第六章-抗滑桩设计与施工..ppt

6抗滑桩的设计与施工 1抗滑桩类型 特点 适用条件 3抗滑桩的计算 4抗滑桩的施工 2抗滑桩的设计 桩是深入土层或岩层的柱形构件 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 同一般桩区别在于主要承受水平荷载 6 1抗滑桩的类型 特点及适用条件 1材料分类木桩 临时工程钢桩 临时工程钢筋砼桩 常用 6 1抗滑桩的类型 特点及适用条件 按施工方法沉桩 打入 振动下沉 静力压桩 2按施工方法特点 不适宜密实砂土 碎石土 乱石层等 噪声污染大 挤土效应强 施工质量稳定 松土中由于挤密作用会提高地基土承载力 需运输 起吊 打击等配筋量大 混凝土标号高 造价高于灌注桩 场地条件允许 小型滑坡 推力小情形 2按施工方法二 灌注桩1 钻孔灌注桩 小型 推力方向不确定情形 2 挖孔灌注桩 人 机 截面灵活 适用广 3 沉管灌注桩 较少用 3按截面型式1 圆桩 小型 推力方向不确定情形 2 矩形桩 常用 3 异形桩 可充分利用材料性能 6 1抗滑桩的类型 特点及适用条件 4按结构型式1 单桩2 单排桩 常用 3 群桩 大推力滑坡 4 刚架桩 大推力滑坡 6 1抗滑桩的类型 特点及适用条件 抗滑桩结构形式图 5按结构受力模式1 悬臂桩 常用 截面较大 不经济 但深层大型滑坡不得不用 2 锚拉桩 较经济 适用于推力多在2000KN m情形 6 1抗滑桩的类型 特点及适用条件 6 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 6 2抗滑桩设计要求和设计内容 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 6 3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 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 1 抗滑桩的平面布置抗滑桩原则上布置在滑体下部 滑动面平缓 滑体厚度较小 锚固段地质条件较好的地方 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 桩排走向应与主滑方向垂直 对于纵向很长的多级或推力很大的滑坡 可考虑将抗滑桩布置成两排或多排 分级承担滑坡推力 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 抗滑桩平面布置示意图 2 抗滑桩的间距一般采用的间距为4 10m 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2 3排排桩或排架时 排间距可采用桩截面宽度的2 3倍 平面上分段布设的桩 应重叠一个间距 3 桩的锚固深度对于土层 一般嵌固深度取为全桩的1 3 1 2桩长 岩质地层取1 4 1 3桩长 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容许承载力来确定 当锚固段地层为土层及严重风化破碎岩层时 桩身对地层的侧压力应符合下列条件 当锚固段地层为比较完整的岩质 半岩质地层时 桩身对围岩的侧向压应力应符合下列条件 式中 桩身对围岩的侧压应力 kPa 根据岩层产状的倾角大小 取0 5 1 0 根据岩层的破碎和软化程度 取0 3 0 5 围岩岩石单轴抗压极限强度 kPa 1 钢筋混凝土桩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 桩径根据滑坡推力和桩间距而定 从 600 2000 最大可达 4500 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 需要较大刚度的地方 一般为人工成孔抗滑桩 断面尺寸b h一般为1000 1500 1200X1800 1500 2000 2000 3000等 滑坡推力大 桩间矩大 选择桩径较大或桩断面尺寸较大的桩 反之则选桩径小的桩 6 3 1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 设计荷载取滑坡推力和土压力荷载效应的大值 6 3 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 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 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 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 通常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 通常假定反力的大小与岩 土 体的变形成正比 按弹性抗力计算 该地基反力应不超过地基土的侧向容许承载能力 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 桩的自重和桩底应力等也略去不计 6 3 2地基反力的确定 通常依文克尔假定 假定其于横轴向位移承正比 相应比例系数称为地基系数 依据不同地基比例系数的假定不一样 有如下方法 C为地基系数 其含义为单位面积土在弹性限度内产生单位变形所需要的力 依据假定的不同有 m法 k法 c法 C法等 6 3 2地基反力的确定 6 3 2地基反力的确定 6 4抗滑桩的计算方法 实际上即为桩基水平 横轴向 承载力计算 通常采用弹性地基梁法 横轴向破坏机理与特点 6 4 1刚性桩与弹性桩的判别 6 4 1刚性桩与弹性桩的判别 对于边长 直径大于1m的桩 计算目的即为求解沿桩身任意深度处的水平位移 转角 弹性抗力 截面弯矩 截面剪力 已知条件为滑面处弯矩M0和剪力Q0 以及桩的截面 地基土体参数等 6 4抗滑桩的计算方法 滑面以下为同一m值 桩底自由 滑面处的弹性抗力系数分别为Al A2 H为滑坡推力与剩余抗滑力之差 x0为下部桩段转动轴心距滑面的距离 为旋转角 Z0为滑坡推力至滑面的距离 6 4 2刚性桩的计算 6 4 2刚性桩的计算 6 4 2刚性桩的计算 6 4 2刚性桩的计算 实际计算程序 1 确定土层参数 桩的布置 截面 埋深 2 计算桩计算宽度 3 求得转动中心的位置 4 求得转动量值 5 自滑面处起 每隔一定间距取一个断面计算桩截面弯矩 剪力 6 绘制剪力图 弯矩图作配筋计算 7 检算桩侧最大弹性抗力不超地层水平承载力 8 必要时检算桩顶位移 6 4 3弹性桩的计算 6 4 3弹性桩的计算 实际计算程序 以M法为例 1 确定土层参数 桩的布置 截面 埋深 2 计算桩计算宽度 3 求得滑面处的位移和转角 4 自滑面处起 每隔一定间距取一个断面计算桩截面弯矩 剪力 5 绘制剪力图 弯矩图作配筋计算 6 检算桩侧最大弹性抗力不超地层水平承载力 7 必要时检算桩顶位移 6 5 3桩的配筋计算和构造设计 1 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Mmax 进行配筋计算 再验算最大弯矩值断面的抗裂要求 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 5 3桩的配筋计算和构造设计 2 钢筋混凝土桩的构造要求 一般采用C30 不低于20 水下灌注时不低于C20 主筋保护层厚度 一般不小于50mm 水下灌注混凝土或水位以下时不小于70mm 圆桩主筋不宜小于8 10 常用12 16以上 D600以上 纵向主筋沿桩身