢筋项混凝土结意构相同,租不赘述。(2)钢辫筋混凝土艰桩的构造唇要求①混凝土杏强度:一羽般采用C烦20,不红低于l5却,水下灌肿注时不低揉于C20踩;②主筋保湾护层厚度雄:一般不伍小于35培mm,水树下灌注混畏凝土时不恨小于50竖mm;③主筋乳不宜小援于8φ泻10(补/Ix吃桩径)挂,常用世12φ共16以熔上(D周600顿以上)倚,纵向狂主筋沿汁桩身周典边均匀液布置(垦圆桩)芒,钢筋柴净距不燃应小于汽60m粗m;④配筋长阵度(滑面瞧以下)宜剖采用4/旗a,通长要配筋;⑤配筋率恰一般不低状于0.6裳5%~0细.20%谣(小桩径属取高值,灭大桩径取洋低值);⑥箍筋硬率一般种不低于蛇φ6@踏200矿mm,慈宜采用馆螺旋箍友筋或焊贸接环式应箍筋;钥钢筋骨岛架中,架应每隔晶2m左们右设一肺道焊接爹加强箍不筋。⑦钢筋的勉接长等符输合钢筋混座凝土构件娘的构造要弟求。§5.寒5抗幕滑桩的够施工§5.5垄.1施绕工一般程暴序抗滑桩醉施工多抹采用机敬械成孔简或人工粮成孔,熄现场灌近注混凝板土施工血。灌注桩禁是一项捆质量要常求高,足施工工糠序较多排,并须指在一个娘短时间乞内连续素完成的弱地下隐队蔽工程状。因此底,施工效应按程好序进行督。备齐栽技术资僚料,编逆制施工窗组织设迎计,做悠好施工搏准备。怀应按设喇计要求蕉、有关训规范、贵规程及伴施工组漠织设计场,建立桥各工序哪的施工单管理制维度。施威工、监著理、设完计和业乘主各方栋管理到斑位、监暖控到位军、技术验服务和完技术跟齿踪到位五。保证染施工有状序、快问速、高纹质地进港行。灌注桩施锁工的一般绸程序如图魔5.12朗所示。灌注桩施下工一般应介先进行试闯成孔施工催,试成孔触的数量不摘少于两个容,以便核甲对地质资娇料,检验握所选的设丘备、施工丧工艺以及般技术要求桥是否适宜歉,同时检搂验并修正虎施工技术厉参数。如国出现缩颈捞、坍孔、耍回淤、吊挖脚或出现鄙流沙、地尘下水量大脊等情况,缓不能满足萝设计要求泳,或增加除了施工难肆度、达不且到工期要颈求时,应无重新制定榴施工方案顶,考虑新脂的施工工斯艺,甚至摊选择更适境合的桩型缎。§5.绵5.2柱设桩痕工艺选贿择设桩工艺饿又称成孔董方法或成贱孔工艺。尽灌注桩施淡工的类型摔较多,抗止滑桩施工烛常用的主理要为非挤缴土灌注桩伪类型。正丽确、恰当桌地选择设俘桩工艺,缎才能保证皂施工质量毁和施工工沃期。各种遣设桩工艺回适用范围腊及特点见头表5.1钱4。设桩工艺剃选择时,危应根据具忙体的地质炕情况、桩君径和桩长悉、工期要梅求,并结挪合机具设覆备供应情虽况和各种仙设桩(成酬孔)工艺泼的适用范委围和优缺肌点,灵活义、正确地昨选用。§5.5拥.3施丈工机具灌注桩的传施工机具狐较多,有烫定型产品寇,也有自意制机具,芦大部分采户用国内产披品,也有喜部分进口案产品。各樱种施工机轻具的主要构技术指标次及适用的淡成桩方法柿见表5.筒15。§5.5阴.4施挤工质量控盆制(1)一钟般要求抗滑桩是椅一项质量休要求高的建工程,搞尺滑桩的施居工质量直香接关系到缎工程的成窜败。因此吨,控制施撒工质量显隆得特别重炕要。施工聪时必须坚症持质量第庄一原则,辛推行全面私质量管理宋。抗滑桩课多采用砌灌注桩去,要特情别把好柳成孔(希包括钻株孔和清搜孔)、倡下钢筋具笼和灌越注混凝考土等几贸道关键堂工序。孔每一工白序完毕近时,均兰应及时盐进行质货量检验齿,上道原工序不终清,下蛇道工序永就不能聪进行,练以免留舞存隐患散。施工时直每一工子地应设伐专职质屠量检验驾员,对街施工质伙量进行胁全面检梨查监督郑,质量岔责任落垦实到人自,落实协到每一劲根桩。俯灌注桩拖的质量咽控制,议主要是江指钻孔搅、清孔喂,钢筋牺笼制作雷、安放赠,混凝阳土配制援、灌注埋等工艺取工序过凉程的质陶量标准短和控制跃方法,穿应以设钞计文件让和国家吊或行业聋标准为那准,制左定出切摩合工程姻实际和容易于操娱作的具续体标准短和要求畏。(2)质抬量检验及统质量标准灌注桩钻说、挖孔在塔终孔和清它孔后,应们进行孔位廉和孔深检废验。孔径啦、孔形和控倾斜度宜信采用专用值仪器测定虚,或采用抱外径为钻亡孔钢筋笼裕直径加l盒OOmm既(不大于穗钻头直径赔)、长为孙4~6倍碍桩径的钢家筋检孔器梨吊入钻孔象内检测。截钻、挖成筹孔的质量昌标准参见府表5.1剑6,施工蚕允许误差苏也可参考陷表5.17协。桩径检艇测可用悉专用球淡形孔径诊仪,伞嗓形孔径锋仪和超彼声波孔颤壁孔测基定仪等究测定。消孔深用碗专用测起绳测定趣,钻深舞可由核怠定钻杆土和钻头蕉长度来怒测定。娃孔底沉汤淀厚度接可用C斯Z-Ⅱ肾B型沉辩渣测定喷仪测定蝇。桩位征允许偏趣差可用秀经纬仪狸、钢尺渐和定位爬圆环测锅定。垂爬直度偏夜差可用阁定位圆粉环、测帝锤和测幻玉斜仪测位定。钢筋笼朴的制作若
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