滑坡治理中的抗滑桩设计.doc

滑坡治理中的抗滑桩设计
佴磊1，马丽英2，冷曦晨3，于清杨1
(1.吉林大学建设工程学院,吉林长春130026；2.大连铁道学院,辽宁大连116000；3.吉林省交通厅,吉林长春130021)
摘要：抗滑桂因其具有抗滑能力强，适用务件广泛，对滑坡的根治性能好等突出优点而被广泛地应用于滑坡治理中。但由于以隹“表格”计算方式的限制，在其设计应用中存在一些不尽如人煮的地方。对滑坡治理中抗滑桩的应用、桩身形变、内力、钢筋混凝土桩的结构设计进行分析，给出了不同地基系数务件下的桩内力表达式、不同位移及转角迫界条件下桩身变形，以及钢筋混凝土桩的结构形式。墙制了从滑坡推力计算至桩结构设计的垒套应用程序，从而使抗滑桩的分析快捷、准确、实用性更强．
关键词：抗滑柱；滑坡；内力与变形
中田分类号：P642.2文献标识码：A
长期以来，抗滑桩作为一种支挡抗滑结构物而广泛应用于滑坡及边坡的稳定性治理中。在国内外自20世纪60年代中较成功地开始使用抗滑桩以来，至今已有30余年的历史。在60年代中至70年代末近10年的时间里，国内抗滑桩较多她应用于铁路部门的滑坡治理中，并取得了良好的结果[1,2]。早期的抗滑桩的设计主要参照桩基的设计推导演变而来，70年代末以来国内外许多研究者对抗滑桩的设计理论、方法和参数进行了广泛的研究，并结合实际工程进行了现场测试，使得抗滑桩设计理论自80年代初以来已较为完善[2，3]。但由于70年代末及80年代初计算工具的局限性，抗滑桩设计的过程手段主要采用了查表法确定计算中的一系列系数，并进而计算桩内力的方法。随着计算机技术的发展，这种分析方法已不能很好地适应现代高速发展的国民经济建设的需要，因而利用计算机技术实现抗滑桩设计中滑坡评价、参数调整、推力计算、抗滑桩内力分析、抗滑桩结构设计、施工图绘制等系统工程已成为迫切需要。结合这一需要，本文进行了抗滑桩分析中这一系列评价的“自动化”实现，为抗滑桩的设计提供了一种准确、快速、简便、可动态调整的分析方法及评价软件。
l抗滑桩的类型
抗滑桩按施工方法可分为：打人桩、钻孔桩和挖孔桩；按材料可分为：木桩、钢桩和钢筋混凝土桩；按桩的截面形状可分为圆形桩，管形桩和矩形桩等；按桩与周围岩土的相对刚度分为刚性桩和弹性桩；按结构型式可分为排式单桩、承台式桩和排架桩。抗滑桩的抗滑作用主要是利用稳定地层的锚固作用和被动抗力来平衡滑坡推力。与其它抗滑工程如抗滑挡墙、锚杆等相比，其具有抗滑能力强、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便，并能进一步核实地质条件等突出优点。由于抗滑桩在治理滑坡及维护边坡稳定上的突出优点，使抗滑桩广泛应用于矿山边坡、铁路、公路滑坡、工业与民用建筑基坑支护、港口等边坡工程中。且抗滑桩的单桩截面已达3．5*7.0m，单桩的长度已超过50m。在滑坡治理及边坡工程中，针对不同工程地质条件．采用不同类型的抗滑桩进行边坡加固与滑坡治理取得了大量成功的经验，随着国民经济建设速度的加快．其应用前景将更加广阔。
2抗滑桩变形及内力分析
2.1滑动面以上抗滑桩的位移及内力分析
对于滑动面以上抗滑桩的位移及内力分析主要作为悬臂梁求解。当其分别受均布荷载及线性荷载时，由变形微分方程式
,
并考虑在滑动面处其转角及位移边界条件分别为øA及xA。可求得均布荷载下抗滑桩滑面以上部分的位移及转角方程为

线性分布荷载下抗滑桩滑面以上部分的转角及位移为

2.2滑动面以下抗滑桩的内力及变形分析
抗滑桩位于滑动面以下部分主要为地基梁，采用地基梁理论确定其变形及内力。当受均布荷载及线性荷载时分别讨论如下：
(1)当受均布荷载作用时(k法)，桩顶受水平荷载时抗滑桩挠曲微分方程为[3]

其中：xKBp为地基作用于桩上的水平抗力，。引入变形系数，即,上式可写为
解上述微分方程，得到滑动面以下桩身任一截面的变位和内力的计算公式：

。
其中：
当桩底为自由端时，Mb=0，Qb=0，可得

(2)当受线性分布荷载作用时(m法)，桩的挠曲微分方程为。
结合边界条件解该方程可得

式中：、、、分别为锚固段桩身任一截面位移(m)，转角(弧度)．弯矩(MN·m)．剪力(MN)；、、、分别为滑动面处桩的位移，转角，弯矩(MN·m)，剪力(MN)；Aj、Bj、Cj、Dj分别为随桩的换算深度而异的“m”法影响函数值；E为混凝土的弹性模量，MPa；I为桩的截面惯性矩．m4；为桩的变形系数，m-1。
，当j=0时，取
，当j=0时，取
，当j=0时，取
，当j=0时，取
上述公式中规定：若K为正整数，则（-K）！=。为保证计算精度,各式中应取m为≥4的的正整数。
当桩底为自由端时，有

3抗滑桩设计实例
利用所编制的抗滑桩内力、变形分析与制图程序，对延吉至图们高速公路中里滑坡抗滑桩进行了设计。确定了该抗滑桩的变形、弯矩、剪力及桩与周