(完整版)滑坡抗滑桩设计计算

1、抗滑桩设计一：设计题目某高速公路K15+620K15+880 滑坡处治设计。二：设计资料1：概述某高速公路K15+620K15+880 位于崩坡积块石土斜坡前缘，原设计为路堑墙支挡块石土，泥岩已护面墙防护。开挖揭露地质情况与设计差异较大，在坡题前缘全断面开挖临空后，受预计暴雨作用块石土形成牵引式滑坡。滑坡发生后，对该滑坡进行施工图勘测，并结合工程地质勘测报告，对该滑坡提出处置的方案。K15+620K15+880 滑坡采用“清方+支档+截排水”综合处理，滑坡处治平面布置图见附图1，要求对抗滑桩进行设计。2：工程地质条件该高速公路K15+620K15+880 滑坡区位于条状低山斜坡中上部，沿该段公

2、路左侧展布，前缘高程304m 左右， 后缘高程355m 左右， 地形坡角约30 度。滑体纵向长约105米，宽200300米，滑体厚度820米，面积接近1.5X104m2, 体积约15Xl04m3o主滑动方向202 ,属于大型牵引式块石土滑坡。通过地质测绘及钻探揭露，滑体物质主要由崩坡积块石土（Q4c+dl）组成。块石土呈紫红、灰褐等色，稍湿湿，松散稍密，成份主要为砂岩、少量粉砂 质泥岩，多为中等风化，棱角状，粒径 20cm50cm,约占60%,次为小块石， 约占10%,其间由紫红色低液限粘土充填。在滑体后部相对较薄，厚58 m； 在滑体中部、前端分布较厚，厚 924m。滑动带（面）多为块石土与

3、基岩的接 触带，滑带厚0.20.6m左右，滑带土中小块石含量较低（5%）,低液限粘土 湿、可塑软塑，有搓揉现象，见镜面、擦痕等。滑床物质主要为侏罗系沙溪庙组泥岩、砂岩。泥岩多为紫红色，主要由粘土矿物组成，砂质含量不均，局部富 集，泥质结构、厚层状构造；砂岩多为灰白色，主要由长石、石英、云母等矿物 组成，泥、钙质胶结，细粒结构，厚层状构造。岩层产状265。290。/15。28o,基岩顶面的产状近似于岩层产状。岩体内见节理、裂隙发育，裂隙产状 273。/ 72。、210。/65。该滑坡的变形迹象明显，包括拉张裂缝、滑塌、地裂缝等。拉张裂缝主要沿后缘基岩陡壁的壁脚分布，分布高程一般在 340350m

4、左右，缝宽一般10 20cm,长度一般615m, 一般无下错，可见深度30cm,延伸方向100。左右。随 着滑坡变形发展，该滑坡可分为I、 II 级。 I 级滑坡主要位于路线左侧的第一级块石堆积坡体，为滑坡的主要推力来源。该段滑体深厚，下滑变形强烈，裂缝密集，前缘溜塌、鼓出明显。II 级滑坡位于整个滑坡的右后缘块石堆积坡体上，滑体厚度较小，变形不强烈，主要受一级牵引所致。3 平面图及主要计算断面：见附图。（由教师提供电子版的图，所需尺寸直接由图上量取）4 主要计算参数与数据根据地勘单位提供的室内试验值、推荐值，结合实测断面反算参数，确定计 算参数及数据如下：设计采用滑面参数 C=20kPa=1

5、0o。丫 =22.5kN/m3滑坡稳定安全系数K=1.20设计计算书一、下滑力计算C=20KPa,1022.5kN/m3 滑坡安全系数 k=1.20计算每延米滑块数据，所需数据由图上按比例尺量出。A(m2)Wi (kN)li(m)i()第一块14.73331.412.571第二块270.56086.2532.328第三块185.44171.820.342第四块215.94857.7514.453第五块187.254213.0515.253弟八块87.671972.620.76块号Wi(kN)i()Ci (kPa)li(m)Cilii()tanWi COS i (kN)Wi cos i tan

6、i (kN )Wi Sin i (kN)KWi Sin i (kN)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)1331.4712012.5250100.176107.919.0313.3437626086.25282032.3646100.1765373.8945.82857.33428.834171.8422020.3406100.1763100.3545.72791.483349.844857.7532014.45289100.1764851.1853.8254.2305.0454213.0532015.25305100.1764207.3740.5220.52

7、64.661972.662020.7414100.1761961.8345.3206.2247.43块号i 1ii cos(12) sin(12) tan i一*i Ei 1 (kN)*Ei (kN)iEi 1(kN)Ei (kN)(12)(13)(14)=(13)*(15)(15) =10+14-9-5(16) =13*17(17)=11 + 16-9-5144.341072430.61127.11292.665.41902.43-1411292.63132.41902.44300.54390.6662086.21197.62864.12026.45-825-780.96-31-553.1-

8、511.9由于抗滑桩设置在第四块末端，上图红线所示3-3处，结合上表计算克制，作用在桩上单位宽度的滑坡推力荷载即为E4 2026.4kN/m桩前剩余抗滑力取ER E5 E6 1292.8KN/m二、抗滑桩的设计与计算1、与桩有关的相关系数选定抗滑桩白桩间距为L=6m桩截面采用截面尺寸为2*3m的矩形截面，桩长为16m采用C20混凝土，其弹性模量Eh 26.5 103kN/m2,抗滑桩处滑面以上土厚h1 8m ,滑面以下土厚 h2 8m。滑床和滑体的 C=20KPa 10_322.5kN/m 。2、作用在抗滑桩上的力(1)荷载计算作用在桩前的荷载(单位宽度上)-2 ， 一 、 ，一Kp tan

9、(45 -) 1.42被动土压力为Ep1 h12Kp2ch2K；122.5 102 1.42 2 20 102.1.425891.55kN/mp2 Pp2因此，被动土压力 0桩前抗力ER 1292.8kN/m,故桩前土的抗力1292.8kN/m p作用在单桩上的荷载抗滑桩间距L=6m设作用在桩上的水平推力及剩余抗滑力均按矩形分布， 则有水平推力分布荷载qH TH区L 2026.4 6 1519.8kN/mh1%8剩余抗滑力分布荷载qR TR虫1292.8 6 969.6kN/m h1h18故最终作用在单桩上的分布荷载 q qH qR 1519.8 969.6 550.2kN/m 在滑面处，有1

10、.01MA -qh12 550.2 82 17606.4kN/m 22QA q% 550.2 8 4401.6kN/m3滑体的地基系数（用m法）表比2 抗密树h M地址系数l的深度用加的比例系ft）宇弓士的名仁也比方向m0水手方向mClWm 片10.75/,L.0ttM t文汾超然1：淤泥】000-2 000500 - 1 40020.5 /t0.75的软军桁帽黏卜及砧土工2 000-4 UOO1 000 -2 MOO3性型t）质和士及黏土/细眇刖中眇4 00U 6。002 00Q - -I 2 W4干城的舒质肥士及熟匕粗也6 000。I0 0U0J 000 - 7 0005砾陟工环右土、卵右

11、土10 0QC - 20 0005 IK*- 14 MH6充实的大潦后80 000，120 00040 000 4 sH (MX)： I/；旬十一指3 一，一,！：1 .笈T 即m fl*I相向制【贝位样U_6 f I , 0 rin2仃可靠的资料和纤验时,可不受本表限制表HJ抗沿桶地基系数及地炭物理力学指标地层奠别内冷热用/- 1 也 M跖 t kPG泊松比地KA kPn/in)翦切而上（通）如做花岗白、正匚也班以15 430 -皿M)。25一史加2.Ox 10r z 2 5x I 1 500以上牌强行.加36 71X) - 7 K70(L2K3.5舅1/她以关别内摩捧加弹性模量 % H%汨

12、枪出I*M打保数 k/lktVm)明力应力CFG粒花岗岩5 4jii - 6 3()00,25位正长岩, 军硬白云岩soHi r.6 560-7 (Kin0 35l.Sx - 2.0x 时1500 以 f.强硬石知膏1 小时 KXXX)坐段漫注、 乂理话黜4 必。r 5 4300.25*0.30J,2x闿匚2,Qx 1炉口 500粗粒花岗岩、 花岗片麻岩5 430- 6 000较望做行次出4 4OQe 9 0CMJ较里饿心岩7580P4 W-5 0000.25-U.30n.Sie IOC L 2 x ICF1 200 I 400不整蚀!花岗岩5 430- 6 000整硬灾心2 0LH.I -

13、5 5UJ5H3UW -眇4 400 - * 0000.25-000,4 乂 I十器鼠 ity70()- 1 200普通砂岩里段阻灰岩4 600-5 000KOO - 1 2(K)0.XS30较坚硬贡*不暨野石衣岩W1 9M0 - J 600400 - 6 0000.25- 0.30ojx i*o*4 k j(r5W-7Wi m- 2 7n(125-H.W找望硬泥火岩700 900U.29*U,3H音讪更65smoo - nooCIJSOJOn.2x i胪n,3x iir100-500软石友岩4 4005 0000.35不鹏融渴*胃对500(1.24- ().?帔化热十45。IQ- JQQ1L

14、31KTILOfi X 1 O, I2x |MISU-JOO软片岩500700(1.15 -d). in舰坟50- 300O.3O-C.4O密实就土JO -J00L3U Y.37普通过皎蜡卵石30; - 45500050- 100。一配-070u,ojx i/ -u.06黑 iyIDO- 150麻石土50- 100根据以上两个表确定画面处的地基系数K=A=64100kN/m3;锚固段土的地基系数随着深度变化的系数才用 m=33800kN/m44判断桩的刚度性质抗滑桩是面积为2*3的矩形桩，则BP b 1=2+1=3m已知 m=33800kN/m4EI 0.8EhI 0.8 26.5 1065

15、mBp 5 33800 3 EI . 95.4 106其计算深度h2 0.25 8 21362 33 95.4 106 kN/m120.25m2.5,可按刚性桩计算。5、锚固段的内力计算根据查表确定滑面处的弹性抗力系数K=A=64100kN/ m_32_2 83 6 64100 (64100 33800 8) 338002 82=0.0018rad计算y。及h 2A(2QAh2 3Ma) mh(3QAh2 4M a)Vo -2 3A(QAh2 2Ma) mh(2QAh2 3M a)82 64100(24401.6 8317606.4)33800 8(3 4401.6 8 417606.4)23

16、 64100(24401 .6 8217606.4)33800 8(2 4401 .6 8 317606.4)=4.73m12 3A(QAh2 2Ma) mh(2QAh2 3Ma) BPh23 6A( A mh2) m34401.6 1637.2y 258.6y60.8yhf12 3 64100 (4401.6 8 2 17606.4) 33800 8 (2 4401.6 8 3 17606.4)y (y0 y)(A my) (4.73 y)(64100 33800 y) 0.00182545.7 172.4y 60.8y1 12,Qy QaBpA y(2y0 y)Bpm y (3y0 2y)

17、2 6114401 .6 3 64100 0.0018y (2 4.73 y) - 3 3380026一 2 一一 一0.0018y(3 4.73 2y)My1213 .MAQAy 6BpAy(3y0y) 丘BPmy(2y0y)17606.4 4401.6 y - 3 64100 0.0018 y2 (3 4.73 y)6133 33800 0.0018y(2 4.73 y)1217606.4 4401.6y 818.6 y2 86.2y3 15.2y4y (m)侧应力QM0545.74401.617606.41657.32566.621118.42647.3579.222688.83515.

18、7-1195.822347.64262.5-2393.620489.65-112.3-2649.417874.46-608.7-1598.415626.47-1226.71124.215234.88-1966.300最大值-1966.34401.622776.27最大值位置802.3046、受荷段的内力计算抗滑桩受荷段h2 =8m ,滑坡推力为Eh 2026.4kN/m剩余抗滑力取Er 1292.8KN/m,桩间距 L=6m。剪力 Q (qH qR)y 550.2y弯矩 M Q?)275.1y22受荷段桩身内力表y(m)012345678Q (kN)0550.21100.41650.62200

19、.827513301.23851.44410.6M(kN/m)0550.21100.42475.94401.66877.59903.613479.917606.4桩侧压应力曲线图桩身剪力图7、校核地基强度因为锚固层为风化破碎岩层，则桩的横向压应力应小于或等于地基的横向容许承 载力。地基y点的横向容许承载力按下式计算：max3 cos(y hi) tan4c 藏 ”5 (y 8) 76 20三、桩侧应力复核桩身对地层的侧壁压应力max (t/m2)应符合下列条件maxcos(yhi) tanc0.98522.5 (y 8) 0.176 2016.25y 211.21(kPa)假设下滑力不发生改变

20、,将内摩擦角改为35 ,max4 .(y hi) tan cos4c , 22.5 (y 8) 7 20110y 713.1(kPa)由以上两式可以列表如下装埋深（m）侧应力（kPa）容许侧应力10容许侧应力350545.7211.21713.11657.3227.46823.12647.3243.71933.13515.7259.961043.14262.5276.211153.15-112.3292.461263.16-608.7308.711373.17-1226.7324.961483.18-1966.3341.211593.1则当 10时，桩侧压应力不合格，35时合格，但当增大内摩擦

21、角时,下滑力需重新计算。为避免麻烦，暂不进行计算。以 1且侧压力合格考虑 进行下一步设计。四、抗滑桩结构设计1、基本指标混凝土为 C20:弯曲抗压强度设计值 Rw 14MPa ,轴心抗压设计强度fc 9.6N/mm2,轴心抗拉 ft 1.1N/mm2受力钢筋采用Q335: fy 300N/mm2箍筋为 Q235: fy 210N/mm23、确定按混凝土构建考虑的范围因桩身弯矩变化大，且上端弯矩较小，故这部分可按混凝土构件考虑。由TJ10-74 “规范”第34条混凝土桩截面所能承受的弯矩为：22Riba13 200 300-M 25229111kg? cm 2522.91kN ?m3.5K3.5

22、 2.65锚固段全长大于此值，自由段M -qy2 12s 0.153有 550.2 y2 2522.91, 22y=3.03m。按混凝土构件考虑，不必配置钢筋。4、根据设计弯矩计算纵向受力钢筋结构重要性系数0 1.0,最大设计弯矩为M max 22776.27kN/m ,混凝土保护层厚度取80mm, as 0.1m,则桩截面有效高度h0=3-0.1=2.9m。取I-I截面为承受最大设计弯矩截面，取II-II截面处的弯矩为9903.6kN?m(1)计算纵向受拉钢筋面积计算I-I处最大受弯截面受力钢筋截面积0.141M22776.27 106bh01的。fy1.0 0.153 9.6 2000 2

23、900300228397 mm2&fch21.0 9.6 2000 29002钢筋采用截面面积为1017.9mm2 的 36 钢筋，选 30 根，实有 As 30537 mm2满足要求。可三根一束一排布置于受拉侧计算II-II截面受力钢筋截面积0.061M9903.6 106dfch；1.0 9.6 2000 290022 s 0.063Asbh01 fbbh01.0 0.063 9.6 2000 2900fy300 211692.8mm可选10根36+10根14,实有As 11718mm2,满足要求。采用一根36和一根14两根一束，共十束布置于桩受拉侧。(2)截面复核查表得b 0.550.1

24、53 b 0.550 (非超筋梁)ftmin max 0.2%,0.45, 100%) maX 0.2%,0.165%) 0.2% fy由公式得上 28397 0.5% A 0.2% (非少筋梁)bh02000 2900h0注：在做材料图时，钢筋截断点应伸至不需要该钢筋的截面以外的长度1m 1d 5d 35d 5d 30d (其中 36:1m 960mm,14: 1m=420mm)3、根据设计剪力配箍筋桩间剪力极值位于滑面处的 4401.6kN和地面下14m处的2649.4kN,结构重要性系数取1.0,设计剪力先按4401.6kN考虑。先对是否需要配箍筋抵抗剪力进行验算0.7ftbh0=0.7 1.10 2000 2900 4466kN从计算结果可知，设计剪力不大于混凝土提供的抗剪能力，则不需要配箍筋。该段箍筋可按构造要求取。按 GB50010中10.2.9-10.2.11要求，箍筋的间距取400mm则箍筋可取2 10400五、抗滑桩施工要求及注意事项抗滑桩施工不当会引起滑坡体的活动加剧或局部复活，因此： 为确保施工安全，达到预期治理效果，应特别注意规范抗滑桩施工操作及相关安全要求。抗滑桩施工包含施工准备、装空开挖、地下水处理、护壁、钢筋笼制作与安装、混凝土灌注、混凝土养护等工序。要严格按设计图施工。施工开挖过程中注意对原有勘查资料的校核，及时进行地