桩板墙设计专题讲座

桩板墙设计专题讲座,2009年12月于北京,内容题要,一、桩板墙的发展历史二、桩板墙的定义和概念三、桩(板墙)的应用四、桩板墙的设计五、施工简介,一、桩板墙的发展历史,20世纪7080年代这一期间，人们重视支挡的作用，强调支挡。1975年铁道部颁布的铁路工程技术规范强调一次根治的原则，强调综合整治，重视支挡作用，将地表排水、地下排水、抗滑挡墙作为主要技术推荐，将抗滑桩作为新技术推荐，强调减载要注意是否会引起后部次生滑坡的产生。,20世纪5060年代，治理滑坡灾害常采用地表排水、清方减载、填土反压、抗滑挡墙等措施，但经验证明，仅采用这些措施使滑坡暂时处于稳定状态，随着外界条件的改变，很多滑坡又复活了，复活率达30%，引起设计人员的高度重视，60年代末，成昆铁路沙北车站滑坡整治中首次采用抗滑桩获得成功。,1985年修订铁路路基设计规范，抗滑桩作为一种主要技术被推荐。20世纪90年代，滑坡整治中贯彻一次根治、不留后患的原则，采用抗滑桩、结合地面排水整治的滑坡居多。,一、桩板墙的发展历史,在抗滑桩出现以后不久，桩板式挡土墙也就跟着出现了。20世纪70年代初在枝柳线上首次将桩板墙应用在路堑中。1992年、1993年已经分别出现了路堑式、路肩式桩板墙的通用图。,多年来随着铁路建设的迅速发展，桩板墙在高边坡路堑、陡坡路基、顺层、滑坡处理等中得到了十分广泛的应用，并于90年代末逐步开始采用锚索桩。,二、桩板墙的定义和概念,抗滑桩：由锚固段侧向地基抗力抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力的横向受力桩。桩板式挡土墙(桩板墙)：在桩间设挡土板等结构来稳定土体的支挡结构。通常桩抗滑时称抗滑桩，抗土压力时常称为锚固桩。两者在设计时没有本质的区别，采用同一个计算程序。,路堑桩板墙,路堑桩板墙,锚索桩锚头,单支点锚索桩,三、桩(板墙)的应用,整治滑坡处理顺层路堑高边坡收坡路堤(陡坡)收坡整治既有病害预加固,路堤式桩板墙,桩板墙方案,陡坡路基桩基挡墙,桩基挡墙方案,顺层路堑桩板墙,深路堑：,深路堑,四、桩板墙的设计,(一)一般规定设计使用年限：60年铁路混凝土耐久性设计暂行规定中的有关规定，对考虑设计年限的钢筋混凝土结构，设计使用年限按60年考虑。混凝土强度等级：不宜低于C30桩形：抗滑桩(预加固桩)的截面形状宜为矩形，桩板墙的桩截面形状可采用矩形或T形。,四、桩板墙的设计,桩间距：抗滑桩桩间距宜为610m，桩板墙(预加固桩)的桩间距宜为58m。桩厚(宽)：桩最小边宽度不宜小于1.25m，一般控制在1.752.5。桩厚一般比桩宽大0.25或0.5m。悬壁段桩长：一般悬壁段长812m，最大不要超过15m。大于12m时桩上增设锚索。顺层地段一般可取610m。锚固段桩长：土质地层按1：1设计，软质岩一般比悬壁段短02m，硬质岩锚固段长一般可取58m。,四、桩板墙的设计,(二)荷载计算1、滑坡推力计算,四、桩板墙的设计,(二)荷载计算2、顺层下滑力计算,四、桩板墙的设计,(二)荷载计算3、路堑土压力计算,四、桩板墙的设计,(二)荷载计算4、路肩土压力计算,四、桩板墙的设计,(二)荷载计算5、路堤土压力计算,四、桩板墙的设计,(三)参数取值1、一般情况下，永久荷载分项系数采用1.351.5。通常取1.42、滑坡路基上的桩板墙按滑坡推力和土压力的最不利者作为计算荷载。桩的重力可不计算。由于滑坡推力计算时已考虑了1.051.25的安全系数，因此下滑力可直接作为计算荷载。当桩的设计荷载为土压力时，附加安全系数为1.11.2。当桩上设有锚索时，结构物承受的侧向土压力应按土压力的1.21.4倍计算。,四、桩板墙的设计,3、m法和K法计算(1)第四系土层地基系数按m法取值：硬塑粘性土、细砂和中砂，m=24MPa/m。坚硬的粘性土；粗砂，m=37MPa/m。砾砂、碎石土、卵石土m=514MPa/m。密实的大漂石m=4084MPa/m。,四、桩板墙的设计,(2)岩层一般按K法计算：极软岩(全风化层和成岩作用差的岩石，Rc5MPa)，K=5070MPa/m。软岩(强风化的极硬岩、弱风化至强风化的硬岩、弱风化的软质岩和未风化或微风化的泥质岩类；泥岩、煤、泥质胶结的砂岩和砾岩等，5Rc15MPa)，K=7090MPa/m。较软岩(强风化的极硬岩、弱风化的硬岩、未风化或微风化的云母片岩、千枚岩、砂质泥岩、钙质胶结的粉砂岩和砾岩、泥灰岩、泥岩、凝灰岩等，15Rc30MPa)，K=100120MPa/m。硬岩(弱风化的极硬岩、未风化或微风化熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、灰岩、钙质胶结的砂岩、结晶颗粒较粗的岩浆岩等，K=150200MPa/m。,四、桩板墙的设计,4、结构计算参数取值(1)混凝土等级C30，砼弹性模量取30000MPa，砼轴心抗压强度14.3MPa，砼轴心抗压强度1.43MPa。(2)主筋，采用HRB400()，抗拉强度360MPa。主筋直径不应小于16mm，常取28mm，最大取32mm。主筋保护层厚度不应小于7cm，常取0.1m或0.15m(3)箍筋，采用HRB335()，抗拉强度300MPa。(采用HPB235钢筋时取210MPa)。箍筋直径不宜小于14mm，也尽量不要超过20mm。,四、桩板墙的设计,(4)桩底支承条件一般采用自由端或铰支端。当锚固段为松散介质或较完整的基岩时，桩底支承条件按自由端考虑时，桩身变位和弯矩的计算与实测值基本吻合，证明桩底支承条件按自由端考虑是符合实际的。当锚固段上部为土层，桩底嵌入一定深度的较完整基岩时，此情况与桩下部嵌入一定深度的完整基岩时相类似。但考虑到目前这种边介条件的实测资料较少和过去的计算习惯，保留了桩底为铰支端的支承条件，可按两种桩底条件中的任何一种情况计算。,四、桩板墙的设计,(四)程序计算(五)断面设计(五)正面图,四、桩板墙的设计,(六)结构图1、主筋：当用束筋时，每束不宜多于3根，当配置单排钢筋有困难时，可设置2排或3排。主筋净间距不宜小于12cm，困难情况下可适当减小，但不得小于8cm。,四、桩板墙的设计,四、桩板墙的设计,2、箍筋宜采用封闭式，肢数不宜多于4肢，间距不应大于40cm，也不宜小于12cm。3、桩的两侧和受压边，应适当配置纵向构造筋，其间距不应大于30cm，直径不宜小于12mm(常取16mm)，桩的受压边两侧，应配置架立筋，其直径不宜小于16mm。4、设牛腿的锚固桩，牛腿的高度不宜小于40cm，宽度不宜小于30cm。,四、桩板墙的设计,(六)结构图5、桩间挡板(1)板长：设牛腿时，板长=桩的净间距-20cm。不设牛腿时，板长=桩的净间距+40cm(2)板宽：取0.5m。(3)板厚：一般在1535cm之间，不宜超过40cm。(4)配筋：主筋直径一般在20mm32mm之间，根数2根或4根，出结构图时取常用钢筋22、25、28、32。,四、桩板墙的设计,(七)数量计算桩截面：B1B2桩间距L护壁：C15V锁+V上(h-1)+V下(H-h)Nh悬臂端长度H桩长N桩根数拆除护壁：C153/4V锁+V上(h-1)N挖孔：V桩+V护壁抽静水：1/2挖孔反滤层：(h-1.3)（L-B2)0.3（N1)防渗层：1（L-B2)0.3（N1)找平层：1.20.3（L-B2)（N1),四、桩板墙的设计,(八)设计说明DK左侧路堑设桩板墙，I型桩6根，桩截面2.25m2.5m，桩间距5m(中-中)，桩长1920m，悬臂段长910m；型桩16根，桩截面2.5m2.75m，桩间距5m(中-中)，桩长22m，悬臂段长11m；桩身采用C30钢筋混凝土现场浇注，侧沟平台以上部分于桩两侧设厚0.4m、宽0.3m牛腿。桩间板采用C30钢筋混凝土现场预制的槽形板，板高0.5m，采用牛腿式桩间板前置形式，板后设砂夹卵砾石反滤层，厚0.3m。相邻桩顶标高相差大于1m的桩背设端墙，墙高m，墙身采用C25片