第7卷1996年3第1期月中国地质灾害与防治学报〕GICALHAZARDANDCONTROLTHECHINESEJOURNALOFGEOL《Vl7M弋;抗滑桩结构的力学分析和应用研究马辉序小平(铁道部科学研究院西北分院)提要滑桩抗滑桩是滑坡整治工程设计中的主要技术措施之一本文通过对抗滑桩的力学性质和受力状态进行客观分析和评价提出两种新型抗滑桩结构及其实践应用的可行性即变截面抗滑桩和推力传递抗特别是推力传递抗滑桩技术力学分析可以节省钢材80%以上从而大大地降低了抗滑工程造价并且从根本上改变了传统的抗滑桩的力学性质和桩身受力状态值得深入研究推广和应用关祖词抗滑桩变截面桩、传递桩一前吧二口在常用的滑坡抗滑整治工程抗滑结构中主要有抗滑挡墙支撑渗沟和抗滑桩等其中抗滑挡墙和支撑渗沟主要是依靠其结构自身重量产生摩阻力来抵抗滑坡推力所以抗滑挡墙和支撑渗沟一般烤工数量巨大而且施工也相当困难为了充分发挥抗滑结构物的材料强度抗滑桩的问世是滑坡整治工程的一大进步抗滑桩与抗滑挡墙和支撑渗沟相比具有烤工量少施工扰动破坏小施工安全可靠布置灵活便利适应性强等特点并且由于其桩身截面大可埋入深度长结构受力比较合理可以抵抗巨大的滑坡推力从而在滑坡整治工程实践中得到了广泛的应用和发展六十年代初期在宝成线史家坝四号隧道滑坡和川黔线楚米铺滑坡的整治工程中抗滑桩已具雏形其后挖孔抗滑桩首次成功地用于成昆线沙北滑坡的整治经过三十多年的生产实践桩身断面发展到最大3最长465x7om’桩身长度7m(赵家塘滑坡)抗滑桩常用于一些大中型滑坡变形体的整治工程抗滑桩在坡体病害整治工程中发挥了主要的和决定性的作用创造了极大的经济效益和社会效益二普通抗滑桩锚固到滑面以下、抗滑桩结构力学分析其力学原理是将滑坡滑体的下滑推力从而稳定和平衡坡体又称锚固桩经过桩身结构承力即滑床之中达到整治滑坡病害的目的在多年的滑坡整治工程实践过程中1通过力学计算:模型试验以及现场测试表明普通抗滑桩的桩身结构存在如下三个方面的问题和局限求由于桩侧岩土侧向容许应力的由于滑坡推力巨大不得不扩大截面或增加桩长以满足强度设计要2抗滑桩常需较多的钢材给钢筋受力布置及混凝土浇灌捣固带来困难一34从而使抗滑桩的普遍推广应用受到一3由于抗滑桩因桩身长度过大带来施工困难和技术问题在工程实践过程中日益突出企一伙图1抗滑桩结构示意图oFig1)Sketehfant.icslidingpile.d变截面桩)struerure。锚固桩.b)锚索桩)传递桩进入八十年代以来治工程新型结构而问世随着预应力锚固技术的发展预应力锚索抗滑桩作为一种滑坡整它通过在抗滑桩顶部附近位置与水平方向成一定角度并可施加强大预应力的锚索从而改变普通抗滑桩(锚固桩)的悬臂式受力状态为近拟于一端铰支而另一端为弹性嵌固的受力状态能够较好地减少桩身内力桩身截面和埋置深度然而由于施工技术和适用条件的尚无法取代普通抗滑桩的地位和作用并且从桩身受力性质方面尚无法从根本上解决问题为了改进和完善普通抗滑桩的实用缺点和局限少锚固段的长度作者建议采用变截面抗滑桩技术即在侧向容许应力不足的桩段进行桩身截面局位扩大处理以改善桩身受力状态有效地减达到经济实用的目的另外为了从根本上改变抗滑桩的力学性质和受力状态作者建设性地提出了一种新型的抗滑支挡技术即推力传递桩(简称传递桩)传递桩技术的基本思想是采用两排或两排以上的短小少筋混凝土或素混凝土桩结构将滑坡滑体的下滑推力经桩结构承力传递到前方适当的稳定地层之中主要通过桩前被动抗力来平衡坡体和稳定滑坡它改变了锚固承力状态为传递承力状态三、变截面桩的可行性分析变截面桩的桩身结构力学分析与计算与普通抗滑桩(锚固桩)基本相同只需在其计算模式中考虑桩截面变化因素即可下面就某滑坡断面对锚固桩和变截面桩进行可行性对比计算与分析0%减少污工量3可见变截面桩可较锚固桩减少锚固段桩长30%降低桩身弯矩10%节省钢材20%以上一35一lO沪O护切干竺味试图2Fig锚固桩和变截面桩力学计算示惫图leu2MeehaniealealationsketehofanehorpileandalterseerionpileQ()M(tm)一800一600一400一200旦500100015002000250030003500曰H口国d日(日口国卜工)()PU心PU丫卜一BIAN图3FigBIAN锚固桩和变截面桩桩身剪力bre弯矩对比图n3Contrastanetweenshaealandbetdingmpileomentofhopileandlterseeion四传递桩的可行性分析由于传递桩从根本上改变了锚固桩的力学性质和受力状态锚固桩均有不同设计其设计原则和计算模式与后排桩桩底标高尚可优化传递桩一般可分为前后两排桩后排桩或称上排桩的桩顶同样是以保证:不越顶剪出为原则缩短桩长36而其桩底则是设在滑面处(值得注意的是但因其桩土相互作用及其破坏机制复杂有待借助于模型试验和现场测一一试完善设计计算方法进行优化设计)以全部桩体随滑坡滑体的下滑推力向前传递而前排桩或称下排桩的桩位布置则由静力平衡控制满足抗滑力大于下滑力的原则同时尚应进行越顶检算(一般以满足自锁稳定为原则)下面亦就某一滑坡断面对锚固桩和传递桩进行可行性对比计算与分析q.2613/口口卜二些口亘口可讨十一竺监动图4Fig锚固桩和传递桩力学计算示意图u4Meehaniealealelarionsketehofanehorpileandrransmitringpile结果表明身剪力40%传递桩较之锚固桩在混凝土场工量基本保持不变的情况下可以减少桩减少桩身弯矩80%节省钢材80%以上、大幅度地降低整治工程造价五结论本文在分析抗滑桩结构的受力性质和工作状态的基础上为了补充和完善桩结构抗滑技术提出了变截面抗滑桩和推力传递抗滑桩两种新型的桩结构抗滑技术通过与普通抗滑桩(锚固桩)进行力学对比分析与计算结果表明:变截面桩较之锚固桩可以减少锚固段桩长30%0%降低桩身弯矩1减少污工量30%节省钢材20%以上传递桩较之锚固桩在混凝土污工量基本保持不变的情况下省钢材80%以上可以减少桩身剪力40写减少桩身弯矩80%节大幅度地降低整治工程造价一般地变截面抗滑桩比较适合于悬臂抗滑的场合大型这样对桩坑的施工几乎没有什么影响且更为安全可靠而推力传递抗滑桩则对如果使用钻孔桩群和钢纤维混凝土技术则更为经深层反翅剪出型滑坡尤为适用:济便捷值得指出的是抗滑的思想在本文中与锚固抗滑概念相对应推力传递抗滑桩着重强调传递结合具体工程实践的实际情况尚可采用反压顶推加固甚或是换填等技术方法在一定的现场工点条件下变截面抗滑桩和推力传递抗滑桩均具有一定的使用价值和较好的应用前景特此提出与有关专家和学者进行探讨和交流一37一Q()M(m)气飞气气气飞。飞飞飞气飞\\。飞气飞飞飞一Owe-~叫口ew一一一一一一一一101003山l工)任l5(日口国卜留)l52020252530令PU。TUll30代》PUl查TUl35035TU12。TUIZ图5Fig锚固桩和传递桩桩身剪力traanes弯矩对比图n5Contborerweenshearandbedingmomenrofhpileandtransmirringpile参〔l〕〔2〕考文献铁道部科学研究院西北研究所铁道部第一勘测设计院滑坡防治中国铁道出版社1977年铁道工程设计技术手册中国铁道出版社1992年MECHANICALANALYSISANDAPPLIEDRESEARCHONANTISLIDEPILESTRUCTUREMaH(Northwesu一iinaLiaAcsaoXiaoPingtBarnehhCdef呷oRailw卿nScieces)AbtraCtetAntislidesepilePrae15oneanveofmexainrre。hniealmhodsinhanthedarsresigningaofreontrollingprioiene。tforlandslidenatieedPeieneeinmInoret30yemdeeleaorsthatantteslidepilewohadbeppliedtaneddesloPedwildly(alteanthePresentsanPaPeauthpresendtrwskinds5ofoanislidpileriontrueturesanarseetionpiletingndtransanmittingpiles)eanandheirpolideibilitypeeefapplieatransbylysingeandevarelutameehiealoharaeteroeftispileesiallyeemittingpileharaetersavemoeaha80peereentfsteeslandhangethoroughlytthmohaniealeofantislidanpileaswllasthelyastresstateofpilebody50hiskindfpile15wororthiresearehingdpplingimproveKeywds:antslidepilemeehaniealanalysislterseerionpiletransmitringpile一38一
