专利名称：用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种浅埋式柔性抗滑桩的设计方法，特别是一种用于深厚覆盖层边坡 支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法，主要适用于深厚覆盖层边坡支护工程。
背景技术：
抗滑桩是边坡治理工程中广泛采用的重要支护结构形式之一，现有的抗滑桩，无 论是全埋式、悬臂式还是埋入式，均要求边坡滑动面以下为稳定的基岩或密实的土层、桩体 具有足够的刚度和锚固段长度。而对于一些地形地质条件复杂的工程，经常遇到深厚的覆 盖层边坡，其滑动面以下稳定的基岩或密实的土层埋藏深，如按常规设计方法将桩的锚固 段深入稳定岩土层，桩长和桩身截面将过大而不经济，且施工难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对深厚覆盖层/ 土质边坡结构松散、易变形及滑 动面以下稳定基岩或密实的土层埋藏深的特点，提出了一种用于深厚覆盖层边坡支护的浅 埋式柔性抗滑桩的设计方法，在稳定基岩或密实的土层埋藏深、桩体无法深入或不经济、施 工条件受限的条件下，使抗滑桩能够提供边坡稳定所需的阻滑力，减小对边坡的扰动，保证 边坡整体稳定，节省工程投资，加快施工进度。本发明所采用的技术方案是用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设 计方法，具有滑动弱面以及深入滑动弱面以下的桩体，其特征在于，主要是确定分别位于滑 动弱面上下两部分桩长的比例关系首先根据以下公式分别计算滑动弱面上下两部分单位桩长的阻力 式中，= ι_f，ph为单位桩长的阻力，c为土体的粘聚力，φ为土体的内摩擦角，
c、cp可由室内/室外岩土力学试验获得，1 =C Y^p为凝聚压力，D为圆桩直径，P0 = k0 σ z 为所考察深度的静止侧压力，= r h*h为所考察深度土体垂直应力，rh为土体容重，h为 土体考察深度，k0为静止侧压力系数，表达为、=I-Sinp ；然后根据以下公式计算分别位于滑动弱面上下两部分桩长的比例关系
式中，为滑动弱面以上桩体的单位桩长阻力，LuS滑动弱面以上桩体的长度，
pf为滑动弱面以下桩体的单位桩长阻力，Ld为滑动弱面以下桩体的长度。所述桩体底端位于滑动弱面以下、稳定岩土层以上，即桩体需深入滑动弱面以下 一定深度，但不需锚入稳定岩土层内。所述桩体的直径D为60 80cm，以实现机械化施工。所述桩体内设配筋，其中纵向钢筋的数量大于等于6根，直径大于等于12mm，所述 纵向钢筋外围每隔2m设一道加劲箍，该加劲箍的直径大于等于6mm。本发明的有益效果是本发明针对覆盖层或土质边坡其下部稳定的基岩或密实的 土层埋藏深、桩体无法深入或不经济、施工条件受限的情况，提出了一种浅埋式柔性钢筋混 凝土抗滑桩的设计方法，桩体仅需深入滑动弱面以下而无需锚入稳定的岩土层，即可使抗 滑桩能够提供边坡稳定所需的阻滑力，而相对于现有技术中桩体需锚入稳定基岩的结构， 不仅大大缩短了所用桩体的长度，节省了工程投资，减小了对边坡的扰动，而且充分利用了 桩体的最大阻滑力，保证了边坡的整体稳定，加快了施工进度。
图1是本发明中桩体阻滑力最大时的受力示意图。图2是本发明中桩体深入滑动弱面以下的长度远大于滑动弱面以上部分的受力 示意图。图3是本发明中桩体深入滑动弱面以下的长度远小于滑动弱面以上部分的受力 示意图。图4是本发明中配筋的结构图。图5是图4的俯视图。图6是本发明中螺旋箍筋的结构图。
具体实施例方式实际应用中，首先根据现场的地质资料和勘测结果确定滑动弱面1所在位置，然 后进行桩体2的布置，使其深入滑动弱面1以下，桩长根据土层埋藏深度、施工条件和经济 性等综合因素确定，但不需锚入稳定基岩或密实土层内。由于桩体2的阻滑力实际上主要 与滑动弱面1以上桩长Lu和滑动弱面1以下桩长Ld、以及土的强度、土的应力等因素有关。 在土体强度相同时，当滑动弱面1以下部分的桩体2长度远大于滑动弱面以上部分时(如 图2所示)，滑动弱面以上部分桩体2的阻滑能力要小于滑动弱面1以下部分，因此在沿该 滑动弱面1发生破坏时，桩体2的极限阻滑力就由滑动弱面1以上部分桩的阻滑能力决定， 即彻力=<pdh，此时，由于位于滑动弱面1以下部分桩体的长度过长，桩深较深，增加了 工程投资。反之，当滑动弱面1以上部分的桩体2长度远大于滑动弱面1以下部分时(如图 3所示)，滑动弱面1以下部分桩体2的阻滑能力要小于滑动弱面1以上部分，因此在沿该滑动弱面1发生破坏时，桩体2的极限阻滑力就由滑动弱面1以下部分桩的阻滑能力决定， 即彻力=pdh<puh，此时，由于位于滑动弱面1以下部分桩体的长度过短，可能会导致边坡稳 定性不够。因此，为了充分利用桩体2自身的最大阻滑力，需要确定分别位于滑动弱面1上 下两部分桩长的比例关系，使桩体2的极限阻滑力与滑动弱面1以下和以上部分桩的阻滑 能力尽量相同，即;％力=A" = Pl，此时，桩的布置较为合理，在满足边坡稳定的前提下经济 性较好，(如图1所示)。为了使桩的布置达到最合理的状态，本实施例提供一种浅埋式柔性抗滑桩的设计 方法，其步骤如下首先根据以下公式分别计算滑动弱面1上下两部分桩体2的单位桩长阻力
式中，
为单位桩长的阻力，c为土体的粘聚力，φ为土体的内摩擦角，
c、(p可由室内/室外岩土力学试验获得，I =C-Ci狄为凝聚压力，D为圆桩直径，Po = k0 σ z 为所考察深度的静止侧压力，σ z = rh*h为所考察深度土体垂直应力，rh为土体容重，h为 土体考察深度，k0为静止侧压力系数，表达为、=I-Sini3 ；然后根据以下公式计算分别位于滑动弱面1上下两部分桩长的比例关系 式中，为滑动弱面1以上桩体的单位桩长阻力，Lu为滑动弱面以上桩体的长度，
；^为滑动弱面1以下桩体的单位桩长阻力，Ld为滑动弱面以下桩体的长度。此时，滑动弱面1上下两部分桩的阻滑能力相同，滑动弱面1上下部分的桩同时达 到极限阻滑能力，因此在沿该滑动弱面1发生破坏时，桩体2的阻滑力由滑动弱面1上部或 下部桩的极限阻滑能力决定，这个极限阻滑力也是该桩体2的可能最大极限阻滑力，充分 利用了桩体2的长度，避免了资源的浪费。在实际操作中，对于已确定长度的桩体2，结合滑 动弱面1上下两部分桩长的比例关系，即可得出位于滑动弱面1以下的桩的长度Ld，钻孔时 使得孔底到滑动弱面1的竖直距离等于Ld即可。如图4、图5、图6所示，本例中，桩体2断面尺寸较小，直径为60 80cm，可实现机 械化施工，提高施工效率，减小对边坡的扰动。同时为满足桩体2 “柔性”的特点，可根据桩 体2的受力大小，按受弯构件对桩体2进行配筋，其中纵向钢筋3为六根，均布于桩体2的 圆周上，其直径为22mm ；螺旋箍筋5直径为IOmm ；纵向钢筋3外围每隔2m设一道加劲箍4， 该加劲箍的直径为16mm，焊缝厚4mm。实施时，采用螺旋式钻机成孔，钻至设计深度(孔底到滑动弱面1的竖直距离等于Ld)后，进行混凝土压灌施工，最后将钢筋笼压至设计深度， 完成桩体2的施工。
权利要求
一种用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法，具有滑动弱面(1)以及深入滑动弱面(1)以下的桩体(2)，其特征在于，主要是确定分别位于滑动弱面(1)上下两部分桩长的比例关系首先根据以下公式分别计算滑动弱面(1)上下两部分单位桩长的阻力式中，ph为单位桩长的阻力，c为土体的粘聚力，为土体的内摩擦角，c、可由室内/室外岩土力学试验获得，为凝聚压力，D为圆桩直径，p0＝k0σz为所考察深度的静止侧压力，σz＝rh*h为所考察深度土体垂直应力，rh为土体容重，h为土体考察深度，k0为静止侧压力系数，表达为然后根据以下公式计算分别位于滑动弱面(1)上下两部分桩长的比例关系 <mrow><mfrac> <msub><mi>L</mi><mi>u</mi> </msub> <msub><mi>L</mi><mi>d</mi> </msub></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <msubsup><mi>p</mi><mi>h</mi><mi>d</mi> </msubsup> <msubsup><mi>p</mi><mi>h</mi><mi>u</mi> </msubsup></mfrac> </mrow>式中，为滑动弱面(1)以上桩体的单位桩长阻力，Lu为滑动弱面以上桩体的长度，为滑动弱面(1)以下桩体的单位桩长阻力，Ld为滑动弱面以下桩体的长度。FSA00000178373400011.tif,FSA00000178373400012.tif,FSA00000178373400013.tif,FSA00000178373400014.tif,FSA00000178373400015.tif,FSA00000178373400016.tif,FSA00000178373400017.tif,FSA00000178373400019.tif,FSA000001783734000110.tif
2.根据权利要求1所述的用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法， 其特征在于所述桩体(2)底端位于滑动弱面(1)以下、稳定岩土层以上。
3.根据权利要求1或2所述的用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方 法，其特征在于所述桩体(2)的直径D为60 80cm。
4.根据权利要求1或2所述的用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方 法，其特征在于所述桩体(2)内按抗弯构件进行配筋，其中纵向钢筋(3)的数量大于等于 6根，直径大于等于12mm，所述纵向钢筋(3)外围每隔2m设一道加劲箍(4)，该加劲箍的直 径大于等于6mm。
全文摘要
本发明涉及用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种用于深厚覆盖层边坡支护的浅埋式柔性抗滑桩的设计方法，使抗滑桩能够提供边坡稳定所需的阻滑力，减小对边坡的扰动，保证边坡整体稳定，节省工程投资，加快施工进度。解决该问题的技术方案是首先根据以下公式分别计算滑动弱面上下两部分单位桩长的阻力然后根据以下公式计算分别位于滑动弱面上下两部分桩长的比例关系本发明主要用于深厚覆盖层边坡支护工程。
文档编号E02D5/22GK101881025SQ20101022123
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者刘伯鲲, 叶建群, 季杨丹, 张亦军, 张帅, 涂祝明, 章为民, 郑再新, 高练 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院