第三讲抗滑桩设计

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三讲 抗滑桩设计,1,一、一般规定,抗滑桩一般布置于滑坡体厚度较薄、推力较小，且嵌岩段地基强度较高地段。采用抗滑桩对滑坡进行分段阻滑时，每段宜以单排布置为主，若弯矩过大，应采用预应力锚拉桩 ；,抗滑桩桩长宜小于35m。对于滑带埋深大于25m的滑坡，采用抗滑桩阻滑时，应充分论证其可行性；,2,抗滑桩间距(中对中)宜为510m。抗滑桩嵌固段须嵌入滑床中，约为桩长的1/32/5。为了防止滑体从桩间挤出，应在桩间设钢筋砼或浆砌块石拱形挡板。在重要建筑区，抗滑桩之间应用钢筋砼联系梁联接，以增强整体稳定性,抗滑桩截面形状以矩形为主，截面宽度一般为1.52.5m，截面长度一般为2.03.5m。当滑坡推力方向难以确定时，应采用圆形桩。,3,结合移民安置的实际需要，对滑坡进行“开发性”治理，应尽可能利用抗滑桩形成平台，为移民迁建提供建筑场地；,抗滑桩按受弯构件设计。对于利用抗滑桩作为建筑物桩基的工程，即“承重阻滑桩”，应按建筑桩基技术规范JGJ94-94）进行桩基竖向承载力、桩基沉降、水平位移和挠度验算，并须考虑地面附加荷载对桩的影响。,4,二、推力计算,安全系数的确定,推力曲线的分析与设计推力的确定,推力计算,抗滑桩桩前土压力的计算,5,三、力的分布,桩前与桩后,6,四、抗滑桩桩位的确定,悬臂梁法,地基梁法,有限单元法,地质工程法,经验法,7,五、抗滑桩的类型,刚性桩,弹性桩,判定：,按“,K,”法计算，即地基系数为常数时，,当,h,2,1.0,属刚性桩,当,h,2,1.0,属弹性桩,8,其中,桩的变形系数(m,-1,)，其值为：, =（KBp/4EI),1/4,式中,K,地基系数(kN/m3)；,Bp,桩正面计算宽度(m)，矩形桩,Bp=B+1,，圆形桩,Bp=0.9(d1),；,E,桩弹模(kPa)；,I,桩截面惯性矩(m4),。,9,按“,m,”法计算,即地基系数为三角形分布时,当,h,2,2.5,属刚性桩,当,h,2,2.5,属弹性桩,10,其中,桩的变形系数，,m,-1,，其值为：, =（mBp/EI),1/5,式中,m 地基系数随深度变化的比例,系数(kN/m3),；,其余符号同前。,11,六、桩底边界条件确定,抗滑桩的桩端，一般为自由支承；而底端，由于锚固程度不同，可以分为自由支承、铰支承和固定支承三种。在设计中通常采用前两种。,1自由支承,当锚固段地层为土体、松软破碎岩时，现场试验表明，在滑坡推力作用下，桩底有明显的位移和转动。这种条件，桩底可按自由支承处理，即令Q,B,=0、M,B,=0。,12,2铰支承,当桩底岩层完整，并在AB段地层坚硬，但桩嵌入此层不深时，桩底,按铰支承处理，即令X,B,=0、M,B,=0。,3固定支承,当桩底岩层完整，极坚硬，桩嵌入此层较深时，桩身B点处可按固定端处理，即令X,B,=0、,B,=0。但抗滑桩出现此种支承情况是不经济的，故应少采用,13,七、抗滑桩的稳定性计算,抗滑桩的稳定性与嵌固段长度、桩间距、桩截面宽度，以及滑床岩土体强度有关，可用围岩容许侧压力公式判定：,14,1、较完整岩体、硬质粘土岩等,max,k*R,式中,max,嵌固段围岩最大侧向压力值,(,kPa,),；,k,折减系数，取决于岩土体裂隙、风化及软化程度，沿水平方向的差异性等，一般为,0.1,0.5,；,R,岩石单轴抗压极限强度,(,kPa,),。,15,2、一般土体或严重风化破碎岩层,max,k,(p- a),式中,max,同上；,k,折减系数，取决于土体结构特征和力学强度参数的精度，宜取值为,0.5,1.0,；,p,桩前岩土体作用于桩身的被动土压应力,(,kPa,)；,a,桩后岩土体作用于桩身的主动土压应力,(,kPa,)。,16,八、内力图绘制,根据静力学方法和K法或m法。,17,九、矩形抗滑桩纵向受拉钢筋的配置,根据钢筋混凝土设计设计方法进行,矩形抗滑桩纵向受拉钢筋配置数量应根据弯矩图分段确定,十、,矩形抗滑桩箍筋的配置,矩形抗滑桩应进行斜截面抗剪强度验算以确定箍筋的配置,18,十一、抗滑桩构造,1.,为保护环境，桩顶宜埋置于地面以下,0.5,m,，,但应保证滑坡体不越过桩顶。当有特殊要求时，如作为建筑物基础，桩顶可高于地面。,2.桩身混凝土可采用普通混凝土。当施工许可时，也可采用预应力混凝土。桩身混凝土的强度宜采用,C20、C25,或,C30。,地下水或环境土有侵蚀性时，水泥应按有关规定选用。,19,3.纵向受拉钢筋应采用级以上的带肋钢筋。,4.纵向受拉钢筋直径应大于16,mm。,净距应在120250,mm,之间，配筋困难时可适当减少，但不得小于60,mm。,如用束筋时，每束不宜多于3根。如配置单排钢筋有困难时，可设置两排或三排，排距宜控制在120200,mm,之内。钢筋笼的混凝土保护层应大于50,mm。,20,5.,纵向受拉钢筋的截断点应在按计算不需要该钢筋的截面以外，其伸出长度应不小于规定的数值。,级钢筋,C20 40d,C25 35d,C30 30d,d,大于25时直径增加5,21,6.,桩内不宜配置弯起钢筋，可采用调整箍筋的直径、间距和桩身截面尺寸等措施，以满足斜截面的抗剪强度。,7.箍筋宜采用封闭式。肢数不宜多于4肢，其直径在1016,mm,之间，间距应小于500,mm。,8.,钢筋应采用焊接、螺纹或冷挤压连接。接头类型以对焊、帮条焊和搭接焊为主。当受条件限制，必须在孔内制作时，纵向受力钢筋应以对焊或螺纹连接为主。,22,9.,桩的两侧及受压边，应适当配置纵向构造钢筋，其间距宜为,400,500,mm,，,直径不宜小于,12,mm,。,桩的受压边两侧，应配置架立钢筋，其直径不宜小于,16,mm,。,23,十二、抗滑桩设计步骤,1首先根据野外勘察定性了解滑坡的成因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、破坏形式及发展趋势。,2依据野外勘察结果，确定滑坡的地质模型和计算模型，选择合理的计算参数进行计算。,3根据稳定性计算结果，确定需要防治区域。在需要防治的滑坡区域，选择主滑断面计算设计滑坡推力值。,24,4根据地形、地质、施工条件及理论计算综合确定设桩的位置和范围。,5根据设计滑坡推力大小、地形、地层性质及理论计算，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。,6确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数。,7根据选定的地基系数和桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（或）及其计算深度（h或h），据以判断是按刚性桩设计还是按弹性桩来设计。,25,8根据桩底边界条件采用相应的方法计算桩身各截面的变位，内力及侧壁应力等，并确定最大剪力、弯矩及其部位。,9校核地基强度。若桩身作用于地基的弹性应力超过地层容许值或小于其允许值过多时，则应调整桩的埋深和截面尺寸，或桩的间距，重新计算，直至符合要求为止。,10根据计算结果，绘制桩身的剪力图、弯矩图和侧壁应力图。,11对钢筋砼桩，应进行配筋设计。,26,十三、施工注意事项,1. 抗滑桩要严格按设计图施工。应将开挖过程视为对滑坡进行再勘察过程对待，及时进行地质编录，以利于反馈设计。,2.抗滑桩施工包含以下工序：,施工准备,、,桩孔开挖,、,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。,27,3.施工准备应按下列要求进行：,按工程要求进行备料，选用材料的型号、规格符合设计要求，有产品合格证和质检单。,钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀。,使用普通硅酸盐水泥。,砂石料的杂质和有机质的含量应符合混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)的有关规定。,28,4.桩孔以人工开挖为主，并按下列原则进行：,开挖前应平整孔口，并做好施工区的地表截、排水及防渗工作。雨季施工时，孔口应加筑适当高度的围堰。,采用间隔方式开挖，每次间隔12孔。,按由浅至深、由两侧向中间的顺序施工。,29,松散层段原则上以人工开挖为主，孔口做锁口处理，桩身作护壁处理。基岩或坚硬孤石段可采用少药量、多炮眼的松动爆破方式，但每次剥离厚度不宜大于30cm。开挖基本成型后再人工刻凿孔壁至设计尺寸。,根据岩土体的自稳性、可能日生产进度和模板高度，经过计算确定一次最大开挖深度。一般自稳性较好的可塑硬塑状粘性土、稍密以上的碎块石土或基岩中为1.01.2m；软弱的粘性土或松散的、易垮塌的碎石层为0.50.6m；垮塌严重段宜先注浆后开挖。,30,每开挖一段应及时进行岩性编录，仔细核对滑面（带）情况，综合分析研究，如实际位置与设计有较大出入时，应将发现的异常及时向建设单位和设计人员报告，及时变更设计。实挖桩底高程应会同设计、勘察等单位现场确定。,弃渣可用卷扬机吊起。吊斗的活门应有双套防开保险装置。吊出后应立即运走，不得堆放在滑坡体上，防止诱发次生灾害。,5.,桩孔开挖过程中应及时排除孔内积水。当滑体,31,6. 桩孔开挖过程中应及时进行钢筋混凝土护壁，宜采用C20砼。护壁的单次高度根据一次最大开挖深度确定，一般每开挖1.01.5m，护壁一节。护壁厚度应满足设计要求，一般为1020mm，应与围岩接触良好。护壁后的桩孔应保持垂直、光滑。,7.钢筋笼的制作与安装可根据场地的实际情况按下列要求进行：,钢筋笼尽量在孔外预制成型，在孔内吊放竖筋并安装。孔内制作钢筋笼必须考虑焊接时的通风排烟。,32,竖筋的接头采用双面搭接焊、对焊或冷挤压。接头点错开。,竖筋的搭接处不得放在土石分界和滑动面（带）处。,井孔内渗水量过大时，应采取强行排水、降低地下水位措施。,8.桩芯混凝土灌注。应符合下列要求：,待灌注的桩孔应经检查合格。,所准备的材料应满足单桩连续灌注。,当孔底积水厚度小于100mm时，可采用干法灌注；否则应采取措施处理。,当采用干法灌注时，混凝土应通过串筒或导管注入桩孔，串筒或导管的下口与混凝土面的距离为13m。,33,当采用干法灌注时，混凝土应通过串筒或导管注入桩孔，串筒或导管的下口与混凝土面的距离为13m。,桩身混凝土灌注应连续进行，一般不留施工缝。当必须留置施工缝时，应按混凝土结构工程施工及验收规范(GBJ 50204-92)的有关规定进行处理。,桩身混凝土，每连续灌注0.50.7m时，应插入振动器振捣密实一次。,对出露地表的抗滑桩应及时派专人用麻袋、草帘加以覆盖并浇清水进行养护。养护期应在7天以上。,34,9.桩身混凝土灌注过程中，应取样做混凝土试块。每班、每百m,3,或每搅百盘取样应不少于一组。,10.,若孔底积水深度大于100mm，但有条件排干时，应尽可能采取增大抽水能力或增加抽水设备等措施进行处理。,11.,若孔内积水难以排干，应采用水下灌注方法进行混凝土施工，保证桩身混凝土质量。,12.,水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比按计算和试验综合确定。水灰比宜为0.50.6，坍落度宜为160200mm，砂率宜为40%50%，水泥用量不宜少于350kg/m,3,。,35,14.水下混凝土灌注应按下列要求进行。,为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为250500mm。,为满足导管初次埋置深度在0.8m以上，有足够的超压力能使管内混凝土顺利下落并将管外混凝土顶升。,灌注开始后，应连续地进行，每根桩的灌注时间不应有关规定：,灌注过程中，应经常探测井内混凝土面位置，力求导管下口埋深在23m，不得小于1m。,对灌注过程中从井内溢出物，应引流至适当地点处理，防止污染环境。,36,15.若桩壁渗水并有可能影响桩身混凝土质量时，灌注前宜采取下列措施予以处理：,使用堵漏技术堵住渗水口。,使用胶管、积水箱（桶），并配以小流量水泵排水。,若渗水面积大，应采取其它有效措施堵住渗水。,37,16.抗滑桩的施工应符合下列安全规定：,监测应与施工同步进行。当滑坡出现险情、并危及施工人员安全时，应及时通知人员撤离。,孔口必须设置围栏，用以防止地表水、雨水流入。严格控制非施工人员进入现场。人员上下可用卷扬机和吊斗等升降设施。同时应准备软梯和安全绳备用。孔内有重物起吊时，应有联系信号，统一指挥。升降设备应由专人操作。,井下工作人员必须戴安全帽，不宜超过2人。,38,每日开工前必须检测井下的有害气体。孔深超过10m后，或10m内有CO、CO,2,、NO、NO,2,、甲烷及瓦斯等有害气体含量超标或氧气不足时，均应使用通风设施向作业面送风。井下爆破后，必须向井内通风，炮烟粉尘全部排除后，方能下井作业。,井下照明必须采用36V安全电压。进入井内的电气设备必须接零接地，并装设漏电保护装置，防止漏电触电事故。,井内爆破前，必须经过设计计算，避免药量过多造成孔壁坍塌。须由已取得爆破操作证的专门技术工人负责。起爆装置宜用电雷管，若用导火索时，其长度应能保证点炮人员安全撤离。,39,17.抗滑桩属于隐蔽工程，施工过程中，应做好各种施工和检验记录。对于发生的故障及其处理情况，应记录备案。,40,作业：,某滑坡设桩处的设计推力为96t/m,桩的间距为6m，桩的截面积假设为b*h=2*3m,桩体弹性模量E=2.55*10,7,kpa,嵌固段岩石地基系数K=14.0*10,5,kN/m,3,其中受荷段滑体积厚度为12m,锚固段长度为6m,桩体混凝土为C20，锚固段岩石单轴抗压强度值为20Mpa,要求,1.用K法和静力法计算并绘制弯矩和剪力图；,2.根据弯矩图和剪力图做配筋计算并绘制结构图。,41,