第27卷,第6期 中国铁道科学Vol 127No 16 2006年11月 C HINA RA IL WA Y SCIENCE November ,2006 文章编号:100124632(2006)0620007205 滑坡整治中抗滑桩的优化设计方法 肖武权,阮 波 (中南大学土木建筑学院,湖南长沙 410075) 摘 要:以既经济合理又安全可靠为目的,对中、大型滑坡整治中广泛应用的抗滑桩进行优化设计。运用多目标决策模糊集理论,建立用于抗滑桩整治方案评价的目标(指标)特征值矩阵,并进行指标值归一化处理;运用层次分析法,建立层次结构模型,构造判断矩阵。优选出具有多种属性和模糊特性的抗滑桩滑坡整治方案。通过确定决策变量、目标函数、约束条件(如强度、尺寸、配筋等)和优化算法,优选所选定抗滑桩细部结构,达到成本最低的目的。利用软件Matlab 615求解非线性有约束多元函数的最小值。工程实例优化设计表明:通过优化抗滑桩整治滑坡方案和抗滑桩的细部结构,有效降低成本约16%。 关键词:滑坡整治;抗滑桩;方案;细部结构;优化设计 中图分类号:U213115211;U216141911 文献标识码:A 收稿日期:2005210216 基金项目:湖南省交通厅科技发展项目(200113) 作者简介:肖武权(1962— ),男,湖南浏阳人,副教授。 抗滑桩是一种整治边坡滑动、提高边坡稳定性的有力措施,在中、大型滑坡整治中得到广泛应用。但抗滑桩的设计原理和方法仍处于探索发展阶段[1,2]。目前,抗滑桩的桩长、桩距、截面尺寸、配筋、桩的排数等参数的选择是通过初选、计算调整、对比多个方案,从中选择造价最低的作为抗滑桩整治方案。这样得到的设计只是一个可行解,而不一定是最优解。本文运用模糊数学理论进行抗滑桩的优化设计。通过寻找一组最佳设计参数,使抗滑桩整治方案既经济合理又安全可靠。抗滑桩的优化设计包括设计方案的优化和在方案确定后结构细部的设计计算优化。 1 抗滑桩支挡结构方案的优化 抗滑桩整治滑坡方案优化是根据某一滑坡特征和整治所要达到的目标,从众多可行方案中选出一个最佳方案。由于滑坡整治工程是一个相当复杂的系统工程,其抗滑桩整治方案的优选受许多确定和不确定即模糊的因素制约,很难用费用最低的单目标优化准则做出最佳决策[3]。抗滑桩整治方案包括可靠性、造价、施工难度、工期、环境影响等诸多属性,其中有些属性是模糊的。运用多目标决策模糊集理论,能够较好地优选出具有多种属性和模糊 特性的抗滑桩整治方案。 111 方案优选步骤 1)建立用于抗滑桩整治方案评价的目标(指 标)特征值矩阵 设有n 个可供选择的方案,每一个方案用m 个指标来评价(如可靠性、造价、工期等),则目标特征值矩阵(决策矩阵)为 X m ×n = x 11 x 12 (x) 1n x 21x 22…x 2n x m 1 x m 2 …x mn (1) 式中:x ij 为第j 个支护方案第i 个指标值。 式(1)中的指标值分量化指标(如造价)和定性指标(如可靠度)。前者可直接用数字来表示,后者采用直接评分,用数值2,115,1,015,0分别表示最高、较高、中、较低和最低。 2)指标值归一化处理 为了比较和计算,须把式(1)各目标值进行归一化处理,得指标(目标)优属度矩阵: R m ×n = r 11 r 12 …r 1n r 21r 22…r 2n r m 1 r m 2 …r mn (2)
4.3.3 1-1′剖面抗滑桩设计 (1)抗滑桩各参数的确定或选取 在滑坡力最大处即边坡1-1′剖面潜在变形区滑面条块21（剩余下滑力828.7KN ）附近处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为6m ，共布置8根抗滑桩。初拟抗滑桩桩身尺寸为b×h=1.5m×2.0m。桩长12m ，自由段h 1为6m ，锚固段h 2为6m 。采用C30混凝土，查资料得，C30混凝土，42 3.0010/c E N m m =?。 桩的截面惯性矩3 3 4 1.5 2.0 112 12 b h I m ?== =。 桩的钢筋混凝土弹性模量7 7 0.80.8 3.0010 2.4010c E E K P a ==??=?。 桩的计算宽度 1.51 2.5p B m =+=。 1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层（泥灰岩），对于较完整的岩层，其地基系数的选取参考下表（表4-1）： H V H V 剖面处滑面以下是泥灰岩，岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa ，根据上表侧向K H 可取：K H =2.7×105kN/m3 按K 法计算，桩的变形系数β为： 所以抗滑桩属于刚性桩，所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周土的变形所致。这时，桩犹如刚体一样，仅发生了转动的桩。 桩底边界条件：按自由端考虑。 （2）外力计算 每根桩的滑坡推力：kN L 2.497267.828E n r =?=?=E ，按三角形分布，其 kN h E P r 4.16576 5.02.49725.01 =?= ?= 桩前被动土压力计算： 抗滑桩自由段长度h 1=6m,自由段桩前土为块石土，按勘察报告提高的参数，块石土的c=8.81kP a ψ=15.4O γ=15.4kN/m 3 128.01104.24.52107.244 175 41 <=??? ? ???????=???? ???=EI B k p H β
某抗滑桩设计验算 案例说明 本章以实际边坡工程为例，详细介绍和讲解GEO5 2016中新增的「抗滑桩设计」模块的具体功能和使用方法。「抗滑桩设计」模块（以下简称「抗滑桩」模块）的开发参考了相关中国规范、工程手册和设计经验，并得到了很多中国工程师的建议和指导。 工程概况 本工程案例为某铁路路堑边坡支护工程，铁路路线恰好穿过边坡坡脚。施工前边坡已经发生过一次滑动破坏，滑动面比较明确，为了防止二次滑动给路基产生的毁灭性破坏，需要对边坡进行支护处理。设计采用的支护方式为：先在滑坡中部添加一排抗滑桩，接着在滑坡中下部设置片石重力式挡墙，最后再进行路堑开挖并设挡土墙。 为安全起见，这里将路堑开挖完成以后的边坡剖面作为计算剖面，即假设先挖路堑再进行边坡支护，而实际的施工顺序应为先进行边坡支护再进行路堑开挖。图28.1为滑坡初始计算剖面。 图1 边坡初始计算剖面 滑坡推力与滑体抗力计算 抗滑桩桩后滑坡推力与桩前滑体抗力需要在GEO5「土质边坡稳定分析」模块（以下简称「土坡」模块）中进行计算。首先打开「土坡」模块，设计之初，我们已经在CAD软件中绘制了边坡的剖面模型，所以在这里直接导入边坡剖面
模型即可。点击【文件】 【导入】 【将DXF文件以多段线导入】，在弹出的窗口中选择打开边坡剖面DXF文件，接着在设置窗口左侧的图层列表中勾选需要导入的地层线（注意：项目单位的选择，这里选择为“m”，偏移选择“自动定位到原点”。） 图2 模型导入设置 边坡剖面成功导入以后，在【分析设置】中确认选择的是「中国-铁路行业」，采用默认的设计安全系数1.35，即滑坡推力和滑体抗力也采用该安全系数计算。 接着在竖向模式菜单栏中点击【岩土材料】，在岩土材料界面中添加边坡岩土体材料。表1为岩土材料参数列表。 表1 岩土材料参数
抗滑桩设计的步骤 1抗滑桩设计计算步骤 一．首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态和发展趋势。 二．根据滑坡地质断面及滑动面处岩土的抗剪强度指标，计算滑坡推力。 三．根据地形地质及施工条件等确定设桩的位置及范围。 ①根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距。 ②桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数。 矩形桩：Bp=Kf*Ka*b=1.0*(1+1/b)*b=b+1 圆形桩：Bp=Kf*Ka*d=0.9*(1+1/d)*d=0.9(d+1) ③根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（α或β）及其计算深度（αh或βh），据以判断是按刚性桩还是弹性桩来设计。 桩的截面形状应从经济合理及施工方便可虑。目前多用矩形桩，边长2~3m，以1.5×2.0m及2.0×3.0m两种尺寸的截面较为常见。 计算弹性地基内的侧向受荷桩时，有关地基系数目前有两种不同的假定： ⑴认为地基系数是常数，不随深度而变化，以“K”表示之，相应的计算方法称为“K”法，可用于地基为较为完整岩层的情况
⑵认为地基系数随深度按直线比例变化，即在地基深度为y处的水平地基系数为C H=m H*y或CH=A H+m H*y，竖直方向的地基系数为C V=m V*y或C V=A V+m V*y，。A H、A V表示某一常量，m H、m V分别表示水平及竖直方向地基系数的比例系数。相应这一假定的计算方法称为“m”法，可用于地基为密实土层或严重风化破碎岩层的情形。 2水平及竖向地基系数的比例系数应通过试验确定；当无试验资料时，可参可表1确定。较完整岩层的地基系数K值可参考表2及表3确定。 非岩石地基m H和m V值 表1 注：由于表中m H和m V采用同一值，而当平均深度约为10m时，m H值接近垂直荷载作用下的垂直方向地基系数C V值，故C V值不得小于10m V。 较完整岩层的地基系数K V值 表2 注：①在R=10~20Mpa的半岩质岩层或位于构造破碎影响带的岩质岩层v，根据实际情况可采用k H=A+m H y；
边坡防护之抗滑桩类型、设计及计算 一、概述 抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。 抗滑桩具有以下优点： (1) 抗滑能力强，支挡效果好； (2) 对滑体稳定性扰动小，施工安全； (3) 设桩位置灵活； (4) 能及时增加滑体抗滑力，确保滑体的稳定； (5) 预防滑坡可先做桩后开挖，防止滑坡发生； (6)桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计，使其更符合工程实际。 二、抗滑桩类型
实际工程应用中，应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。 三、抗滑桩破坏形式 总体而言，抗滑桩破坏形式主要包括： (1)抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状，滑动土体从桩间挤出； (2) 抗滑桩抗剪能力不足，桩身在滑面处被剪断； (3) 抗滑桩抗弯能力不足，桩身在最大弯矩处被拉断； (4) 抗滑桩锚固深度及锚固力不足，桩被推倒； (5)抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱，抗力不足，产生较大塑性
变形，使桩体位移过大而超过允许范围； (6)抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理，桩虽有足够强度，但滑坡从桩顶以上剪出。 对于流塑性地层，滑体介质与抗滑桩的摩阻力低，土体易从桩间挤出。此时，可在桩间设置连接板或联系梁，或采用小间距、小截面的抗滑桩，因流塑体的自稳性差，当地下水丰富时，开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌，对处于滑移状态的边坡，还可能会加速边坡的滑移速度，甚至造成边坡失稳。 四、抗滑桩设计 01 基本要求 抗滑桩是一种被动抗滑结构，只有当边坡产生一定的变形后，才能充分发挥作用。因此，抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。 抗滑桩宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段；当滑面长、滑坡推力大时，可与其它加固措施配合使用，或可沿滑动方向布置多排抗滑桩，多排抗滑桩宜按梅花型布置。此外，抗滑桩设计还应满足以下要求： ?通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力传递到滑面以下 稳定地层中，使滑体边坡安全系数达到规定值。保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。 ?桩身有足够的稳定性。桩的截面、间距及埋深适当，锚固段的横向应力在容许值内。 ?桩身有足够的强度。钢筋配置合理，能够满足截面内力要求。 ?保证安全，施工方便，经济合理。 02 设计流程
抗滑桩设计 一：设计题目 某高速公路K15+620~K15+880 滑坡处治设计。 二：设计资料 1：概述 某高速公路K15+620~K15+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+620~K15+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+620~K15+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200~300 米，滑体厚度8~20 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20cm～50cm，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５～８m；在滑体中部、前端分布较厚，厚9～24m。滑动带（面）多为块石土与基岩的接触带，滑带厚0.2～0.6m 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265o～290o∠15o～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273o∠72o、210o∠65o。 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340～350m 左右，缝宽一般10～ 20cm，长度一般6～15m，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：
目录 1 工程概况 2 计算依据 3 滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.2 计算工况 3.3 计算剖面 3.4 计算方法 3.5 计算结果 3.6 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算
、工程概况 拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约100m，设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为K96+030?K96+155，全长125m，设计路面净宽7.50m,设计为二级公路，设计纵坡3.50%,地面高程为720.846m?741.70m,设计起止路面高程为724.608m?729.148m, K96+080-K96+100 为填方，最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。 二、计算依据 1. 《重庆市地质灾害防治工程设计规范》 (DB50/5029-2004)； 2. 《建筑地基基础设计规范》 ( GB 50007-2002)； 3. 《建筑边坡工程技术规范》 ( GB 50330-2002)； 4. 《室外排水设计技术规范》 (GB 50108-2001)； 5. 《砌体结构设计规范》(GB 50003-2001); 6. 《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)； 7. 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 ( GB 50086-2001)； 8. 《公路路基设计规范》 ( JTG D30—2004)； 9. 相关教材、专著及手册。 三、滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.1.1 物理力学指标：天然工况：丫1=20.7kN/m3, ? 1=18.6 °，C=36kPa 饱和工况：Y=21.3kN/m3，?=15.5 ° C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质 该段土层主要为第四系残破积碎石土，场地内均有分布，无法采取样品测试，采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa，饱和抗压强度17.30 Mpa,天然密度2.564g/cm3,比重2.724,空隙度8.25%，属软化岩石，软质岩石。
5.3.2.3A型抗滑桩设计计算 图5-1 A型桩尺寸示意图 1、判别抗滑桩的类型 当βh2≤1.0时，抗滑桩属刚性桩； 当βh2＞1.0时，抗滑桩属弹性桩。 其中：h2为锚固段长度； β为桩的变形系数，以m-1计，可按下式计算： 4 1 4 k ?? ? ? ? ? = EI B p β 式中：k——地基系数（kN/m3）。 Bp——桩的正面计算宽度（m），Bp=b+1 E——桩的弹性模量（kPa）； I——桩截面惯性矩（m4）：I=ba3÷12 抗滑桩的截面尺寸为1.2×1.5，长得计算宽度为Bp=1.2+1=2.2m。桩的截面惯性矩I=ba3÷12=1.2×1.53÷12=0.3375（m4） 桩的变形系数0.0881 3375 .0 10 8.2 4 2.2 10 1.044 1 7 5 = ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = β 0.1 0.324 0.0881 4 2 < = ? = hβ，故按刚性桩计算。 2、外力计算 （1）每根桩上承受的滑坡推力： E T=E n×S=330.76×4=1203.04kN
（2）桩前抗力计算： 由于抗滑桩设置在滑坡前缘处，桩前没有土体处于悬臂状态，所以桩前不考虑抗力。 3、受荷段内力计算（见表5-7） 假定滑坡推力和桩前抗力都是三角形分布： m kN h E q b T /601.525.01 == ? m kN h E q b R /05.01 '== ? 剪力：22 1'75.192)(y y h q b q b Q y =?-?= 弯矩：325.063 y y Q M y y == 滑面处的剪力Q 0=1522.60kN ，滑面处弯矩M 0=2283.59kN·m 表5-7 桩身受荷段内力表 4、锚固段内力计算 （1）确定转动中心的位置y 0：采用k 法，有： []202000h 2h 3) 23(h ++= h h y 计算得： y 0=2.3810(m)，距桩顶6.8810（m ） （2）桩的转角 ：[] 202h -2y K 2H h B p = ?
滑坡治理中的抗滑桩设计 文章主要分析了滑坡治理中的抗滑桩设计问题，阐述了抗滑桩的性能优点针对设计应用中存在的一些问题进行深入研究，结合作者实践或者本次研究，最终提出了从滑坡推力计算至桩结构设计的一系列应用体系的措施。最终希望通过文章的分析研究，实现抗滑桩性能进一步提升的目标。标签：滑坡；抗滑桩；内力；变形 在我国的滑坡治理工作中抗滑桩，大多被使用在铁道滑坡的治理过程中，而且起到了十分明显的抗滑效果。目前，抗滑桩已经在其发展的前二十年内在技术和设计上，都取得了相当长足的进步和完善，但是由于当时计算能力和手段的限制，对于抗滑桩的研究和设计都具有一定程度影响，尤其是其数据参数等内容不够精确，误差较大。由于计算机技术的不断迅猛发展，极大的促进了抗滑桩的相关设计参数的精确程度，为抗滑桩的设计提供了有力的技术支持，据此作者将在下文展开详细的设计论述。 1 滑坡机理与防治 1.1 滑坡机理分析 滑坡这种自然地质灾害是由于一些突变的天气因素如短时间内大量的降雨降水、地质地壳运动或是一些人为的次生灾害所造成的，致使位于地表层倾斜岩体之上的自然土质的滑动流失与位置移动。滑坡这种自然灾害的衍生机制主要表现在，其一般产生于特定的自然环境和地质构造之中，主要表现出土质沿斜坡下滑所产生的，滑动性能同倾斜面的摩擦阻滑性能两者之间的互相作用及此消彼长的经过历程，这其中还牵涉到了一些关于滑坡形成、产生之中的基本因素，即对于滑坡滑动速度的影响因素、加速度的变化影响因素以及滑坡结束时的实际滑动距离影响因素。一旦滑坡过程结束之后，在滑坡面上地表土质一般就会趋于相对平稳的状态，然而随着时间的推移，原本趋于稳定的滑坡面土质将会逐渐随着不稳定因素的持续堆积，而再次产生位置移动，土质滑动的问题，往往由于此过程的循环往复，而造成地表土质的不断流失。 1.2 滑坡的形成过程 在研究滑坡形成的过程中，首先应当搞清楚最初滑坡地带究竟是如何形成的，其形成的主要条件、因素是什么，其对于滑坡这种自然灾害的最终形成起到的什么样的作用，以及其发展变化的具体规律是什么，以便为我们日后的研究、防治工作提供详细、可靠的数据资料支持。对于滑坡地带的形成，其中起到主导的基础因素主要是在滑坡的发生地，与其相关的地质环境、地下水资源情况和气候条件有密不可分的关系。地质环境的原因一般是由于滑坡地带产生地区的土质条件较为分散化、粉尘化，土质自身的凝集作用不强，一旦遇到不利的地质灾害或强降雨气候就容易发生滑坡、泥石流等次生灾害，还有一种情况是由于地下水资源的充沛，致使地质层之间常年受到侵蚀，长时间的累积渗透致使一旦发生地
抗滑桩设计计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
目录 1 工程概况 2 计算依据 3 滑坡稳定性分析及推力计算计算参数 计算工况 计算剖面 计算方法 计算结果 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算
一、工程概况 拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约100m，设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为K96+030～K96+155，全长125m，设计路面净宽7.50m，设计为二级公路，设计纵坡%,地面高程为720.846m～741.70m，设计起止路面高程为724.608m～729.148m，K96+080-K96+100为填方，最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。 二、计算依据 1.《重庆市地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）； 2.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）； 3.《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）； 4.《室外排水设计技术规范》（GB 50108-2001）； 5.《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）； 6.《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）； 7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）； 8.《公路路基设计规范》（JTG D30—2004）； 9. 相关教材、专着及手册。 三、滑坡稳定性分析及推力计算 计算参数 3.1.1 物理力学指标：天然工况：γ1=m3，φ1=°，C1=36kPa 饱和工况：γ2=m3，φ2=°，C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质 该段土层主要为第四系残破积碎石土，场地内均有分布，无法采取样品测试，采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度，饱和抗压强度 Mpa，天然密度2.564g/cm3,比重，空隙度%，属软化岩石，软质岩石。 表1 各岩土层设计参数建议值表
抗滑桩防护方案计算验算 抗滑桩原设计长度为15米，桩基埋入承台深度为4.5米，桩基另侧采用万能杆件支撑（见附后图）。由于承台基坑开挖较深，在承台施工时万能杆件横向支撑干扰较大，给施工带来很大的不便。为此提出抗滑桩防护修改方案：1、取消万能杆件横向支撑；2、加大抗滑桩入土埋置深度，由4.5米增至9米，总桩长增至19米；3、在桩顶部设1.2m×0.8m系梁连接所有抗滑桩，加强桩顶部的整体稳定性。具体验算如下： 一、桩长及桩身最大弯矩计算 开挖深度10米，桩下土层为新黄土和圆砾土，土的内摩擦角取35°，土的重度γ=18KN/m3，无地下水，采用人工挖孔灌注桩支护。取1米为计算单元，计算桩入土深度及最大弯矩。 顶部车辆荷载P=10KN/m2。 1、桩的入土深度
14 .06224.0696.64)(67.63 2 /77.284283 .1083.010837 .0)(49 .51271.010271.0181069 .3)2 45(271 .0)2 45(/191056 .0101856.018 10 3 2'223 '' '== ===-====??+???==+=+==-= =?+??=?+??==+==-==+?=+?=== = ∑∑∑l K E n l K E m r K K K m h m KN K P h K h l E h l r K K e K P K h e tg K tg K m KN h h h m P h P P a a P γγαγααααααααγμμγ? ? γγγ 由m ，n 值查图（布氏理论曲线）得：62.0=ω m x t m l x 89.82.171.662.083.10=+==?==μω 故挖孔桩总长为10＋8.89=18.9m （按19m 施工） 2、桩的最大弯矩计算 ∑∑?=-=---+==-= m KN x K K x l E M m K K E x m P m P m 8.174607.28185.20276 )()(96.2' )(23 'max γαγαα 设桩中心距按1.5米布置
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抗滑桩结构配筋计算 一、计算目的 已知抗滑桩需抵抗的剩余下滑力，进行结构配筋验算。 二、计算依据 《水工混凝土结构设计手册》 《水工建筑物荷载设计规范》DL 5077-1997 《水工混凝土结构设计规范》 《实用桩基工程手册》中国建筑工业出版社 史佩栋 主编 《材料力学》教材 三、抗滑桩结构计算思路 抗滑桩的结构计算包括2部分：其一为计算抗滑桩的锚固深度（嵌入基岩深度）：其二为计算抗滑桩的内力、截面及配筋。本算稿采用工程中常用的悬壁桩简化法计算。 1、基本假定 1) 同覆盖层比较，假定桩为刚性的； 2) 忽略桩与周围覆盖层间的摩擦力、粘结力； 3) 锚固段地层的侧壁应力成直线变化。其中：滑动面和桩底基岩的侧壁应力发挥一致，并等于侧壁容许应力；滑动面以下一定深度内的侧壁应力假定相同，并设些等压段内的应力之和等于受荷段荷载； 4) 假定边坡剩余下滑力按三角形分布。 2、基本计算公式 1) 锚固深度计算及内力计算公式 0,0' =-=∑p m T B y E H σ即 (1)
06 1 )22()23( ,023331'=-+-++=∑h B h y B y h y h E M p m p m m T σσ即 (2) 32h y h m += (3) 式中：' T E ──荷载，即每根桩承受的剩余下滑力水平分值(kN)； 1h ──桩的受荷段长度（抵抗长度）(m)； m y ──锚固段基岩达[σ]区的厚度(m)； 3h ──锚固段基岩弹性区厚度(m)； p B ──桩的计算宽度(m)；按“m ”法计算，则1+=b B p 推导得最小锚固深度： ? ?? ? ??++=1'''min 22][3][][h B E B E B E h p T p T p T σσσ (4) 锚固段基岩达[σ]区的厚度： 2 2)()(22 22121h h h h h y m ++++-= (5) 锚固段基岩弹性区厚度 23h y h m -= (6) 锚固段地层侧壁应力 p m T B y E '= σ (7)
抗滑桩设计计算书 设计资料： 物理力学指标： 滑体：γ1=19 kN/m 3 ，φ1=40°，C 1=0 kPa 滑床：γ2=20.6 kN/m 3 ，φ2=42.3°，C 2=0 kPa 根据岩性及地层情况，滑面处的地基系数采用A =300000 kN/m 3 ，滑床土的地基系数随深 度变化的比例系数采用m =80000 kN/m 4 ，桩附近的滑体厚度为6m ，该处的滑坡推力E =410.00835 kN/m ，桩前剩余抗滑力E'=0 kN/m 。 抗滑桩采用C20钢筋混凝土，其弹性模量E h =28e6 kPa ，桩断面为b×a =1m×1.5m 的矩形，截面S =1.5m 2 ，截面模量2 16 W ba = =.375m 3，截面对桩中心惯性矩3 112 I ba = =.28125m 4，相对刚度系数EI ＝0.85E h · I ＝6693750m 2，桩的中心距l =5m ，桩的计算宽度B p =b +1=2m ，桩的埋深h =4m 。 一、采用m 法计算桩身的内力 （1）计算桩的刚度 桩的变形系数α= =0.473903699380272m -1 桩的换算深度α·h =1.89561479752109<2.5，故按刚性桩计算。 （2）计算外力 每根桩承受的水平推力T =410.00835×5=2050.04175kN 每根桩前的剩余抗滑力P =0×5=0kN 桩前被动土压力21111tan 4522p E h ?γ? ?= ?+= ?? ?733.421329758784kN/m 桩前被动土压力大于桩前剩余抗滑力，故桩前抗力按剩余抗滑力控制。 滑坡推力按三角形分布；桩前抗力按三角形分布，如图1。
滑坡推力 滑动面 地面 悬臂式桩滑坡推力 滑动面 地面 已知力 地基反力 全埋式桩 抗滑桩设计的要求和步骤 抗滑桩设计应满足的要求如下： (1) 整个滑坡体具有足够的稳定性，即抗滑稳定安全系数满足设计要求值，保证滑体不超过桩顶，不从桩间挤出； (2) 桩身要有足够的强度和稳定性。桩的断面和配筋合理，能满足桩内应力和桩身变形的要求； (3) 桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内； (4) 抗滑桩的间距、尺寸、埋深等都较适当，保证安全，方便施工，并使工程量最省。 抗滑桩设计计算步骤如下： (1) 首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势； (2) 根据滑坡地质断面及滑动面处岩（土）的抗剪强度指标，计算滑坡推力； (3) 根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围； (4) 根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距； (5) 确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数； (6) 根据选定的地基系数及桩的截面形式、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还是按弹性桩来设计； (7) 根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位，内力及侧壁应力等，并计算确定最大剪力、弯矩及其部位； (8) 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者小于其容许值过多时，则应调整桩的埋深或桩的截面尺寸，或桩的间距，重新计算，直至符合要求为止； （9) 根据计算的结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图； (10) 对于钢筋混凝土桩，还需进行配筋设计。 4.3.2抗滑桩设计的基本假定 作用于抗滑桩的外力包括：滑坡推力、受荷段地层（滑体）抗力、锚固段地层抗力、桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。这些力均为分布力。 （1）滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上，可假定与滑面平行。由于还没有完全弄清桩间土拱对滑坡推力的影响，通常是假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距（中至中）范围之内的滑坡推力； （2) 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。受力情况如图（图4-1）所示。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；
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ea9151951.html, 滑坡治理中的抗滑桩设计 作者：徐自享聂云峰 来源：《卷宗》2013年第06期 摘要：抗滑桩是穿过滑坡体深入滑床的桩柱，一般会布置在滑坡体厚度较薄、推力较 小，并且嵌岩段地基强度较高地段，其抗滑能力强且适用广泛，是一种滑坡治理中抗滑处理的主要措施。早期的抗滑桩原理主要是参照桩基的设计原理推倒而来，而经过多年的研究，抗滑桩的原理也较为完善了。本文主要包括抗滑桩的类型，等方面研究在滑坡治理中抗滑桩的设计。 关键词：抗滑桩设计；滑坡治理 1 一般规定 1.在滑坡治理中，用抗滑桩对滑坡进行分段阻滑，并且每排最好选择单排布置为主。在弯矩过大时，应该选择预应力锚拉桩。 2.在选择抗滑桩桩长时，最好是35m。对滑带埋在滑坡里超过25m的滑坡，在设计时应该谨慎考虑方案可行。 3.抗滑桩截面的形状大多数为矩形，宽1.5m到2.5m之间，截面长度2.0m到3.5m之间。在滑坡的推力方向不能确定时，应该选择圆形桩。 4.抗滑桩的间距，即从两个桩的中间测量，大约为5m到10m之间，为桩径的3～5 倍。对于抗滑桩埋入地下层的深度，按一般经验，在软质岩层中，锚固深度为设计桩长的三分之一；在硬质岩中，深度为设计桩长的四分之一；在土质滑床中，深度为设计桩长的二分之一。为增强它的稳定性，防止发生滑出，需要注意链接与镶嵌。5.在滑坡治理中，为了给移民的迁建提供建筑场地应该尽可能地利用抗滑桩形成平台，以满足移民安置的实际需求。6.抗滑桩按受弯构件来分析力和设计，进行桩基竖向承载力、桩基沉降、水平位移和挠度验算论证，同时还应考虑地面附加荷载对桩的影响。 2 抗滑桩的类型和特点 2.1 抗滑桩的类型 （1）抗滑桩按材质分类有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合桩。（2）抗滑桩按成桩方法分类有打入桩、静压桩、就地灌注桩，而就地灌柱桩又分为沉管灌注桩和钻孔灌注桩两大类。在常用的钻孔灌注桩中，又分机械钻孔和人工挖孔桩两类。（3）抗滑桩按结构型式分类，有单桩、排桩、群桩和有锚桩，排桩型式常见的有椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙，而有锚桩常见的有锚杆和锚索，锚杆又分为单锚和多锚，锚索抗滑桩大多数是单锚。（4）抗滑桩按桩身截面形式分类，有圆形桩、方形桩和矩形桩、“工”字形桩，管形桩等。（5）抗滑桩按与周围岩土的相对刚度可分为弹性桩和刚性桩。 2.2 各个类型的抗滑桩的特点及适用条件
抗滑桩施工工艺 抗滑桩是防治滑坡的一种工程建筑物,是六十年代后铁路建设逐步采用和发展起来的一项防治滑坡的重大技术革新,该技术具有施工简便,效果突出的特点. 1 工艺特点 (1)施工工艺比较简单. (2)可操作性较强. (3)机械装备程度较底. (4)技术含量要求不高等特点. 2 实用范围 (1)实用于铁路工程、公路工程、水利工程滑坡、古滑坡的病害整治. (2)自然灾害(地震、泥石流、暴雨)所造成的山体滑坡的病害整治工程. 3 工艺原理及设计要求 3.1 工艺原理
抗滑桩通常为钢筋混凝土或钢轨混凝土桩体,抗滑桩的分类根据滑坡体的规模大小分为单排抗滑桩及多排抗滑桩,单排抗滑桩通常设置于滑坡前沿且与桩间墙相连接形成整体,桩间墙通常为两种,一种是预制钢筋混凝土板,另一种是浆砌片石挡土墙. 作用机理:抗滑桩由锚固段及抗滑段组成,锚固段是保证桩体的自身稳定性,抗滑段主要承担滑坡土体的下滑力,它的作用是阻止滑坡体沿着一定的软弱结构面(带) 产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动,承担滑坡体的整体下滑力,从而达到增强山体滑坡的稳定性及滑坡整治加固的目的 . 3.2 工艺设计要求 3.2.1 抗滑桩的设计原则上要满足以下几点: (1)桩间土体在下滑力作用下,不能从桩间挤出去,通过控制桩间的距离来进行控制,处理措施通常为桩间钢筋混凝土挡土板或桩间浆砌片石挡土墙两种. (2)桩后土体在下滑力作用下不能产生新滑面自桩顶滑出,要进行越顶检算,通过桩高来控制. (3)桩身要有足够的稳定度,在下滑力的作用下不会倾覆,通过锚固桩深度来控制.
(4)桩身要有足够的强度,在下滑力的作用下不会破坏,对桩进行配筋来满足. 3.2.2 抗滑桩的直径和间距 抗滑桩水平截面长(a)、宽(b)和间距(d):抗滑桩通常设计为矩形,抗滑桩的间距通常为抗滑面边长的 2倍,其水平截面长、宽和间距取值见表1. 表1 抗滑桩水平截面长、宽和间距取值 注:抗滑桩水平截面长(a)、宽(b)和间距(d)的取值与滑坡体的地质情况有关. 3.2.3抗滑桩的长度及锚固深度 施工准备 测量定桩位 开挖孔口 加工绑扎护壁钢筋 立护壁模 灌注护壁砼
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：土木 指导老师：工作单位：土木工程与建筑学院 题目：滑坡治理抗滑桩设计 初始条件： 本课程设计初始条件包括滑坡计算剖面图及条分图、滑坡岩土计算物理力学参数和滑坡目前的稳定性系数以及设计安全系数。具体详见指导老师所给的设计资料（附件1）。 要求完成的主要任务： （1）滑坡推力计算及推力曲线绘制，确定抗滑桩设计荷载；（2）抗滑桩内力计算并绘制内力图；（3）抗滑桩配筋计算；（4）抗滑桩结构设计绘图；（5）编制设计说明书。本次课程设计要求完成的主要任务及要求详见指导老师所给的设计资料（附件1及附件2）。
抗滑桩工程设计（24） 目录 1 设计基础资料及任务要求 1.1设计基础资料（初始条件） (3) 1.2设计任务 (3) 1.3设计要求 (4) 2桩身推力计算 2.1传递系数法计算原理 (4) 2.2剩余下滑力计算 (5) 2.3计算结果整理 (6) 3 桩身内力计算 3.1抗滑桩设计资料 (7) 3.2抗滑桩的规划设计 (7) 3.3外力计算 (7) 3.4受荷段桩身内力计算 (8) 3.5锚固段桩身内力计算 (8) 3.6桩的内力状况图 (10) 4 抗滑桩配筋计算 4.1配筋计算的基本资料 (11) 4.2抗弯正截面计算 (12) 4.3受拉钢筋的不等长配置 (13) 4.4斜截面抗剪计算 (13) 4.5设计标准及参考资料 (14) 5 附图 附图1…………………………………………………….…抗滑桩纵向配筋图附图2…………………………………………………….....抗滑桩横向配筋图
1 设计基础资料及任务要求 1.1 设计基础资料（初始条件） 某滑坡剖面图如下图所示，已知天然状态下其安全系数 1.15 K=。根据工程需求，拟采用抗滑桩对该滑坡进行加固治理，使其安全系数达到 1.25 K=。滑坡推力计算参数见表1。G为条块的重量，c和?分别为滑面的粘聚力和内摩擦角，l为条块滑面长，θ为条块滑面与水平面的夹角。 图1 某滑坡剖面图 1.2 设计任务 拟在第⑥滑块处布置一排抗滑桩。桩长18m，其中嵌岩段6m，桩间距4m；桩截面采用矩形，截面尺寸为1×2m2（短边垂直于滑向）。抗滑桩由钢筋混凝土现浇而成，混凝土标号采用C25，受力主筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HRB235钢筋。由表4提供的滑坡推力计算参数计算滑坡第⑥滑块处的滑坡推力，滑坡推力按三角形分布。抗滑桩前、后滑体厚度基本相同，桩身内力计算采用弹性桩K法，K＝450MN/m3。试根据以上条件进行抗滑桩的结构设计。K法的影响函数值见附表。
抗滑桩类型、设计及计算 一、概述 抗滑桩是将桩插入滑面以下的稳固地层内，利用稳定地层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，从而稳定滑坡的一种结构物。除边坡加固及滑坡治理工程外，抗滑桩还可用于桥台、隧道等加固工程。 抗滑桩具有以下优点： (1)抗滑能力强，支挡效果好； (2) 对滑体稳定性扰动小，施工安全； (3) 设桩位置灵活； (4) 能及时增加滑体抗滑力，确保滑体的稳定； (5) 预防滑坡可先做桩后开挖，防止滑坡发生； (6)桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计，使其更符合工程实际。 二、抗滑桩类型 实际工程应用中，应根据滑坡类型及规模、地质条件、滑床岩土性质、施工条件和工期要求等因素具体选择适宜的桩型。 三、抗滑桩破坏形式 总体而言，抗滑桩破坏形式主要包括： (1)抗滑桩间距过大、滑体含水量高并呈流塑状，滑动土体从桩间挤出； (2) 抗滑桩抗剪能力不足，桩身在滑面处被剪断； (3) 抗滑桩抗弯能力不足，桩身在最大弯矩处被拉断；
(4) 抗滑桩锚固深度及锚固力不足，桩被推倒； (5)抗滑桩桩前滑面以下岩土体软弱，抗力不足，产生较大塑性变形，使桩体位移过大而超过允许范围； (6)抗滑桩超出滑面的高度不足或桩位选择不合理，桩虽有足够强度，但滑坡从桩顶以上剪出。 对于流塑性地层，滑体介质与抗滑桩的摩阻力低，土体易从桩间挤出。此时，可在桩间设置连接板或联系梁，或采用小间距、小截面的抗滑桩，因流塑体的自稳性差，当地下水丰富时，开挖截面过大的抗滑桩易造成坍塌，对处于滑移状态的边坡，还可能会加速边坡的滑移速度，甚至造成边坡失稳。 四、抗滑桩设计 01 基本要求 抗滑桩是一种被动抗滑结构，只有当边坡产生一定的变形后，才能充分发挥作用。因此，抗滑桩宜用于潜在滑面明确、对变形控制要求不高的土质边坡、土石混合边坡和碎裂状、散体结构的岩质边坡。 抗滑桩宜布置在滑体下部且滑面较平缓的地段；当滑面长、滑坡推力大时，可与其它加固措施配合使用，或可沿滑动方向布置多排抗滑桩，多排抗滑桩宜按梅花型布置。此外，抗滑桩设计还应满足以下要求： ?通过桩的作用可将滑坡推力滑坡的剩余抗滑力传递到滑面以下 稳定地层中，使滑体边坡安全系数达到规定值。保证滑体不越过桩顶，不从桩间挤出。 ?桩身有足够的稳定性。桩的截面、间距及埋深适当，锚固段的横向应力在容许值内。 ?桩身有足够的强度。钢筋配置合理，能够满足截面内力要求。?保证安全，施工方便，经济合理。 02 设计流程
目录 一、工程概况 (1) 二、地质环境条件 (1) 三、水文工程地质条件 (1) 四、滑坡治理的必要性和可行性 (1) 五、设计依据文件 (1) 六、方案选取 (1) 七、治理工程设计 (1) 八、施工工艺 (4) 九、监测要求 (13) 十、质量检验与工程验收 (14) 十一、施工注意事项 (18) 十二、其他 (18) 十三、工程预算 (18)
滑坡治理设计说明 一、工程概况 二、地质环境条件 三、水文工程地质条件 四、滑坡治理的必要性和可行性 五、设计依据文件 1、《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ0240-2004）； 2、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 3、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）； 4、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）； 5、《滑坡防治工程勘查规范》（征求意见稿）； 6、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）； 7、《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）； 8、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）； 9、《岩土工程勘察规范》（GB500021-2002）； 10、计算软件采用理正计算软件； 11、滑坡治理勘查报告； 12、其他有关调查报告及资料。 六、方案选取 七、治理工程设计
1、荷载 (1)滑坡体自重； (2)滑坡体上建筑物等产生的附加荷载； (3)地下水产生的荷载，包括静水压力和渗透压力等； (4)地震荷载； 2、荷载强度标准 (1)暴雨强度按10～100的重现期计,取水位； (2)地震荷载按50～100年超越概率为10％的地震加速度计，取a=0.15g ； 3、安全系数 (1)抗滑安全系数：自重+地震+地下水工况，K s ＝1.02～1.15，取1.20； (2)抗倾安全系数：自重+地震+地下水工况，K s ＝1.1～1.5，取1.50。 4、土层参数与水位 1） 2）滑坡滑带参数确定 滑坡带力学参数，采用反演相结合的方法确定。反演公式为： 内聚力 L W a W K C i i i i s ∑∑-= αφcos tan sin 内摩擦角 ??? ? ??-=∑∑i i i i s W CL a W K αφcos sin arctan 式中，取K s ＝0.95反算出滑坡带力学参数C 和Φ值： 5、滑坡稳定性评价计算公式 本滑坡为土质滑坡，假定滑动面为圆弧形，利用詹布法(Jabu)进行稳定性评价和推力计算，并用毕肖普法(Bishop)进行校核。