浅说抗滑桩结构设计流程

由于近来一直有朋友询问抗滑桩的设计流程和关键点，故笔者将抗滑桩设计流程进行一个大概的说明，供大家参考应用。

抗滑桩作为岩土工程坡体重要支挡结构物，其结构设计和计算秉承地质与结构相结合的原则，即抗滑桩结构设计依据桩体所受到的推力与桩周岩土体的性质共同决定的原则。也就是说，如果抗滑桩的设计如果只考虑结构内力，而不考虑到岩土体性质是不合理的。因为抗滑桩的结构设计与岩土体性质息息相关。

其计算流程中的几个关键步骤为：1）滑坡下滑力作用于桩体后部的推力以及桩前的抗力计算；2）桩前地基容许承载力核查；3）桩体推力与抗力的应力分布模型选择与计算；4） 地 基弹性抗力系数的取值 ；5）桩身旋转度、位移和桩体内力计算；6）桩体参数的最终确定等六个方面。

一、 滑坡下滑力作用于桩体后部 的推力以及 桩前的 抗力计算

1、根据滑坡下滑力E计算结果，依据抗滑桩所在滑面的倾角 α ，计算作用于桩身的水平推力   E _X 。

       即 E=**KN/m      E _X =Ecos α =*KN/m

2、依据抗滑桩的受力形式，计算桩前滑面以上的桩前抗力F。其中 抗力 F 应取桩前土压力与滑体抗剪力的最小值。而土压力对于普通抗滑桩一般宜取被动土压力，锚索抗滑桩取主动土压力， 滑体 抗剪力 实为滑体的位于桩前部分的抗滑力。

需要说明的是，如果桩前土体已发生滑移时，桩前抗力就不宜考虑。换句话说，桩前抗力必须是桩前滑体处于稳定状态所得。

被动土压力： E _P = γ h ² tg ² (45 ° Φ /2) =** KN/m     ( 普通抗滑桩 )

主动土压力： Ea = γ h ² tg ² (45 °- Φ /2 ) =**KN/m     ( 锚索抗滑桩 )

抗剪力：滑坡下滑力计算时桩前部分滑体的剩余下滑力的水平向分力E _剩X

注： h-桩前岩土体滑面以上的高度 应根据地形地貌适当折减； Φ 为滑体内摩擦角，而非滑面的内摩擦角。

综上： 桩前抗力 F =min（ E _P 或 Ea 、 E _剩X ）KN/m

二、 桩前地基容许承载力核查

分为基岩与土体两个类别，根据滑体与滑床情况选用

1、 基岩 [σ] = ( 0.15 ～ 0.45 ) ×R

 R — 单轴极限抗压强度 = **KN/m ²  

2、 土质或类土质时，分地面横坡较小或较陡两个类型计算，一般以15度为界

1） 地面坡度较小； 2） 地面坡度较大且小于滑面以下的综合摩擦角

1）[ σ ]=4/cos φ ×[( γ ₁ ×h ₁ γ ₂ ×y)tan φ c]

2） [ σ ]=4×( γ ₁ ×h ₁ γ ₂ ×y)×[(cosi×cosi)×sqr((cosi×cosi)-(cos φ ₀ ×cos φ ₀ ))]/ (cos φ ₀ ×cos φ ₀ ))

注：γ ₁ 滑面以上土体重度 ; γ ₂ 滑面以下土体重度 ; φ滑面以下土体内摩擦角

c 滑面以下土体黏聚力 ;h1 滑面至地面距离 ;y 滑面至计算点距离；i为自然地面坡度； φ ₀ 滑面以下土体综合内摩擦角

三、桩体推力与抗力的应力分布模型选择与计算

1、基本参数准备

桩顶所受弯矩M ₀  =*KN/m， 桩顶所受 剪力 Q ₀  = * KN，桩身锚索合力的水平向分力 P ₀  = *KN ，桩前滑面以上的桩体长度  H _K  =*m ， 桩后滑面以上的桩体长度 H _T  =*m，抗滑桩试算桩长 H =*m，桩身锚索的重心 a=*m ，抗滑桩的试算宽度 b=*m， 桩前滑面以上与锚索重心之间的桩体长度 H _P =H _K –a，抗滑桩间距*m。

2、桩后应力分布

即将滑坡作用于桩的推力依据滑体性质分布于抗滑桩身。其中对于完整、较完整的岩体，可取矩形分布； 对于松散的岩土体，可取三角形分布； 对于密实、较密实的岩土体，可取梯形分布。

3、桩前应力分布

一般同土压力分布，即多为三角形分布，这样做的另一个好处是工程相对安全度较高。

 

  四、 地 基弹性抗力系数的取值

  主要区别岩和土分类进行计算，土层采用m法，岩体采用K法。

需要说明的是，由于在我国，不同的行业的规范地基弹性系数相差较大，故建议依据所属行业的规范进行查取。

在此说明一点，根据多年的工程应用，笔者感到“铁路路基”的 地基弹性系数 取值相对更为合理一些，因为，抗滑桩毕竟是铁路部门研发和进行公式推导的的。当然，大家可以拍砖。

  五、桩身旋转度、位移和桩体内力计算

将以上计算结论和参数代入相关公式进行计算即可。其中抗滑桩的计算结论应明确以下控制性的内容。

1、桩身转角与全桩的位移；2、各部位桩体所作用于桩周岩土体的作用力是否满足桩身的地基 容许 承载力；3、桩身各断面的剪力和弯矩。

六、 桩体参数的最终确定

只有满足以上控制性内容后，才能确定合理的桩间距、桩截面、桩长（分别确定抗滑桩的悬臂段与锚固段）、配筋、桩身锚索的分布与拉力设置等的设计内容。

以上为抗滑桩设计的基本流程，希望能对大家提供有益的参考。