版滑坡抗滑桩设计计算.docx
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版滑坡抗滑桩设计计算
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5~8m;
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~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
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:
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/m3滑坡平安系数
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(m2)
Wi(kN)
li(m)
i()
第一块
71
第二块
28
第三块
42
第四块
3
第五块
3
第六块
6
块号
Wi(kN)
i()
Ci(kPa)
li(m)
Cili
i()
tan
Wicosi(kN)
Wicositani(kN)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
1
71
20
250
10
2
28
20
646
10
3
42
20
406
10
4
3
20
289
10
5
3
20
305
10
6
6
20
414
10
块号
i1
i
i
cos(12)sin(12)
tan
i
iEi*
1
(kN)
Ei*(kN)
iEi
Wisini(kN)KWisini(kN)
(10)(11)
376
1(kN)Ei(kN)
〔12〕
〔13〕
(14)=(13)*(15)
〔15〕=10+14-9-5
〔16〕=13*17
(17)=11+16-9-5
1
——
——
——
——
107
2
43
3
-14
1
439
5
——
——
——
-825
——
6
-3
1
——
——
由于抗滑桩设置在第四块末端,上图红线所示
作用在桩上单位宽度的滑坡推力荷载即为E4
3-3处,结合上表计算克制,
桩前剩余抗滑力取
ER
E5
E6
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Eh103kN/m2,抗滑桩处滑面
以上土厚h18m,滑面以下土厚h28m。
滑床和滑体的C=20KPa,10
/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〕
Kp
tan2(45
)
2
被动土压力为
1
2
2
1
2
2
Ep
2
h1Kp
2ch1
Kp
2
10
22021
/m
因此,被动土压力Ep
>桩前抗力ER
1292.8kN
/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
水平推力分布荷载
qH
TH
EHL
6
kN
/
m
h1
h1
8
剩余抗滑力分布荷载
qR
TR
ERL
6
kN
/
m
h1
h1
8
故最终作用在单桩上的分布荷载q
qH
qR1519.8
/m
在滑面处,有
MA
1qh12
1
82
/m
2
2
QA
qh1
84401.6kN/m
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/m3;锚固段土的地
基系数随着深度变化的系数才用m=33800kN/m4
判断桩的刚度性质
抗滑桩是面积为2*3的矩形桩,那么BPb1=2+1=3m
m=33800kN/m4
EIhI
106
1
233
106kN/m
12
5mBP
5
33800
3
m
1
EI
106
其计算深度h20.2582,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
y0
h2A(2QAh2
3MA)
mh(3QAh2
4MA)
23A(QAh2
2MA)
mh(2QAh2
3MA)
8
2
64100
(2
4401.6
8
3
17606.4)
33800
8
(3
4401.6
8
4
17606.4)
2
3
64100
(2
4401.6
8
2
17606.4)
33800
8
(2
4401.6
8
3
17606.4)
123A(QAh22MA)
mh(2QAh2
3MA)
BPh236A(Amh2)m2h22
12364100(
82
17606.4)
33800
8
(28317606.4)
3
83
6
64100
(64100
33800
8)
338002
82
计算
y、Qy、My
y
(y0
y)(Amy)
y)(6410033800y)
yy2
Qy
QA
1BPAy(2y0
y)
1BPmy2(3y02y)
2
6
4401.6
1
1
364100y(2y)
333800
y2
2
6
(3
2y)
1637.2y
y2
y3
My
MA
QAy
1BPAy2(3y0
y)
1BPmy3(2y0
y)
6
12
17606.4
4401.6y
1
364100
y2
(3
y)
6
1
3
33800
y3
(2
y)
12
17606.4
y
818
.6y2
y3
y4
y(m)
侧应力
Q
M
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
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(qHqR)yy
弯矩MQ?
y2
2
受荷段桩身内力表
y(m)
(kN)
M(kN/m)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
2751
0
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,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
〔y
h1〕tan
c]
4
max
[
(y8)20]
cos
三、桩侧应力复核
桩身对地层的侧壁压应力max〔t/m2〕应符合以下条件
4
〔y
h1〕tan
c]
4
max
[
(y8)20]
cos
y211.21(kPa)
假设下滑力不发生改变,将内摩擦角改为
35
,
4
h1〕tanc]
4
[
(y8)20]
max
[〔y
cos
110y713.1(kPa)
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[]
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
1、根本指标
混凝土为C20:
弯曲抗压强度设计值Rw14MPa,轴心抗压设计强度
fc/mm2,轴心抗拉ft/mm2
受力钢筋采用Q335:
fy300N/mm2
箍筋为Q235:
fy210N/mm2
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
2003002
?
m
M
25229111kg?
cm
锚固段全长大于此值,自由段M
1qy2
1y2
,
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
0
,最大设计弯矩为MMAX
22776.27kN/m,混凝土
保护层厚度取80mm,a
m,那么桩截面有效高度
。
取
I-I
截面
s
h0
为承受最大设计弯矩截面,取II-II截面处的弯矩为?
m
〔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
M106
sa1fch021.09.6200029002
有
1
12s
有
AS
1
fbbh0
20002900
2
bh0
fy
300
28397mm
钢筋采用截面面积为
mm2的
36钢筋,选30根,实有AS30537mm2
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
s
M
106
a1
fch02
200029002
有
1
1
2s
有
AS
bh0
1
fbbh0
20002900
11692.8mm2
fy
300
可选10根36+10根14,实有AS11718mm2,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
b
〔非超筋梁〕
min
max(
ft
100%)
max(0.2%,0.165%)0.2%
fy
由公式得
AS
28397
h
0.2%〔非少筋梁〕
bh0
0.5%
min
20002900
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
lmld5d35d5d30d〔其中36:
lm960mm,14:
lm=420mm〕
3、根据设计剪力配箍筋
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=1.1020002900
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210@400
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。
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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