滑坡防治及设计(挡土墙、抗滑桩设计).ppt

2、削坡减重或坡脚加载治理工程 削坡或坡脚加载工程，实际上是一种降低滑坡驱动力或增加其有效抗滑力的直接工程措施。削坡减重工程设计时，重点是减重。削坡减重要在滑坡稳定性分析基础上，正确确定削坡位置、削坡减重方量，以达到治理滑坡的目的。滑坡治理的削坡减重和坡脚的加载反压是经常联合使用的，削坡减重及坡脚加载反压工程，不需砌石或别的圬工，设计施工简单，通常又比较经济实用，所以在滑坡治理时应优先考虑能否使用这种工程措施。,刷方减载设计 一般包括滑坡后缘减载、表层滑体或潜在滑移体的清除、削坡降低坡度以及设置马道等。刷方减载对于滑坡稳定系数的提高值可以作为设计依据。当堆积体或土质边坡高度超过l0m时，须设马道放坡，马道宽2.03.0m。当岩质边坡高度超过20m时，须设马道放坡，马道宽1.53.0m。当开挖高度大时，宜沿滑坡倾向设置多级马道，沿马道应设横向纵向排水沟。刷方减载后形成的边坡高度大于8m时，必须采用分段开挖，边开挖边护坡，护坡之后才允许开挖至下一个工作平台，严禁一次开挖到底。根据岩土体实际情况，分段工作高度宜为38m。采用爆破方法对后缘滑体或危岩体进行刷方减载，应尽量减少对岩土体稳定性的影响。对于实施削坡处理后的坡面应进行相应的护坡处理。,回填压脚工程 采用土石等材料堆填滑坡体抗滑段，以增加滑坡抗滑能力，提高其稳定性。回填体应经过专门设计，其对于滑坡稳定系数的提高值可作为工程设计依据。填料宜采用碎石土，碎石土中碎石粒径小于8cm，碎石含量为3080。碎石土最优含水量须做现场碾压试验，含水量与最优含水量误差小于3。碎石土应碾压，无法碾压时必须夯实，距表层080cm填料压实度大于93%，距表层80cm以下填料压实度大于90%。河(江)水位变动带的回填压脚须对回填体进行地下水渗流和冲刷处理，设置反滤层和进行防冲刷护坡。,3、挡土结构工程 挡土结构工程是整治滑坡经常采用的有效措施之一，对滑坡破坏小，稳定滑坡收效较快。抗滑挡土结构工程在滑坡治理的早期，多集中在挡土墙结构方面，但后来发展到更广阔的范围，如抗滑桩（墩）、预应力锚杆（索）、加筋土结构等。,1)抗滑挡土墙,重力挡墙适用于移民迁建区的居民区、工业和厂矿区以及航运、道路建设涉及的规模小、厚度薄的滑坡阻滑治理工程。重力式挡抗滑墙应与排水、减载、护坡等其它工程措施相配合使用。,挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。,(1)抗滑挡土墙结构,挡土墙墙高土质边坡高度不宜大于8m,岩质边坡高度不宜大于10m,滑动推力不宜大于150KN/m,否则应采用特殊形式挡土墙，或每隔45m设置厚度不小于0.5m、配比适量构造钢筋的混凝土构造层。由于滑坡的推力大和作用点较高，因此重力式抗滑挡土墙具有胸坡缓、外形矮而胖的特点。右图是我国铁路系统在治理滑坡实践中已用过的一些形式。档土墙墙形的选择宜根据滑坡稳定状态、施工条件、土地利用和经济性等因素确定。对岩质边坡和挖方形成的土质边坡宜采用仰斜式，高度较大的土质边坡宜采用衡重式或仰斜式。在地形地质条件允许情况下，宜采用仰斜式档土墙；施工期间滑坡稳定性较好且土地价值低，宜采用直立式；施工期间滑坡稳定性较好且土地价值高，宜采用俯斜式。可根据地质条件采用特殊形式档土墙，如减压平台档土墙、锚定板档土墙及加筋土档土墙等。,(2)作用于抗滑挡墙的荷载组合 作用在挡土墙上的荷载力系及其组合，视挡土墙型式不同分别考虑。1、基本荷载:土压力、滑坡推力,墙背承受由填料自重产生的侧压力、墙身自重的重力、墙顶上的有效荷载、基底法向反力、摩擦力及常水位时静水压力和浮力；2、附加荷载:库、江水位降落时的水压力和波浪压力等；3、特殊荷载:地震力及临时荷载。,A 挡土墙所受压力可采用滑坡推力公式和土压力公式计算，取其大值；B 作用在墙背上的主动土压力，可按库仑理论计算公式；C 挡土墙前部的被动土压力，一般不予考虑，但当基础埋置较深，且地层稳定，不受水流冲刷和扰动破坏时，可采用1/31/2被动土压力值或静止土压力，被动土压力可按库仑理论计计算公式；,作用于抗滑挡墙的土压力 抗滑挡墙与一般挡土墙区别主要是所受土压力的大小、方向、分布和作用点不同。滑坡挡墙所受土压力则主要是滑坡推力，抗滑挡墙上土压力计算依滑坡推力计算理论进行，土压力大小为挡墙位置滑坡的剩余推力大小；抗滑挡墙上土压力方向根据滑坡结构的特点，假定其与墙后较长一段滑面（带）平行。,作用在墙背上的主动土压力，可按库仑理论计算公式；,(3)挡土墙设计及构造 根据滑坡地形、地质条件，综合考虑确定挡墙平面布置及挡墙安全高度、挡墙类型及截面尺寸；墙基底应力应满足基础底面平均压力设计值，小于等于地基承载力；挡墙强度计算必须保证正应力强度小于等于墙体设计抗压、抗拉强度，剪应力强度小于等于墙体抗剪强度设计值，偏心距小于等于1/6计算截面的截面宽度。抗滑挡墙的布置不仅影响工程效果和造价，而且确定施工的难易。它与滑坡范围、推力大小、滑动面位置形状、滑坡危害程度及基础情况有关。挡墙设置于滑坡前缘为宜，滑坡特点不同，会依滑坡具体情况而将抗滑挡墙设置在不同位置。当滑体长度大而厚度小,总推力过大，坡脚挡墙难以实施时，可分级设置抗滑挡墙(如图）。,重力式抗滑挡土墙墙身材料可采用石砌体、片石混凝土或混凝土。混凝土或片石混凝土材料混凝土最低强度等级C15或C20，片石砌体水泥砂浆M7.5或M10。石料应采用不易风化的石块，其极限抗压强度片石和块石不得小于30MPa，粗料石不得小于40MPa。采用毛石砼或素砼现浇时，毛石混凝土或素凝土墙顶宽不宜小于06m，毛石含量15 抗滑挡墙墙高必须验算确定。基础宽与墙高之比一般0.50.7。基础埋入完整稳定岩层中不小于0.5m，埋入稳定土层中不少于2m。滑面以下不小于12m。墙基底横向常采用逆坡。对土质地基，基底逆坡坡度不宜大于0.1:1.0；对岩质地基，基底逆坡坡度不宜大于0.2:1.0。挡土墙位于纵向斜坡上时，当基底纵坡大于5时，应将基底设计为台阶形式。抗滑挡墙截面积在确定了滑坡推力、墙前被动土压力、抗滑安全系数及各种土工特性指标参数后可计算确定，进而可依已定安全挡墙高度去确定挡墙截面具体尺寸。,排水,（1）泄水孔 为排出墙后积水，须设置泄水孔。根据水量大小，泄水孔孔眼尺寸宜为50mmlOOmm、lOOmm100mm、lOOmml50mm方孔，或50200圆孔。孔眼间距23m，倾角不小于5。上下左右交错设置，最下一排泄水孔的出水口应高出地面200mm；,（2）在挡土墙背侧应设置200400mm的反滤层，孔洞附近lm范围内应加厚至400600mm。回填土为砂性土时，挡土墙背侧最下一排泄水孔下侧应设倾向坡外，厚度不小于300mm的防水层。,伸缩缝及沉降缝,挡墙伸缩缝每520m设置一道，缝宽2030mm，缝中填沥青麻筋、沥青木板或其他有弹性的防水材料，沿内、外、顶三方填塞.填塞深度不应小于150mm。伸缩缝间距，对条石、块石挡土墙应采用2025m，对素混凝土挡土墙应采用1015m。在地基岩土性质变化和挡土墙高度变化较大处应设沉降缝。、在挡土墙拐角处，应适当加强构造措施。,墙后填土,（1）墙后填料应选透水性较强的填料，当采用粘土作为填料时，宜掺入适量的石块且夯实，密实度不小于85%。（2）不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土等软弱有害的岩土体作为填料。（3）挡土墙后回填表面设置为倾坡外的缓坡，坡度取120130，或墙顶内侧设置排水沟，可通过挡土墙顶引出，但注意墙前坡体冲刷。,(4)墙体稳定性验算 重力式挡墙设计时，除应计算挡墙的抗压、抗弯、抗剪及局部抗压承载力等满足现行相应标准的要求，尚应进行抗滑移稳定性验算、抗倾覆稳定性验算。地基软弱时，还应进行地基稳定性验算。重力式挡墙的抗滑移稳定性应按下式验算：,式中 挡墙每延米自重（kN/m）;每延米主动岩土压力合力（kN/m）;挡墙基底倾角（）；挡墙墙背倾角（）；岩土对挡墙墙背摩擦角（），可按规范表选用；岩土对挡墙基底的摩擦系数，宜由实验确定，也可按规范表选用。,重力式挡墙的抗倾覆稳定性应按下式验算：,基底应力验算,为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底应力验算,截面强度验算,为了使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著的不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心压缩承载力,偏心压缩承载力验算,受剪承载力验算,A截面积(m2),挡土墙工程结构设计安全系数：基本荷载情况下，抗滑稳定性Kc1.3；抗倾覆稳定性Ks1.6；特殊荷载情况下，抗滑稳定性Kc1.2；抗倾覆稳定性Ks1.3。,2)抗滑桩,抗滑桩是一种抗滑支挡结构工程，它是滑坡整治的主要技术措施。因而它在滑坡治理中已发挥极大的作用，且发展潜力极大，得到 广泛的采用。抗滑桩充分发挥抗滑结构物的材料强度。与抗滑挡墙相比，具有圬工量少、施工扰动破坏小、安全可靠、方便，设备简单，布置灵活便利，适应性强。可以单独使用，也能与其它建筑物配合使用。不易恶化滑坡状态，利于整治在活动中的滑坡，利于抢修工程。抗滑能力大，抗滑效果显著等优点，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。通过开挖桩孔，能够直接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际，发现问题，易于补救,施工方式,打入桩,钻孔桩,挖孔桩,截面形态,圆形桩,管形桩,矩形桩,材 料,木桩,钢桩,钢混桩,刚 度,刚性桩,弹性桩,结构形式,排式单桩,承台桩,排架桩,尺 寸,常规桩,微型桩,抗滑桩类型,（1）抗滑桩受力特点滑坡推力与地基反力,滑坡推力分布形式：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，而滑体表层的速度则较小，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。,地基反力：根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况，抗滑桩可分为悬臂式和全埋式两种。当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下，抗滑桩应按悬臂式桩考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑桩将按全埋式桩考虑。,桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数，是地基承受的侧压力(应力)与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。也即单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。,m地基系数随深度变化的比例系数；n随岩土类别变化的常数，如0、0.5 x嵌固段距滑带深度(m)；x。与岩土类别有关的常数(m)。,K 法。地基系数为常数k，即n=0。滑床为较完整的岩质和硬粘土层。,m 法。地基系数随深度呈线性增加，即n=1。一般地，简化为 k=mx。滑床为硬塑半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层。,同时要考虑边坡支挡防护时，采用桩拱墙（图2-51）、桩基挡墙及椅桩墙（图2-52和图2-53）等；当滑动面埋深很大，抗滑桩悬臂段过长时，采用拉杆锚固桩或锚索桩等形式（图2-55、图2-56）；,（2）抗滑桩结构形式和桩截面选择 抗滑桩结构形式的选择取决于滑坡规模的大小、滑坡深度、滑坡推力大小、设桩位置以及施工条件等因素。,抗滑桩截面的选择主要考虑两方面：一是受力要求；二是施工方便。人工挖孔抗滑桩当推力方向明确时，一般采用矩形断面，截面宽1.52.5m，截面长2.03.5m；使用机械成桩或推力方向不明确是，可用圆形截面。抗滑桩的截面长边方向按平行于滑动方向设置，以增强抗弯刚度。抗滑桩截面尺寸大小根据滑坡推力大小，桩间距及地基许抗力决定。,（3）抗滑桩平面布置 滑坡上部和中部不宜设桩，一般设在平缓抗滑地段或特殊需要设桩的位置，原则上布置一排，必要时布置两排，分级稳定。垂直滑坡主轴方向的桩间距的确定，一是在滑坡主轴附近桩间距小些。一般桩间距中对中在510m之间。,(4)抗滑桩长度的确定。长度由两部分组成，即滑动面以下的嵌固长度和滑动面以上直接承受滑坡推力的非嵌固长度。嵌固长度与滑床地层强度、滑坡推力大小、抗滑桩间距、截面和刚度有关，也与是否考虑桩前滑体抗力有关。嵌固段过短，稳定性差，嵌固段过长，施工困难，且不经济。为此，通常调整桩截面和桩间距及非嵌固段长度来达到减小嵌固长度的目的。非嵌固长度与设桩位置与滑体厚度、滑体物质成分有关。非嵌固段长度过短，滑体可能越顶而过；非嵌固段过长，桩身弯矩很大，受力条件恶化，易造成桩位移太大，而引起滑坡治理工程失败。对于土层或软质岩层，嵌固长度与非嵌固长度之比为1：2到1：1比较合适，对于完整而坚硬的岩层，可采用1：3。抗滑桩长度小于35m，当滑带埋深大于25m时，是否采用抗滑桩应充分讨论 嵌固长度：原则上由桩的嵌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。,当嵌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：,当嵌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：,桩身对地层的侧压应力，kPa；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0.10.5,桩前岩土体作用于桩身的被动抗力 桩后岩土体作用于桩身的主动抗力,R岩石单轴抗压极限强度(kPa),弹性桩内力计算步骤:将滑面以上抗滑桩受荷段上所有作用力均当做外荷载；根据桩周地层的性质确定弹性抗力系数（即地基系数），建立桩的挠曲微分方程式；通过数学求解可得滑面以下桩身任一截面的变位和内力计算的一般表达式；根据桩底边界条件计算出滑面处的位移和转角；计算桩身任一深度处的变位和内力。,（5）抗滑桩内力,“m”法和“K”法,(6)抗滑桩的结构设计 矩形钢筋混凝土抗滑桩纵向受拉钢筋的配置根据弯矩图确定。矩形钢筋混凝土抗滑桩应进行斜截面抗剪强度验算，以确定箍筋的配置。矩形截面受弯构件正截面承载力计算 矩形截面受弯构件斜截面承载力计算 构造要求,纵向受力钢筋,箍筋,架立钢筋,弯起钢筋,桩身混凝土强度：宜采用C20、C25和C30。纵向受拉钢筋级别：应采用级以上的带肋钢筋。直径：直径应大于16mm净距：应在120mm250mm之间束筋：当用束筋时，每束不宜多于3根。排数：当配置单排钢筋有困难时，可设置2排或3排，排距应控制在120mm200mm之间。保护层：钢筋笼的混凝土保护层厚度应大于50mm。截断：,纵向受拉钢筋截断：截断点应在计算不需要该钢筋的截面以外，其 伸出长度有规定。,纵向受力钢筋的最小搭接长度(mm),注：表中d为钢筋直径；月牙纹钢筋直径d25mm时，其伸出长度应按表中数值增加5d采用。,箍筋形式：箍筋宜采用封闭式肢数：不宜多于3肢直径：lO16mm之间，间距：应小于500mm。,构造钢筋及架立钢筋 桩的两侧及受压边，应适当配置纵向构造钢筋，其间距宜为400500mm，直径不应小于12mm。桩的受压边两侧，应配置架立钢筋，其直径不宜小于16mm。,弯起钢筋 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。,钢筋的连接 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。,