抗滑桩的设计原理

抗滑桩的设计原理

一、抗滑桩设计的要求

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，保证滑体不越过桩顶，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。

抗滑桩设计的任务就是根据以上要求，确定抗滑桩的桩位、间距、尺寸、埋深、配筋、材料和施工要求等。这是一个复杂的问题，常常要经过分析研究才能得出合理的方案。

二、抗滑桩设计计算步骤

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和发展趋势。

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。

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。

③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。

4．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（位移），内力及侧壁应力等，并计算确定最大剪力、弯矩及其部位。

5．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。

6．根据计算的结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图。

7．对于钢筋砼桩，还需进行配筋设计。

三、抗滑桩的要素设计

当采用抗滑桩整治滑坡时，首先需要解决桩的平面布置与桩的埋入深度问题。这是抗滑桩设计的主要参数，它的合理与否，直接关系到抗滑桩效用的成败。现将国内以往的做法和考虑的原则分述如下：

1.桩的平面位置及间距

抗滑桩的平面位置和间距，一般应根据滑坡的地层性质、推力大小、滑动面坡度、滑坡厚度、施工条件、桩截面大小以及锚固深度等因素综合确定。

a．滑体的上部，滑动面陡，拉张裂缝多，不宜设桩；中部滑动面往往较深且下滑力大，亦不宜设桩；下部滑动面较缓，下滑力较小或系抗滑地段，经常是较好的设桩位置。

实践表明，对地质条件简单的中小型滑坡，宜在滑体前缘设一排抗滑桩，布置方向应与滑体滑动方向垂直或接近垂直。对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，宜设两排或三排抗滑桩分级处治，也可采用上部设抗滑桩，下部设挡土墙联合防治。

当滑坡推力特大时，抗滑桩在平面上可按品字形或梅花形交错布设，必要时，还可考虑采用其它型式的抗滑桩。

b.抗滑桩的间距受许多因素的影响，目前尚无较成熟的计算方法。合适的桩距应该使桩间滑体具有足够的稳定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。也就是说，可按桩间土体与两侧被桩所阻止的土体的摩擦力大于桩所承受的滑坡推力来估算。有条件时可通过模拟试验，取得土体能形成土拱效应的桩间距值，并结合实践经验来考虑桩的间距。

一般情况下，当滑体完整、密实或滑坡推力较小时，桩距可取大些；反之，应取小些。此外，滑坡主轴附近桩距应小，两侧边部桩距宜大。目前一般采用6 ~10m的桩距。

2.桩的锚固深度

桩埋入滑面以下稳定地层内的适宜锚固深度，与该地层的强度、桩所承受的滑坡推力、桩的相对刚度以及滑面以上滑体对桩的反力有关。

原则上由桩的锚固深度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，桩基底的最大压应力不得大于地基的容许承载力。

锚固深度不足，易引起桩效用的失败；但锚固过深则导致工程量的增加和施工的困难。有时可适当缩小桩间距以减小每根桩所承常受的滑坡推力，有时可调整桩的截面以增大桩的相对刚度，从而达到减小锚固深度的目的。