大截面矩形人工挖孔抗滑桩护壁计算探讨

赖国泉;邵伟伟;李奋

【摘 要】以朗肯主动土压力理论及土拱效应为依据,结合某滑坡大截面抗滑桩护壁的设计,探讨了传统的构造配筋设计抗滑桩护壁不能适应截面大、桩长较长的抗滑桩.必须依据动态设计的理念,根据理论计算结合现场实际地层状况,对护壁的结构形式作出调整,以达到安全防护的要求. 【期刊名称】《甘肃科技》 【年(卷),期】2013(029)005 【总页数】3页(P115-116,122) 【关键词】抗滑桩护壁;土压力;动态设计 【作 者】赖国泉;邵伟伟;李奋

【作者单位】中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州730000 【正文语种】中 文 【中图分类】U416

人工挖孔矩形截面抗滑桩自1967年在沙北滑坡和甘洛2号滑坡上应用成功以来，由于其抗滑能力大、设桩位置灵活等特点，在滑坡防治工程中广泛应用［1］。由于抗滑桩施工都是在地下作业，施工安全问题显得尤为重要，通常都需要设置护壁后，再进行桩坑开挖。一般情况下，抗滑桩截面较小，护壁结构基本上按构造配筋

即可，但随着大截面抗滑桩的普遍使用，抗滑桩护壁只按构造配筋已经不能满足安全防护的需要，通过某大型滑坡治理中抗滑桩护壁的设计，摸索一套大截面抗滑桩护壁设计的切实可行的方法。 1 工程概况

大坪滑坡位于重庆市奉节县境内，如图1所示。隧道从其中前部与滑动方向呈45°斜交通过，中后部为省道S201线。滑坡平面上呈簸箕状，分为前后两级。前级分为东西两块。整个滑坡宽约365m，垂直线路长约480m。由于滑坡规模巨大，采取了抗滑桩支挡与排水相结合的方式进行治理。 图1 大坪滑坡地点全貌

大坪滑坡治理工程分应急治理工程、一期工程与二期工程，共计实施92根抗滑桩，桩截面为2m×2.6m、2.2m ×3.4m、2.4m ×3.5m、3m ×4m，桩长20～51m不等，部分抗滑桩由于为埋入式抗滑桩，最大开挖深度达71m。 2 护壁设计

由于该滑坡抗滑桩桩截面大，开挖深度最大至71m，国内尚属罕见，护壁结构按构造配筋满足不了工程安全防护的要求。目前对于护壁结构的计算国内尚未统一的计算模式，本次护壁设计贯彻动态设计的理念，计算方法参考相关学术文献［2－3］，分为土压力计算、结构内力计算及结构配筋计算3个部分。 2.1 土压力计算

一般的工程地质条件下，护壁的侧压力随着深度的增加而增加，但增加到一定的深度后基本接近常数。按照土拱理论，当护壁的底部至地表的距离H＞2h1，挖孔桩护壁侧压力为一常数。 图2 土拱形成示意

由于成孔后，成孔不一定十分规则，加上护壁不是永久性结构，护壁在平面外刚度小，按静止土压力过于保守，出于这种考虑，土压力按主动土压力考虑，即:

H＜2h1时，此时没有形成土拱

当H＞2h1，此时已认为形成土拱。

注:桩长边长度的一半，a1:土拱长边长度的一半;h:每节护壁的高度;fk:土层或岩层的坚固系数，一般土层取fk≈tgψ;岩层取fk=f/100，f为岩石的单轴抗压强度;ψ:为开挖土层的内摩擦角。 2.2 护壁结构内力计算

矩形护壁结构受侧向压力如图3所示。 图3 护壁结构内力及荷载分布

从受力均匀，合理利用材料设计出发，宜将护壁结构设计成节点嵌固的水平框架，由力学知识可知，节点的弯矩为:

式中:i1、i2为两方向的线刚度。

考虑节点施工时的不利因素，在计算板跨中弯矩时，宜将节点弯矩乘以折减系数0.8，即:

2.3 该滑坡护壁设计

以大坪滑坡3m×4m截面抗滑桩为例，考虑最不利因素，基本参数按表1取值。 通过式(1)及(2)计算主动土压力，然后换算成线荷载q取值114.28kN/m。通过式(4)计算长边跨中弯矩为161.66kN/m。典型的护壁结构按图4结构形式配筋:通过力学计算结构承担弯矩Mu为228.36kN/m。远远大于护壁长边由于侧压力产生的弯矩值。完全满足力学要求。 表1 基本计算参数?

图4 护壁配筋

传统护壁设计一般取护壁厚度25cm，单层配筋，对于大截面，桩身较长的滑坡已完全不能适应安全防护的要求，但护壁厚度取50cm，势必增加桩坑开挖量，开挖截面也相应增大。依照动态设计的理念，本次护壁设计按不同的桩长，不同的地层设计不同的护壁结构形式。具体按表2原则进行设计。 表2 护壁结构形式? 3 结论

1)对于大截面抗滑桩，护壁只按构造配筋已经不能满足安全防护，必须依据力学计算，结合现场实际地层状况，加强护壁设计。

2)依据动态设计的理念，根据现场实际对护壁的配筋等作出调整，才能完全的完成大截面深桩的开挖。 参考文献:

【相关文献】

［1］ 王恭先.滑坡学与滑坡防治技术文集［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［2］ 王新义，杨成斌.人工挖孔桩护壁的设计方法［J］.工程与建设，2010，24(3):360-363. ［3］ 岳进.人工挖孔桩护壁设计［J］.岳阳师范学院学报，2002，15(4):75-78.