專利名稱：用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，特別是一種用于深厚覆蓋層邊坡 支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，主要適用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)工程。
背景技術(shù)：
抗滑樁是邊坡治理工程中廣泛采用的重要支護(hù)結(jié)構(gòu)形式之一，現(xiàn)有的抗滑樁，無 論是全埋式、懸臂式還是埋入式，均要求邊坡滑動(dòng)面以下為穩(wěn)定的基巖或密實(shí)的土層、樁體 具有足夠的剛度和錨固段長度。而對于一些地形地質(zhì)條件復(fù)雜的工程，經(jīng)常遇到深厚的覆 蓋層邊坡，其滑動(dòng)面以下穩(wěn)定的基巖或密實(shí)的土層埋藏深，如按常規(guī)設(shè)計(jì)方法將樁的錨固 段深入穩(wěn)定巖土層，樁長和樁身截面將過大而不經(jīng)濟(jì)，且施工難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對深厚覆蓋層/ 土質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)松散、易變形及滑 動(dòng)面以下穩(wěn)定基巖或密實(shí)的土層埋藏深的特點(diǎn)，提出了一種用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺 埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，在穩(wěn)定基巖或密實(shí)的土層埋藏深、樁體無法深入或不經(jīng)濟(jì)、施 工條件受限的條件下，使抗滑樁能夠提供邊坡穩(wěn)定所需的阻滑力，減小對邊坡的擾動(dòng)，保證 邊坡整體穩(wěn)定，節(jié)省工程投資，加快施工進(jìn)度。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè) 計(jì)方法，具有滑動(dòng)弱面以及深入滑動(dòng)弱面以下的樁體，其特征在于，主要是確定分別位于滑 動(dòng)弱面上下兩部分樁長的比例關(guān)系首先根據(jù)以下公式分別計(jì)算滑動(dòng)弱面上下兩部分單位樁長的阻力 式中，= ι_f，ph為單位樁長的阻力，c為土體的粘聚力，φ為土體的內(nèi)摩擦角，
c、cp可由室內(nèi)/室外巖土力學(xué)試驗(yàn)獲得，1 =C Y^p為凝聚壓力，D為圓樁直徑，P0 = k0 σ z 為所考察深度的靜止側(cè)壓力，= r h*h為所考察深度土體垂直應(yīng)力，rh為土體容重，h為 土體考察深度，k0為靜止側(cè)壓力系數(shù)，表達(dá)為、=I-Sinp ；然后根據(jù)以下公式計(jì)算分別位于滑動(dòng)弱面上下兩部分樁長的比例關(guān)系
式中，為滑動(dòng)弱面以上樁體的單位樁長阻力，LuS滑動(dòng)弱面以上樁體的長度，
pf為滑動(dòng)弱面以下樁體的單位樁長阻力，Ld為滑動(dòng)弱面以下樁體的長度。所述樁體底端位于滑動(dòng)弱面以下、穩(wěn)定巖土層以上，即樁體需深入滑動(dòng)弱面以下 一定深度，但不需錨入穩(wěn)定巖土層內(nèi)。所述樁體的直徑D為60 80cm，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工。所述樁體內(nèi)設(shè)配筋，其中縱向鋼筋的數(shù)量大于等于6根，直徑大于等于12mm，所述 縱向鋼筋外圍每隔2m設(shè)一道加勁箍，該加勁箍的直徑大于等于6mm。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明針對覆蓋層或土質(zhì)邊坡其下部穩(wěn)定的基巖或密實(shí)的 土層埋藏深、樁體無法深入或不經(jīng)濟(jì)、施工條件受限的情況，提出了一種淺埋式柔性鋼筋混 凝土抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，樁體僅需深入滑動(dòng)弱面以下而無需錨入穩(wěn)定的巖土層，即可使抗 滑樁能夠提供邊坡穩(wěn)定所需的阻滑力，而相對于現(xiàn)有技術(shù)中樁體需錨入穩(wěn)定基巖的結(jié)構(gòu)， 不僅大大縮短了所用樁體的長度，節(jié)省了工程投資，減小了對邊坡的擾動(dòng)，而且充分利用了 樁體的最大阻滑力，保證了邊坡的整體穩(wěn)定，加快了施工進(jìn)度。


圖1是本發(fā)明中樁體阻滑力最大時(shí)的受力示意圖。圖2是本發(fā)明中樁體深入滑動(dòng)弱面以下的長度遠(yuǎn)大于滑動(dòng)弱面以上部分的受力 示意圖。圖3是本發(fā)明中樁體深入滑動(dòng)弱面以下的長度遠(yuǎn)小于滑動(dòng)弱面以上部分的受力 示意圖。圖4是本發(fā)明中配筋的結(jié)構(gòu)圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是本發(fā)明中螺旋箍筋的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)際應(yīng)用中，首先根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)資料和勘測結(jié)果確定滑動(dòng)弱面1所在位置，然 后進(jìn)行樁體2的布置，使其深入滑動(dòng)弱面1以下，樁長根據(jù)土層埋藏深度、施工條件和經(jīng)濟(jì) 性等綜合因素確定，但不需錨入穩(wěn)定基巖或密實(shí)土層內(nèi)。由于樁體2的阻滑力實(shí)際上主要 與滑動(dòng)弱面1以上樁長Lu和滑動(dòng)弱面1以下樁長Ld、以及土的強(qiáng)度、土的應(yīng)力等因素有關(guān)。 在土體強(qiáng)度相同時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)弱面1以下部分的樁體2長度遠(yuǎn)大于滑動(dòng)弱面以上部分時(shí)(如 圖2所示)，滑動(dòng)弱面以上部分樁體2的阻滑能力要小于滑動(dòng)弱面1以下部分，因此在沿該 滑動(dòng)弱面1發(fā)生破壞時(shí)，樁體2的極限阻滑力就由滑動(dòng)弱面1以上部分樁的阻滑能力決定， 即徹力=<pdh，此時(shí)，由于位于滑動(dòng)弱面1以下部分樁體的長度過長，樁深較深，增加了 工程投資。反之，當(dāng)滑動(dòng)弱面1以上部分的樁體2長度遠(yuǎn)大于滑動(dòng)弱面1以下部分時(shí)(如圖 3所示)，滑動(dòng)弱面1以下部分樁體2的阻滑能力要小于滑動(dòng)弱面1以上部分，因此在沿該滑動(dòng)弱面1發(fā)生破壞時(shí)，樁體2的極限阻滑力就由滑動(dòng)弱面1以下部分樁的阻滑能力決定， 即徹力=pdh<puh，此時(shí)，由于位于滑動(dòng)弱面1以下部分樁體的長度過短，可能會導(dǎo)致邊坡穩(wěn) 定性不夠。因此，為了充分利用樁體2自身的最大阻滑力，需要確定分別位于滑動(dòng)弱面1上 下兩部分樁長的比例關(guān)系，使樁體2的極限阻滑力與滑動(dòng)弱面1以下和以上部分樁的阻滑 能力盡量相同，即;％力=A" = Pl，此時(shí)，樁的布置較為合理，在滿足邊坡穩(wěn)定的前提下經(jīng)濟(jì) 性較好，(如圖1所示)。為了使樁的布置達(dá)到最合理的狀態(tài)，本實(shí)施例提供一種淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì) 方法，其步驟如下首先根據(jù)以下公式分別計(jì)算滑動(dòng)弱面1上下兩部分樁體2的單位樁長阻力
式中，
為單位樁長的阻力，c為土體的粘聚力，φ為土體的內(nèi)摩擦角，
c、(p可由室內(nèi)/室外巖土力學(xué)試驗(yàn)獲得，I =C-Ci狄為凝聚壓力，D為圓樁直徑，Po = k0 σ z 為所考察深度的靜止側(cè)壓力，σ z = rh*h為所考察深度土體垂直應(yīng)力，rh為土體容重，h為 土體考察深度，k0為靜止側(cè)壓力系數(shù)，表達(dá)為、=I-Sini3 ；然后根據(jù)以下公式計(jì)算分別位于滑動(dòng)弱面1上下兩部分樁長的比例關(guān)系 式中，為滑動(dòng)弱面1以上樁體的單位樁長阻力，Lu為滑動(dòng)弱面以上樁體的長度，
；^為滑動(dòng)弱面1以下樁體的單位樁長阻力，Ld為滑動(dòng)弱面以下樁體的長度。此時(shí)，滑動(dòng)弱面1上下兩部分樁的阻滑能力相同，滑動(dòng)弱面1上下部分的樁同時(shí)達(dá) 到極限阻滑能力，因此在沿該滑動(dòng)弱面1發(fā)生破壞時(shí)，樁體2的阻滑力由滑動(dòng)弱面1上部或 下部樁的極限阻滑能力決定，這個(gè)極限阻滑力也是該樁體2的可能最大極限阻滑力，充分 利用了樁體2的長度，避免了資源的浪費(fèi)。在實(shí)際操作中，對于已確定長度的樁體2，結(jié)合滑 動(dòng)弱面1上下兩部分樁長的比例關(guān)系，即可得出位于滑動(dòng)弱面1以下的樁的長度Ld，鉆孔時(shí) 使得孔底到滑動(dòng)弱面1的豎直距離等于Ld即可。如圖4、圖5、圖6所示，本例中，樁體2斷面尺寸較小，直徑為60 80cm，可實(shí)現(xiàn)機(jī) 械化施工，提高施工效率，減小對邊坡的擾動(dòng)。同時(shí)為滿足樁體2 “柔性”的特點(diǎn)，可根據(jù)樁 體2的受力大小，按受彎構(gòu)件對樁體2進(jìn)行配筋，其中縱向鋼筋3為六根，均布于樁體2的 圓周上，其直徑為22mm ；螺旋箍筋5直徑為IOmm ；縱向鋼筋3外圍每隔2m設(shè)一道加勁箍4， 該加勁箍的直徑為16mm，焊縫厚4mm。實(shí)施時(shí)，采用螺旋式鉆機(jī)成孔，鉆至設(shè)計(jì)深度(孔底到滑動(dòng)弱面1的豎直距離等于Ld)后，進(jìn)行混凝土壓灌施工，最后將鋼筋籠壓至設(shè)計(jì)深度， 完成樁體2的施工。
權(quán)利要求
一種用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，具有滑動(dòng)弱面(1)以及深入滑動(dòng)弱面(1)以下的樁體(2)，其特征在于，主要是確定分別位于滑動(dòng)弱面(1)上下兩部分樁長的比例關(guān)系首先根據(jù)以下公式分別計(jì)算滑動(dòng)弱面(1)上下兩部分單位樁長的阻力式中，ph為單位樁長的阻力，c為土體的粘聚力，為土體的內(nèi)摩擦角，c、可由室內(nèi)/室外巖土力學(xué)試驗(yàn)獲得，為凝聚壓力，D為圓樁直徑，p0＝k0σz為所考察深度的靜止側(cè)壓力，σz＝rh*h為所考察深度土體垂直應(yīng)力，rh為土體容重，h為土體考察深度，k0為靜止側(cè)壓力系數(shù)，表達(dá)為然后根據(jù)以下公式計(jì)算分別位于滑動(dòng)弱面(1)上下兩部分樁長的比例關(guān)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，為滑動(dòng)弱面(1)以上樁體的單位樁長阻力，Lu為滑動(dòng)弱面以上樁體的長度，為滑動(dòng)弱面(1)以下樁體的單位樁長阻力，Ld為滑動(dòng)弱面以下樁體的長度。FSA00000178373400011.tif,FSA00000178373400012.tif,FSA00000178373400013.tif,FSA00000178373400014.tif,FSA00000178373400015.tif,FSA00000178373400016.tif,FSA00000178373400017.tif,FSA00000178373400019.tif,FSA000001783734000110.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法， 其特征在于所述樁體(2)底端位于滑動(dòng)弱面(1)以下、穩(wěn)定巖土層以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方 法，其特征在于所述樁體(2)的直徑D為60 80cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方 法，其特征在于所述樁體(2)內(nèi)按抗彎構(gòu)件進(jìn)行配筋，其中縱向鋼筋(3)的數(shù)量大于等于 6根，直徑大于等于12mm，所述縱向鋼筋(3)外圍每隔2m設(shè)一道加勁箍(4)，該加勁箍的直 徑大于等于6mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)的淺埋式柔性抗滑樁的設(shè)計(jì)方法，使抗滑樁能夠提供邊坡穩(wěn)定所需的阻滑力，減小對邊坡的擾動(dòng)，保證邊坡整體穩(wěn)定，節(jié)省工程投資，加快施工進(jìn)度。解決該問題的技術(shù)方案是首先根據(jù)以下公式分別計(jì)算滑動(dòng)弱面上下兩部分單位樁長的阻力然后根據(jù)以下公式計(jì)算分別位于滑動(dòng)弱面上下兩部分樁長的比例關(guān)系本發(fā)明主要用于深厚覆蓋層邊坡支護(hù)工程。
文檔編號E02D5/22GK101881025SQ20101022123
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者劉伯鯤, 葉建群, 季楊丹, 張亦軍, 張帥, 涂祝明, 章為民, 鄭再新, 高練 申請人:中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院