毕业设计（论文）-某高速公路K242+500-K242+600段滑坡整治工程设计.doc

华侨大学岩土工程毕业设计岩 土 工 程毕业设计全套图纸加扣 3012250582姓 名： 学 号： 学 院：土木工程学院 专 业： 土木工程 题 目：某高速公路K242+500- K 242+600段滑坡整治工程设计（采用抗滑桩支护）指导老师： 2012.5目 录1 常见支护方法简介41.1 抗滑桩41.2 预应力锚索41.3 格构锚固结构51.4 预应力锚索格构梁62 边坡简介72.1 工程概况72.2 自然地理82.3 工程地质条件93 设计思路113.1 主要设计方案思路113.2 设计依据资料113.3 设计原则113.4 设计参数124 滑坡体稳定性计算124.1 滑坡推力计算的基本原则124.2 滑坡推力的计算方法134.3 滑坡推力计算155 抗滑桩的设计方法205.1 抗滑桩概述205.2 抗滑桩设计要求和设计内容235.3 抗滑桩设计荷载确定255.4 抗滑桩计算方法275.5 抗滑桩的设计285.6 K242+588.41断面处抗滑桩设计326 工程抗滑桩施工组织设计436.1 施工准备436.2 施工顺序436.4 质量要求456.5 质量保证措施456.6 雨季施工保障措施467 工程抗滑桩监测方案设计487.1 监测工程的目的487.2 施工期安全监测497.3 防治效果运营期长期监测498 滑坡排水与绿化工程设计518.1 排水设计原则518.2 排水系统设计518.3 绿化工程设计53参考文献55谢 辞561 常见支护方法简介1.1 抗滑桩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，桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层一定深度。根据抗滑桩类型的不同，兼有以下优点： (1) 抗滑能力强，污工数量小，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。(2) 桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位，可以单独使用，也能与其它建筑物配合使用。(3) 可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋。因此，在相同条件下，比一般不能分段布置不同数量钢筋的桩(如管形桩、打入桩)要经济。(4) 施工方便，设备简单。采用混凝土或少筋混凝土护壁，安全、可靠。(5) 通过开挖桩孔，能够充接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际。发现问题，易于补救.图1.1 抗滑桩支护边坡示意图1.2 预应力锚索预应力锚索加固是主动地利用岩土体本身的强度去加固岩土体，是一种主动加固方法，同时具有施工中不破坏原有边坡的整体性、造价低等特点，因此在滑坡治理中已被广泛应用。预应力锚固技术的最大特点，是尽可能少地扰动被锚固的土体或岩体，即不能破坏原有结构，并通过锚固措施合理地提高可利用岩体或土体的强度。所以预应力锚固技木是最为高效和经济的加固技术，因此受到工程界的高度重视并得到迅速的发展。预应力锚固技术，在力学作用和施工工艺方面都有其鲜明的特点：(1) 受力合理。能充分利用岩土体的抗剪强度平衡结构物的拉力，积极调用岩土体的自身强度和自稳能力，因而能大量节约建筑材料和工程投资。(2) 主动抗衡。锚索安装后即能提供足够的抗力，有效的限制岩土体的位移。(3) 改善岩土体的应力状态，能有效控制岩土体及工程结构的变形，增强了岩土工程的稳定性，并能使较弱结构面上或滑移面上的抗剪强度得以提高，同时能保证工程的长期稳定性。(4) 锚固力的作用点和作用方向可以根据需要选取，从而获得最佳的稳定效果。(5) 在深基坑开挖工程中使用锚索可免去大量支撑，节约工作量，给机械化施工创造了良好条件。 图1.2 预应力锚索支护边坡示意图1.3 格构锚固结构格构锚固结构是一种复合抗滑护坡结构，它利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土格构梁进行坡面防护，同时由于格构梁与坡面接触面较大，与格构梁相连接的锚杆或锚索进行深层加固的效果很好，使得格构锚固结构既能保证深层加固又可兼顾浅层护坡。另外格构锚固结构可以与绿化防护措施相结合，比如在格构框架内植草，在稳固边坡的同时，还起到绿化边坡环境的作用。因此格构锚固结构是一种很有发展前途的抗滑护坡结构。近年来我国也开始推广应用格构锚固结构措施。1.4 预应力锚索格构梁预应力锚索格构梁，是近十余年来我国开始应用的一种新型抗滑支挡结构。1993年在深圳市罗沙公路西岭山大开挖引起的滑坡治理中较早地应用了这一结构，继这一成功实例之后，深圳市进行大规模的推广和应用，以后逐渐推广到公路、铁路边坡灾害的治理中，自2000年以来，预应力锚索格构梁在三峡库区边坡灾害治理中得到了广泛的应用。方案比较：通过以上介绍，抗滑桩抗滑能力强，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。施工方便，设备简单。采用混凝土或少筋混凝土护壁，安全、可靠。通过开挖桩孔，能够充接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际。发现问题，易于补救。而本工程滑坡推力比较大，施工条件环境比较适合使用抗滑桩对边坡进行支护。故本设计采用抗滑桩对边坡进行支护。2 边坡简介2.1 工程概况2.1.1 滑坡概况该路段右侧边坡高64.0m，边坡坡率1：1，平台宽8.0m，堑顶以上，即边坡北至北西侧圈椅状滑坡地貌明显，后缘呈弧形，地形陡缓交界处，缓坡段为水田，实为滑坡台阶，前缘较陡，为滑坡地貌，滑坡方向75。直指南溪河河曲处，堑顶标高1538m，南溪河标高1428m，高出河床110m。路堑边坡仅在滑坡南侧边缘通过。2.1.2 土体物理力学指标土体物理力学指标：粉质粘土：=19-20kN/m3，=10kPa，=11-13，=170kPa；2.1.3 滑坡断面图图2.1 K242+588断面图图2.2 K242+600断面图图2.3 滑坡平面图2.2 自然地理2.2.1 地形、地貌该边坡地处丘陵过渡的斜坡地带，属构造侵蚀、斜坡地貌，受构造、剥蚀作用较强烈。挖方路段附近海拔高程1019.5974.0m，相对高差45.5m。填方段相对高差约19米。地形坡度相对较缓。植被不发育，基岩裸露。2.2.2 水文、气候边坡地表水不发育，地表无泉点出露，主要为大气降雨沿低洼部位向路基方向排泄。局部地段形成水塘。边坡地处亚热带季风湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，据独山县气象站19811990年气象资料，年平均气温15，极端最高气温33.7，最低气温-5.3。年平均降雨量1236.8mm，多集中在每年的58月间，占全年降雨量的5560%，平均无霜期353天/年，年平均相对湿度82%，年平均风速2.5m/s。2.3 工程地质条件2.3.1 地层岩性坡面上出露地层，表层10m为浅棕黄色粉质粘土，下伏为灰黄色强一弱风化板岩，基岩扭曲局部顺层2.3.3 岩土构成(1) 覆盖层亚粘土（Qel+dl）：黄色、褐黑色，含少量灰岩、炭质页岩碎块及植物根系。零星分布于坡体上部位置，厚度变化：02.4m。杂填土（Qme）：原二级公路施工弃渣，主要成分为灰岩、炭质页岩弃渣堆积，粒径约1200cm，大小不等。分布在K242+500K242+600段路基位置，宽约2060米，厚约010米，堆积较松散。(2) 基岩该边坡下伏基岩石炭系下统大塘阶旧司组（C1d1）炭质泥岩夹灰岩组成。根据地表调绘及物探资料，按风化程度分为： 强风化层炭质页岩：灰黑色、黑色，岩体切割节理和风化裂隙发育，岩石极软、岩体破碎，风化呈薄片状、土状，岩石极软，岩体较破碎。厚12.37m17.46m，全场分布。灰岩：灰色、中厚层状，透镜状，节理裂隙极发育，岩石风化强烈，岩石较硬、岩体较破碎。厚12.37m17.46m，全场分布。 弱风化层炭质页岩：灰黑色、黑色，岩石节理较发育，岩石较软、岩体较完整。全场分布。灰岩：灰色、中厚层状，透镜状，节理裂隙较发育，较硬，岩体较完整。全场分布。563 设计思路3.1 主要设计方案思路本设计为某公路边坡支护设计，在设计之前，首先了解了关于边坡支护的各种方案，从中分析各种方案的优缺点，根据本工程实际边坡支护的发展现状初步选取支护方案，我所选取的方案为抗滑桩支护。经过方案选定之后，进行正式的设计与计算。设计的步骤、过程要符合规范要求，参数的选取要有依据。计算完成后根据自己的计算结果绘制相关图纸。3.2 设计依据资料1 徐邦栋，滑坡分析与防治，北京：中国铁道出版社，20012 常士膘，涨苏民,简明工程地质手册，北京：中国建筑工业出版社，19983 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）4 长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规则5 滑坡防治工程勘查规范（DZT 0218-2006）6 滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ02402004）3.3设计原则1、本边坡工程为永久性支护，边坡等级为一级；2、采用不平衡传递系数法计算滑坡推力；3、设计本着安全、经济的原则进行。3.4设计参数表3.1 设计参数参数重度(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角（）边坡坡率安全系数Ks2010101：11.14 滑坡体稳定性计算 滑坡稳定性计算的主要内容就是滑坡推力的计算，目前，计算滑坡推力的方法比较多，应用较多的如瑞典条分法、毕肖普法、剩余下滑力法、分块极限平衡法、詹布法等，其中剩余下滑力法是验算山区土层沿岩面滑动最常用的边坡稳定验算方法，本设计即采用剩余下滑力法进行边坡稳定性计算。4.1 滑坡推力计算的基本原则原则上滑坡推力计算应与其稳定性分析方法保持一致，这样计算的滑坡推力和相应的稳定性系数才能对应。再用极限平衡法分析边坡稳定性时，根据条间力的不同假定有各种不同的稳定性计算方法，所以也就有了计算滑坡推力的各种假定和算法。根据常见的滑移面形式，在此将其分为如下5种并提出相应的滑坡推力计算方法。 1.画面为单一平面，这种滑动形式的稳定性计算方法比较简单，其滑坡推力采用与公式类似的方法加以计算。 2.滑面为圆弧面或可近似为圆弧面，在这种类型的滑动中，考虑到其整体的力矩平衡其主要作用和计算的简便性，其滑坡推力可采用简化Bishop法的稳定性分析，按照类似于公式 的方法加以计算. 3.滑面为连续的曲面或滑面由不规则折线段组成时，可采用Janbu法的稳定性分析,按照类似于公式的方法计算滑坡推力。 4.而对于滑面由一些倾角较缓、相互之间变化不大的折线段组成，滑坡推力的算则可采用计算方便的传递系数法。 5.滑面倾角较陡且滑动时滑体有明显的分块，各分块之间发生错动，与相应的稳定性分析方法相适应，可采用分块极限平衡法计算其滑坡推力；每一种滑坡推力的计算方法均与相应的坡体稳定性计算方法相对应，计算原理、假定均与各相应稳定性分析方法相同。经过对工程的实际分析采用传递系数法计算滑坡推力。4.2 滑坡推力的计算方法传递系数法假定；1滑坡体不可压缩并作整体下滑，不考虑条块之间的挤压变形;2 条款之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂3块间作用力以集中力表示，它的作用线平行于前一块的滑面方向，作用在分界面的中点;4垂直滑坡主轴取单位长度（一般为1.0m）宽的岩土体作计算的基本断面，不考虑条块两侧的摩擦力。 图4.1 传递系数法计算滑坡推力由图4.1可知，第i条块的剩余下滑力（即该部位的滑坡推力）可以用下式计算 （4-1）式中 第i块滑体剩余下滑力; 第（i-1）块滑体的剩余下滑力； 第i块滑体的重量； 第i块滑体滑床反力； 传递系数，； 第i块滑体滑面上岩土地的粘聚力； 第i块滑体的滑面长度； 第i块滑体滑面上岩土体的内摩擦角； 第i块滑体滑面的倾角； 第（i-1）块滑体滑面的倾角。 计算时从上往下逐块进行。按上式计算得到的推力可以用来判断滑坡体的稳定性。如果最后一块的为正值，说明滑坡体是不稳定的；如果计算过程中某一块的为负值或零，则说明本块以上岩土体已能稳定，且下一条块计算时按无上一条块推力考虑。 实际工程中计算滑坡体的稳定系时还要考虑一定的安全储备，选用的安全系数K应大于1.0.在推力计算中如何考虑安全系数目前认识上还不一致，一般采用加大自重下滑力，即来计算推力，从而上式变成； 式中安全系数K一般取为1.051.25，计算方法同前。4.3 滑坡推力计算4.3.1 K242+588.41断面处的计算图4.2 K242+588.41断面处计算简图安全系数Ks取为1.1，结构面抗剪强度指标：c为10kPa，为12。各潜在滑动面层分块依据：土块分得越多，计算的结果越精确，划分土块尽量接近规则形状便于计算。由公式：计算各断面的剩余下滑力，计算结果如表4.1。最大下滑力2130.7kN/m。表4.1 K242+588.41滑坡推力计算表编号(kN) (kPa) ( m)（）12460181019190120.2132339.6498.623880451030300120.2132716578.53140001010100120.2131400298.242600451020200120.2131820387.6续表4.1编号1760836147.7227162987.6-270.98144.72253.8300450.5511241.9843.7418202002-450.849716.32130.7小结： 由计算结果知道，滑动面的下滑力为2130.7 kN/m，该滑动面处于潜滑动状态，需要用抗滑桩方法进行支护处理。4.3.2 K242+600断面处的计算图4.2 K242+600断面处计算简图安全系数Ks取为1.3，结构面抗剪强度指标：c为10kPa，为12。各潜在滑动面层分块依据：土块分得越多，计算的结果越精确，划分土块尽量接近规则形状便于计算。由公式：计算各断面的剩余下滑力，计算结果如表4.2。最大下滑力1919.7kN/m表4.2 K242+600断面滑坡推力计算表编号(kN) (kPa) ( m)（）1480451010100120.21333671.62200010220120.21320042.631120451012120120.213784166.943600102.525120.21336076.751760451013130120.2131232262.46480010330120.213480102.271920451013130120.2131344286.3 续表4.2编号1336436.8265.2200450.551146.183.537841019.2-450.84970.9803.2400450.551442.6340.9512321601.6-450.849289.41498.6600450.551825.7693.5713441747.2-450.849588.81919.7小结： 由计算结果知道，滑动面的下滑力为1919.7 kN/m，该滑动面处于潜滑动状态，需要用抗滑桩等方法进行支护处理。总结：由计算得出的K242+588.41和K242+600断面的剩余下滑力可知， K242+588.41断面的剩余下滑力较大（2130.7KN/m），K242+600剩余下滑力为（1919.7 KN/m ）因此，选取该断面的剩余下滑力作为支护计算时的最大下滑力。5 抗滑桩的设计方法5.1 抗滑桩概述抗滑桩作为一种支挡结构物，由于其具有抗滑能力强、桩位布置灵活、施工方便、投资少和治理效果好等优点，所以在滑坡地质灾害治理中得到了广泛的应用。特别是近年来，在铁路、公路、水电、建筑、冶金、煤炭等领域的滑坡治理工程中，抗滑桩得到了广泛的应用，并且取得了较好的治理效果。我国用于滑坡整治的抗滑桩数目是巨大的，用抗滑桩来整治滑坡，除个别桩发生破坏外，尚未有整个工程失败的先例，可见用抗滑桩这种措施来整治滑坡是非常有效的。在滑坡治理工程中，抗滑桩主要承受侧向荷载，它与建筑地基和桥梁桩基中承受竖向荷载桩的性质不同。后者为直接承受荷载并主动向土中传递应力的“主动桩”，而抗滑桩并不直接承受外荷载的作用，只是当滑坡岩土体在自身重力或其它外因作用下发生变形时，而被动地承受滑坡体变形所产生的荷载，所以，抗滑桩又称为 “被动桩”。现阶段我国多采用钢筋混凝土桩，它具有抗滑力强、桩位灵活、施工简便、安全等优点。具体优点如下：(1) 抗滑能力大，在滑坡推力大、滑动面深的情况下，较其它抗滑工程经济、有效。(2) 桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利于抗滑的部位，可以单独使用，也能与其他建筑物配合使用。分排设置时，可将巨大的滑体切割成若干分散的单元体，对滑坡起到分而治之的功效。(3) 施工方便，设备简单，具有工程进度快、施工质量好、比较安全等优点。施工时可间隔开挖，不致引起滑坡条件的恶化。(4) 开挖桩孔能校核地质情况，检验和修改原有的设计，使其更符合实际。(5) 对整治运营线路上的滑坡和处在缓慢滑动阶段的滑坡特别有利。(6) 施工中如发现问题易于补救。5.1.1 抗滑桩类型抗滑桩是借助桩与周围岩土共同作用，把滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑结构。自20世纪60年代开始使用以来，抗滑桩得到广泛应用。主要是因为它具有抗滑力强、桩位灵活、施工简便、安全等优点。目前，我国使用最多的是钢筋混凝土桩。在工程实践中，由于滑坡类型、地质条件、地形地貌的差异，采用不同抗滑桩型式，其治理效果和工程造价也不同。抗滑桩按施工方法可分为：打入桩、钻孔桩和挖孔桩；按材料可分为：木桩、钢桩和钢筋混凝土桩；按桩的截面形状可分为：圆形桩、管形桩和矩形桩等；按桩与周围岩土的相对刚度分为：刚性桩和弹性桩；按结构型式可分为：排式单桩、承台式桩和排架桩；按成型方法可分为：打入桩、静压桩、就地灌注桩，就地灌注桩又分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩两大类。具体分类归纳如下:(1) 单桩单根独立抗滑桩，又分为全埋式和半埋式两种。全埋式为自由段和嵌固段全部埋入地层中。半埋式为自由段出露地表，嵌固段埋入稳定地层中。单桩为悬臂梁式受力，其经济长度一般为1020m，抵抗滑坡推力5001500kN/m。全埋式抗滑桩的优点是桩前土体能提供一定的抗力，但挖孔深度较大，在地质情况较差时，施工困难。半埋式抗滑桩常置于公路路基边缘，外露自由段可采用变截面，半埋式抗滑桩的挖孔深度一般为桩长的1/21/3，因此，其配筋、混凝土方量和挖孔深度均较全埋式要节约材料。(2) 桩板抗滑桩当桩间土体较为松散且地基承载力较差时，如果采用单桩，桩间土有可能从桩间挤出，造成公路边坡变形甚至局部坍塌，有时桩间的圬工砌体因承载力较低而无法实施。桩板抗滑桩是在桩与桩之间采用平板或拱板形式连结的抗滑挡土结构，桩间板可采用现浇或预制，施工方便，外形美观，行车导向效果好，桩间可作绿化场地。(3) 框架式抗滑桩将前后两根抗滑桩用一根或多根横梁联接，使之成为一刚架结构，一般前后排桩均为直立。在地形条件允许的条件下，前排桩可采用斜桩，结构内力计算表明，其斜度越大，造价越经济。框架式抗滑桩最大的优点是抗滑能力大，一般可抵抗20005500kN/m的滑坡推力，这种结构型式的受力方式明确，计算结果精确可靠。(4) 锚索桩锚索桩由钢筋混凝土抗滑桩和预应力锚索或锚杆组成。把桩嵌入稳定岩层，在桩顶端用锚杆或锚索锚入稳定岩层并进行张拉，使抗滑桩形成简支梁受力系统。它使抗滑桩避免了悬臂梁式受力，从而使桩截面、桩长度、配筋量大大减小，节省投资，并且可根据滑坡推力的大小，控制拉力，从而改变抗滑桩的被动受力方式。5.1.2 钢筋混凝土桩的特点及适用条件钢筋混凝土桩是边坡治理工程中广泛采用的桩材，桩断面刚度大，抗弯能力高，施工方式多样，可打入、静压、机械钻孔就地灌注或人工成孔就地灌注等，其缺点是混凝土抗拉能力有限，但这个缺陷可以用受拉区配钢筋得到解决。抗滑桩的施工采用打入时，应充分考虑施工震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。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1000cm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。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。5.2 抗滑桩设计要求和设计内容5.2.1 抗滑桩设计要求(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，同时保证滑坡体不从桩顶滑出，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坡体的变形在容许范围内。(4) 抗滑桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺度和桩断面市寸都比较恰当，安全可靠，施工可行、方便、造价较经济。5.2.2 抗滑桩的设计内容(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。5.2.3 抗滑桩的设计计算程序根据上述要求和设计内容，抗滑桩的设计计算程序如图5.1。收集滑坡资料、分析原因、确定滑坡性质、范围等计算滑坡推力进行抗滑桩的平面布置、拟定桩间距、桩位选择桩型、拟定桩长、锚固深度、截面尺寸等确定桩的计算宽度，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（刚性桩或弹性桩）用相应计算方法计算桩内力和变形、地基反力等，确定桩身的最大弯矩和剪力及位置校核地基强度是否满足是绘制桩身内力图、变形曲线对钢筋混凝土桩进行配筋设计绘制施工图，提出施工技术要求等否图5.1 抗滑桩设计计算程序5.3 抗滑桩设计荷载确定5.3.1 作用于抗滑桩上的力系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。5.3.2 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。可采用不平衡推力传递系数法计算桩身所受的滑坡推力。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。根据公路设计手册路基和铁路工程设计技术手册路基的经验，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。5.3.3 地基反力的确定(1) 地基反力有两种情况：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；当桩前土体能保持稳定时，抗滑桩按所谓的“全埋式桩”考虑，可将桩前土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、粘结力、桩变形引起的竖向压力一般来说对于桩的安全有利，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: 假设地基系数不随深度而变化，即地基系数为常数的K法； 假定地基系数随深度而呈直线变化的m法； 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，铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.599）和桩基工程手册列出了较完整的岩层的地基系数m值。表5.1 不同土层地基的m值序号土的名称m序号土的名称m1流塑性粘土,淤泥300050004半坚硬的粘性土,粗砂2000300002硬塑性粘土,粉砂5000100005砾砂、角砾砂、砾石土、碎石土、卵石土3000800003硬塑性粘土、细砂、中砂1000200006块石土、漂石土80000120000注：以上的m值在设计时可供参考。具体可参阅相关规范。表5.2 较完整岩层的地基系数Kv值表序号饱和极限抗压强度R（kPa）Kv值（kN/m3）序号饱和极限抗压强度R（kPa）Kv值（kN/m3）1100001.02.01056500008.01052150002.510576000012.01053200003.010588000015.025.01054300004.010598000025.028.01055400006.0105注：一般侧向KH为竖向KV的0.60.8倍，当岩层为厚层或缺状整体时KH=KV。当地基土为多层土时，采用层厚以等面积加权求平均的方法算地基反力系数。5.4 抗滑桩计算方法抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。根据桩和桩周土（岩）的性质和桩的几何性质，其变形有两种情况：(1) 桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周土的变形所致。这时，桩犹如刚体一样，仅发生了转动，故称其为刚性桩。(2) 桩的位置和桩轴线同时发生了改变，即桩轴线和桩周土同时发生变形，故称其为弹性桩。试验研究表明，当抗滑桩埋入稳定地层内的计算深度为某一临界值时，可视桩的刚度为无穷大时，桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹性抗力大小。工程中就把这个临界值作为判断是刚性桩还是弹性桩的标准。抗滑桩的计算方法分为刚性桩的计算和弹性桩的计算。弹性桩的计算方法很多，常用的有“m法”、“k法”和“py”曲线反力法，还有数值分析方法和双参数方法，用得最多的是“m法”。 当使用“m法”时，抗滑桩为刚性桩，否则为弹性桩。5.5 抗滑桩的设计5.5.1 抗滑桩的布设(1) 抗滑桩的平面布置抗滑桩的平面布置指的是桩的平面位置和桩间距。一般根据边坡的地层性质、推力大小、滑动面坡度、滑动面以上的厚度、施工条件、桩型和桩截面大小以及可能的锚固深度、锚固的地质条件等因素综合考虑确定。对一般边坡工程，根据主体工程的布置和使用要求而确定布桩位置。对滑坡治理工程，抗滑桩原则布置在滑体的下部，即在滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条件较好的地方，同时也要考虑到施工的方便。对地质条件简单的中小型滑坡，一般在滑体前缘布设一排抗滑桩，桩排方向应与滑体垂直或接近垂直。对轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可考虑将抗滑桩布置成两排或多排，进行分级治理，分级承担滑坡推力。也可考虑在抗滑地带集中布置23排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架。对滑坡推力特别大的滑坡，可考虑采用抗滑排架或群桩承台。对于轴向很长的具有复合滑动面的滑体，应根据滑面情况和坡面情况分段设立抗滑桩，或采用抗滑桩与其他抗滑结构组合布置的方案。(2) 抗滑桩的间距抗滑桩的间距受滑坡推力大小、桩型及断面尺寸、桩的长度和锚固深度、锚固段地层强度、滑坡体的密实度和强度、施工条件等诸多因素的影响，目前尚无较成熟的计算方法，一般由经验或者试算确定。合适的桩距应该使桩间滑体具有足够稳定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。 可按在能形成土拱的条件下，两桩间土体与两侧被桩所阻止滑动的土体摩阻力不少于桩所能承受滑坡推力来估计。一般采用的间距是610m。当桩间采用了结构连接来阻止桩间楔形土体的挤出，则桩间距完全决定于抗滑桩的抗滑力和桩间滑体的下滑力。当抗滑桩集中布置成23排排桩或排架时，排间距可采用桩截面宽度的23倍。(3) 桩的锚固深度桩埋入滑面以下稳定地层内的适宜锚固深度，与该地层的强度、桩所承受的滑坡推力、桩的相对刚度以及桩前滑面以上滑体对桩的反力等因素有关。原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基底的压应力不得大于地基的承载力来确定。锚固深度是抗滑桩发挥抵抗滑体推力的赖以生存的前提和条件，锚固深度不足，抗滑桩不足以抵抗滑体推力，容易引起桩的失效。但锚固过深则又造成工程浪费，并增加了施工的难度。(4) 桩型选择抗滑桩桩型的选择应根据滑坡性质、滑坡处的地质条件、滑坡推力大小、工程造价、施工条件和工期要求等因素综合考虑，按安全、可靠、经济、方便的原则等来选择。钢筋混凝土桩是抗滑桩用得最多的桩型，其断面形式主要有圆形、矩形。圆形断面可机械钻孔成桩，也可人工挖孔成桩，桩径根据滑坡推力较大，从D600D2000，最大可达D4500。矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点，适用于滑坡推力较大，需要较大抗力的地方。一般为人工成孔抗滑桩，断面尺寸bh一般为10001500、12001800、15002000、20003000等。滑坡推力大、桩间距大，选择桩径较大或桩断面尺寸较大的桩；反之，则选择桩径较小的桩。5.5.2 桩的内力和变形计算(1) 桩的计算宽度确定抗滑桩受滑坡推力的作用产生位移，桩侧岩土体对桩产生反力，当岩土体变形处于弹性变形阶段时，桩受到岩土体的弹性抗力作用，抗力大小及分布与桩的作用范围有关。试验研究表明，桩在水平荷载作用下，不仅桩身宽度内的桩侧岩土体受挤压，而且桩身宽度以外一定范围内的土体也受到影响，呈现出空间受力状态。简化为平面问题，考虑到桩截面形式的影响，就将桩宽（或桩径）换算成相当于实际工作条件下的矩形宽度，称为桩的计算宽度。根据试验资料，对于正面边长b大于或等于1m的矩形桩和桩径d大于或等于1m的圆形桩，其计算宽度为：矩形桩：=b+1 (m)；圆形桩：=0.9(d+1) (m)。(2) 确定地基反力系数或计算参数水平地基反力系数一般应通过试验确定。但无试验资料时，可参照表8.1的数据，结合当地情况以及设计人员的工程经验确定。(3) 计算方法的拟定根据抗滑桩平面布置，初步选出桩型，初步确定锚固深度，确定桩长，计算桩上所受的滑坡推力，确定计算方法。收集并整理出计算的基本数据，如地基的粘聚力c、内摩擦角、重度、桩长H1、锚固深度H2、计算宽度Bp、桩的刚度EI、地基反力系数m。(4) 桩内力和位移计算根据所确定的计算方法和计算参数、桩的性质，便可计算出桩沿轴线的弯矩分布图、剪力分布图、桩的水平位移和转角分布图，同时计算出桩身对地层岩土体的侧向应力分布图。计算时，先计算出桩在滑面处的位移、转角和侧向压应力。判断该处位移是否在桩的水平位移限值内。若不在，应适当增加桩的刚度或锚固深度，重新计算，使其满足要求。判断侧向压应力是否满足桩侧地层的岩土稳定性时，一般可在锚固深度中选取几个代表断面，如H2处、H2/2处、H2/3处等，判断这些代表断面的侧向压应力是否小于稳定极限应力值。若不能满足断面稳定要求，则应调整桩的刚度、锚固深度和桩的间距，再次进行计算，直到满足稳定要求为止。最后根据调整确定计算参数，得出桩的、等计算结果。(5) 桩的配筋计算抗滑桩从使用安全和经济方面考虑，都宜采用钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩的配筋计算一般根据所算得的桩身最大弯矩值进行配筋计算，再验算最大弯矩处的抗裂要求、剪力最大截面处的抗剪强度。配筋计算方法与一般钢筋混凝土结构相同。(6) 钢筋混凝土桩的构造要求： 混凝土强度：一般采用C20，不低于15，水下灌注时不低于C20。 主筋保护层厚度：一般不小于35mm,水下灌注混凝土时不小于50mm。 主筋选用。主筋不宜小于8,10（小桩径）。常用12,16以上，若为圆桩则纵向主筋沿桩身周边均匀布置，钢筋净距不应小于60mm。 配筋率。配筋率一般不低于0.65%0.20%（小桩径取高值，大桩径取低值）。箍筋率一般不低于,6200mm，宜采用螺旋箍筋或焊接环式箍筋；钢筋骨架中，应每隔2m左右设一道焊接加强箍筋。 其他。钢筋的接长等应符合钢筋混凝土构件的构造要求。5.6 K242+588.41断面处抗滑桩设计5.6.1 抗滑桩各参数的确定或选取根据上述，对于该滑坡，K242+588.41处与K242+600处滑坡推力相差不大，故在滑坡力最大处即K242+588.41左右处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为8m，共设置29根抗滑桩。截面初设2m3m。桩长16m，自由段为7.6m，锚固段为8.4m。采用C30混凝土，查资料得，C30混凝土，。桩的截面惯性矩。桩的钢筋混凝土弹性模量。桩的计算宽度。查表得到地基系数的深度比例系数：滑动面以下弱风化炭质页岩：。按“m”法计算，桩的变形系数 抗滑桩属于弹性桩。K242+588.41断面：该坡体滑坡推力最大处是第15条处, 每单位宽度2130.7kN。由于岩土层为较破碎的岩层刚度较大，较密实的滑坡体，从顶层至底层的滑动速度通常大体一致，假定滑面上桩背的滑坡推力分布呈梯形；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，为安全及计算方便，取K242+588.4断面总下滑力为17045.6kN。滑动面以上桩所承受的外力为滑坡推力和桩前反力之差Ex=17045.6cos12=16855kN锚固段顶点桩身的弯矩M0、Q0剪力为： 5.6.2 桩计算5.6.2.1 滑面下锚固段的计算对于滑面以下的锚固段，由以下公式计算桩身各处的位移、转角、弯矩、剪力、桩周侧向应力。公式中各参数取值见表5.3,计算结果见表5.4。侧向应力 上式中：z为滑面以下桩身某处距滑面的距离（m）。表5.3 长桩的内力和变形系数zAxBxABAMBMAqBq0.0 2.4407 1.6210 -1.6210 -1.7506 0.0000 1.0000 1.0000 0.0000 0.1 2.2787 1.4509 -1.6160 -1.6507 0.0996 0.9997 0.9883 -0.0075 0.2 2.1178 1.2909 -1.6012 -1.5507 0.1970 0.9981 0.9555 -0.0280 0.3 1.9588 1.1408 -1.5768 -1.4511 0.2901 0.9938 0.9047 -0.0582 0.4 1.8027 1.0006 -1.5433 -1.3520 0.3774 0.9862 0.8390 -0.0955 0.5 1.6504 0.8704 -1.5015 -1.2539 0.4575 0.9746 0.7613 -0.1375 0.6 1.5027 0.7498 -1.4601 -1.1573 0.5294 0.9586 0.6749 -0.1819 0.7 1.3602 0.6389 -1.3959 -1.0624 0.5923 0.9382 0.5820 -0.2269 0.8 1.2237 0.5373 -1.3340 -0.9698 0.6456 0.9132 0.4852 -0.2709 0.9 1.0936 0.4448 -1.2671 -0.8799 0.6893 0.8841 0.3869 -0.3125 1.0 0.9704 0.3612 -1.1965 -0.7931 0.7231 0.8509 0.2890 -0.3506 1.1 0.8544 0.2861 -1.1228 -0.7098 0.7471 0.8141 0.1939 -0.3844 1.2 0.7459 0.2191 -1.0473 -0.6304 0.7618 0.7742 0.1015 -0.4134 1.3 0.6450 0.1599 -0.9708 -0.5551 0.7676 0.7316 0.0148 -0.4369 1.4 0.5518 0.1079 -0.8941 -0.4841 0.7650 0.6869 -0.0659 -0.4549 1.5 0.4661 0.0629 -0.8180 -0.4177 0.7547 0.6408 -0.1395 -0.4672 1.6 0.3881 0.0242 -0.7434 -0.3560 0.7373 0.5937 -0.2056 -0.4738 1.8 0.2593 -0.0357 -0.6008 -0.2467 0.6849 0.4989 -0.3135 -0.4710 2.0 0.1470 -0.0757 -0.4706 -0.1562 0.6141 0.4066 -0.3884 -0.4491 2.2 0.0646 -0.0994 -0.3559 -0.0837 0.5136 0.3203 -0.4317 -0.4118 2.6 -0.0399 -0.1140 -0.1785 -0.0