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×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５～８ m；
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～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～28
o,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。随着滑坡变形开展，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
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
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。
．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〕
．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：
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
设计采用滑面参数C=20kPaФ=10o。γ滑坡稳定平安系数 设计计算书 一、下滑力计算 C=20KPa，
10 /m 滑坡平安系数
3
计算每延米滑块数据，所需数据由图上按比例尺量出。 滑坡后缘 高程
Ai(m)
2
Wi(kN) li(m) ()
7
第一块
1
2
第二块
8
4
第三块
2
3 / 263
(版)滑坡抗滑桩设计计算
4 / 264
3
3
6
第四块 第五块 第六块
(版)滑坡抗滑桩设计计算
块号 Wi(kN) (1)
i
()
(2)
Ci(kPa)
li(m)
(i
Cili
() (
tan
Wicosi(kN)
Wicositani(kN)
(7)
(8)
(9)
(3) 4) (5) 6)
1
2
3
4
5
6 块号 1
1
8
2
i
i
12〕 7
20
2
20
4
20
3
20
3
20
6
20
cos(12)sin(12)i
〔13〕
t
an
1
250 0
1
646 0
1
406 0
1
289 0
1
305 0
1
414
0
E*i
(kN)
(14)=(13)*(15)
5 / 265
E*i(
kN)
〔15〕=10+14-9-
Wisin
i(kN)
(10)
376
i
Ei
1
(kN)
16〕=13*17
i
(kN) (11)
Ei(kN)
KWisin
(17)=11+
i〔〔(版)滑坡抗滑桩设计计算
5
1—— ——
16-9-5
——
——
107
243
3-14
1
4 39
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
5 6
—— -3
—— 1
—— ——
-825
—— ——
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
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 桩前剩余抗滑力取
E
R
EE
5
6
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 E3
2
h 10kN/m，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，
/m3
。
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〕
tan
K2
p
(45
)
2
被动土压力为
12 2
1 2
E
h12cK
p
2Kp h1
p
2
10
22021 /m
因此，被动土压力>桩前抗1292.8
Ep
力ER
kN
/m，故桩前土的抗力
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，
那么有
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10
(版)滑坡抗滑桩设计计算
水平推力分布荷载
TqH
1 H
H
EL
k6
N
m
h
1
h8
ER
剩余抗滑力分布Tk
荷载
q
R
L
6
N
R
h
1
h1 8
故最终作用在单桩上的分布荷载q
qH qR1519.8 在滑面处，有
M
1qA
h21
1
82
/m
2
2
Q
A
qh1 84401.6kN/m
9 / 269
m
/m
(版)滑坡抗滑桩设计计算
3滑体的地基系数〔用 m法〕10 / 2610
(版)滑坡抗滑桩设计计算
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 判断桩的刚度性质
m=33800kN/m
4
抗滑桩是面积为2*3的矩形桩，那么BP b
1=2+1=3m
m=33800kN/m
4
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
1
EIhI
231 3
06
106kN/m
1
2
mB5
33P
5800
3
1
E
m
I
106
其计算深度 h2 0.25
8 2 ，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/m3
计算y0及
3MA
mh(3QAh4MA
yh2A(2QAh2
)
2 )
0
2Mmh(2QA3M
A
23A(QAh2
A) h2 )
641(44017606338200 2
1.6 83.4) 800 641(44017606332300
2
1.6
82.4)
800
mh(2Q123A(QAh22MA)
Ah2
3MA)
B322Ph26A(Amh2)mh2
176033812364100(
82 6.4) 00
8
864(64133883
3
6100
00
00 )
12 / 2612
(38
(28
3380
02
440
17601.6 86.4)4
44017601.6
86.4)3
(28317606.4)
8
2
(版)滑坡抗滑桩设计计算
计算
y
、Qy、My (
y0
Q
y
A
y)(Amy)
yy2
Q
y1BPAy(2y0
)
2
1
4401.6
364100y(2y)2
y2
(3
2y)
1637
.2y y2
13 / 2613
y)(6410033800y)
1
B2Pmy(3y02y)
6
y3
1
3338006
(版)滑坡抗滑桩设计计算
M
y
y
MA
QAy
1y
1BPAy2(3y0 )
1
BPmy3(2y0
)
6
2
17606.4
4401.6y
3641001 (
y
2
3
y)
6
33(y
1 3
800
y3
2
)
1
2
8.17606.4
y 18 6y2
y3
y(m) 侧应力
Q
0
1 2 3 4 5 6 7 8
0
最大值
最大值位置
8 0
6、受荷段的内力计算
抗滑桩受荷段h2=8m，滑坡推力为EH
剩余抗滑力取
ER ，桩间距L=6m。剪力 Q
(qH qR)y y
弯矩 M
Q?y2
2
14 / 2614
y4
M
0
(版)滑坡抗滑桩设计计算
受荷段桩身内力表
y(m)
(k
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
0
15 / 2615
275
1
N) M(kN/m)
(版)滑坡抗滑桩设计计算
桩侧压应力曲线图桩身剪力图
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
7、校核地基强度
因为锚固层为风化破碎岩层，那么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：
4
〔h1〕tan
c]
4
max
[ y
(y8)20]
c os
三、桩侧应力复核
桩身对地层的侧壁压应力
4
m〔ax
[ y
〕c os
2max
〔t/m〕应符合以下条件
4
h1ctan
]
(y8)20]
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
y 211.21(kPa)
假设下滑力不发生改变，将内摩擦角改3为
5
，
4
4
m
h1〕
ax [〔y tanc]
[ (y8)20]
c os
110y
713.1(kPa)
由以上两式可以列表如下
侧应
〔kP容许侧应力
装埋深〔m〕
力
a〕
容许侧应力[]
[]
10
35
0
1
2
3
4
5
6
7
8
那么当10时，桩侧压应力不合格，35时合格，但当增大内摩擦角时，下滑力需重新计算。为防止麻烦，暂不进行计算。以10且侧压力合格考虑进行下一步设计。
四、抗滑桩结构设计
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
1、根本指标
混凝土为
C20：弯曲抗压强度设计值 Rw 14MPa，轴心抗压设计强度
，轴心抗拉
f2
t/mm19 / 2619
fc/mm2(版)滑坡抗滑桩设计计算
受力钢筋采用Q335: fy 300N/mm2
箍筋为Q235：fy 210N/mm
2
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，故这局部可按混凝土构件考虑。由 TJ10-74“标准〞第34条混凝土桩截面所能承受的弯矩为：
RLba213
M
2003002
25229111kg?cm
?m
锚固段全长大于此值，自由段M
1qy2 2
1
y
2
，
2
。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
保护层厚度取80mm，a
22776.27kN/m，混凝0
，最大设计弯矩为MMAX
土
。
m，那么桩截面有效高度
取
h0
-I
截
面 I
为承受最大设计弯矩截面，取 〔1〕计算纵向受拉钢筋面积
II-II截面处的弯矩为 ?m
计算I-I处最大受弯截面受力钢筋截面积 有 M
s
10
29002
6
a1fch02
1.0 9.6 2000
有
12s
有 A
S
f1 bbh0
20002900 2
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
bh0
fy
300
28397m
m
钢筋采用截面面积为
满足要求。可三根一束一排布置于受拉侧。 mm的
2
36钢筋，选30根，实有AS30537mm
2计算II-II截面受力钢筋截面积
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
M f106
1 c0
h220002900
2
有
2
1 有 AS
1
s
bh0
11692.81
fbbh0 fy
2
220002900 mm
300
可选10根
36+10根 14，实有AS 11718mm，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
〔非超筋梁〕
max(0.2%,0.165%)0.2
min
max( t
f
10
0%) %
f
y
由公式得
AS
28397
h
m0.2%〔非少筋梁〕
0.5%
bh0
20002900
in h0
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 lm ld 5d 35d 5d 30d〔其中
36:lm 960mm， 14：lm=420mm〕
3、根据设计剪力配箍筋
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
桩间剪力极值位于滑面处的 和地面下 14m处的
2649.4kN,
结构重
要性系数取，设计剪力先按 考虑。
先对是否需要配箍筋抵抗剪力进行验算ftbh0=
1.10 20002900
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，
那么不需要配箍筋。
该段箍筋可按构造要求取。按 GB50010中要求，箍筋的间距取
400mm，那么箍筋可取2 10@400
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
五、抗滑桩施工要求及考前须知
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：为确保施工平安，到达预期治理效果，应特别注意标准抗滑桩施工操作及相关平安要求。
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，以利于反应设计。
〔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，防止污染和锈蚀。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标准?的有关规定。
〔2〕桩孔开挖
当采用人工挖孔桩时要遵守以下原那么进行：
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
1~2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、松散层段原那么上以人工开挖为主，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，开挖根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；软弱的粘性土或松散的，易垮塌的碎石层为；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。
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
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，护壁一节。护壁厚度应满足设计要求，一般为10m~20m，应与围岩接触良好。护壁后的桩孔应保持垂直，光滑。
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(版)滑坡抗滑桩设计计算
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