滑坡抗滑桩设计计算.doc

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1.5×104m2，体积约15×104m3。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m；在滑体中部、前端分布较厚，厚924m。滑动带（面）多为块石土与基岩的接触带，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265º290º15º28º,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273º72º、210º65º。 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 左右，缝宽一般1020cm，长度一般615m，一般无下错，可见深度30cm，延伸方向100º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 =10o。=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， 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。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第六块87.671972.620.76块号(kN)(kN)K(kN)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)1331.4712012.5250100.176107.919.0313.3437626086.25282032.3646100.1765373.8945.82857.33428.834171.8422020.3406100.1763100.3545.72791.483349.844857.7532014.45289100.1764851.1853.8254.2305.0454213.0532015.25305100.1764207.3740.5220.5264.661972.662020.7414100.1761961.8345.3206.2247.43块号(kN)（12）（13）(14)=(13)*(15)（15）=10+14-9-5（16）=13*17(17)=11+16-9-5144.341072430.61127.11292.665.41902.43-1411292.63132.41902.44300.54390.6662086.21197.62864.12026.45-825-780.96-31-553.1-511.9 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2026.4kN/m 桩前剩余抗滑力取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的桩间距为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，抗滑桩处滑面以上土厚，滑面以下土厚。滑床和滑体的C=20KPa， 。2、 作用在抗滑桩上的力（1）荷载计算l 作用在桩前的荷载（单位宽度上）被动土压力为因此，被动土压力>桩前抗力，故桩前土的抗力1292.8kN/ml 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剩余抗滑力分布荷载故最终作用在单桩上的分布荷载在滑面处，有 3 滑体的地基系数（用m法） 根据以上两个表确定画面处的地基系数K=A=64100kN/；锚固段土的地基系数随着深度变化的系数才用m=33800kN/ 4 判断桩的刚度性质抗滑桩是面积为2*3的矩形桩，则=2+1=3m已知m=33800kN/ 其计算深度，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/ 计算 =4.73m =0.0018rad 计算 y (m)侧应力QM0545.74401.617606.41657.32566.621118.42647.3579.222688.83515.7-1195.822347.64262.5-2393.620489.65-112.3-2649.417874.46-608.7-1598.415626.47-1226.71124.215234.88-1966.300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=8m，滑坡推力为2026.4kN/m 剩余抗滑力取1292.8KN/m，桩间距L=6m。剪力 弯矩 受荷段桩身内力表y(m)012345678Q (kN)0550.21100.41650.62200.827513301.23851.44410.6M(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：三、 桩侧应力复核桩身对地层的侧壁压应力（t/）应符合下列条件 假设下滑力不发生改变，将内摩擦角改为， 由以上两式可以列表如下装埋深（m）侧应力 （kPa）容许侧应力容许侧应力0545.7211.21713.11657.3227.46823.12647.3243.71933.13515.7259.961043.14262.5276.211153.15-112.3292.461263.16-608.7308.711373.17-1226.7324.961483.18-1966.3341.211593.1则当时，桩侧压应力不合格，时合格，但当增大内摩擦角时，下滑力需重新计算。为避免麻烦，暂不进行计算。以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，轴心抗压设计强度，轴心抗拉 受力钢筋采用Q335: 箍筋为Q235： 3、 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：锚固段全长大于此值，自由段，y=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，最大设计弯矩为，混凝土保护层厚度取80mm，则桩截面有效高度=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9903.6kNm（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有有有28397 钢筋采用截面面积为1017.9的36钢筋，选30根，实有满足要求。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有有可选10根36+10根14，实有，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 （非超筋梁） 由公式得 （非少筋梁） 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（其中960mm，14：=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= 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210400五、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，及时进行地质编录，以利于反馈设计。（1） 施工准备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。沙石料的杂质和有机制的含量应符合混凝土结构工程施工及验收规范的有关规定。（2） 桩孔开挖当采用人工挖孔桩时要遵守下列原则进行：A、 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。B、采用间隔方式开挖，每次间隔12孔C、按由浅至深、有两侧向中间的开挖顺序D、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，如果实际位置与设计有较大出处时，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。E、松散层段原则上以人工开挖为主，孔口做锁口处理，桩身做护壁处理。在滑动面附近的护壁应予加强，承受推力较大的锁口和护壁处应增加钢筋。基岩或坚硬孤石段可采用少药量，多炮眼得松动爆破方式，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。F、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、稍密以上的碎石块石土或基岩中为1.01.2m；软弱的粘性土或松散的，易垮塌的碎石层为0.5m0.6m；垮塌严重段易先注浆后开挖。G、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，防止诱发次害灾害。H、桩孔开挖过程中应及时排除孔内积水。当滑体的富水性较差时，可采用坑内直接排水；当富水性好，水量很大时，宜采用桩孔外管泵降排水。I、桩孔开挖过程中应及时进行钢筋混凝土护壁，宜采用C20硂。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10m20m，应与围岩接触良好。护壁后的桩孔应保持垂直，光滑。