1.基坑滑桩的类型、加固原理及应用条件
常用的抗滑桩有弹性全埋轨道混凝土圆形桩和钢筋混凝土矩形、方形桩。抗滑桩的类型见表1。
抗滑桩的作用是将桩嵌入稳定的岩体中,使滑体的滑动力一部分由桩承担,另一部分通过桩传递到稳定的岩体中,从而减少下滑体上的滑动力,提高边坡的稳定性。钻孔轨道抗滑桩是利用向孔内灌注混凝土,将桩与岩体粘结在一起,防止滑动体移动。
抗滑桩的应用条件见表2。
表1抗滑桩的类型
(1)滑体剩余滑动力的计算
首先计算潜在滑动体的稳定性,然后计算滑动阻力和滑动力,再用公式1计算滑动体的剩余滑动力,即:
(1)
(2)
式中,En——滑动体的剩余滑动力,104N;
——第I个滑块的剩余滑动力,104N;
——第I个滑块与水平面的夹角,();
-力的传递系数。
(2)桩型和规格的确定及桩的内力计算
根据加固段的地质和施工条件及工程要求确定桩型和规格。桩内力计算方法:一般弹性整桩有悬臂桩法、地基系数法、近似最大剪力法。后一种方法只计算桩的最大剪力P(或最大滑坡推力),更简单但更安全。桩的内力计算公式为:
(3)
(4)
式中p——桩身最大剪力或最大滑坡推力,104N;
——桩材料的容许抗拉强度,×0.1 MPa;
——桩材料的抗拉强度,×0.1 MPa;
L——正负弯曲距离之间的距离,cm;一般L = 50 ~ 75厘米
W——桩的截面模量,cm3;
对于矩形钢筋混凝土桩,
a-矩形的长边;
b-矩形的短边;钢轨抗滑桩的W值见表3。
表3轨道抗滑桩性能
根据加固段的地质质量和加固范围以及选定的桩间距确定。对于轨道桩,使用公式5进行计算。
(5)
(6)
式中n为抗滑桩数量,根;
Q——钢轨弯曲时的剪切强度,×104n;
τ——钢轨的单位剪切强度,×0.1 MPa;
J——钢轨中性轴上的惯性矩,cm4;
B——轨腰宽度,厘米(cm);
S1——钢轨中性轴上的静态力矩。
(4)桩位的确定和布置
一般应位于滑动体的中下部。如果滑动面形状复杂,倾角变化较大,桩应尽可能位于较缓的地段。对于局部单级桩位,宜设在靠近舞台的坡脚;对于整体滑坡,桩位应位于滑体自上而下总高度的2/5或1/3处;综合加固,桩杆联合加固时,桩一般位于舞台上,杆位于斜坡上。桩间距、排距和桩嵌入稳定基岩的深度见表4。
表4桩间距、排距和基岩埋深
桩强度校核是指对桩材料的抗剪强度和作用在桩上的滑体轴向应力的校核。
桩的稳定性验算要求桩周围岩体的强度应保持弹性;但在一定长度的滑体中,桩的最大单位弹性抗力小于桩周围岩体的容许弹性应力。桩身的稳定性(桩下岩体应保持稳定)是指滑面以上桩的总弹性阻力小于桩下岩体的净水平阻力Fn。
桩的强度校核可按公式7和8计算。
> Ex (7)
(8)
式中,S2——为桩材料的截面积,cm2;
Ex——滑体作用在桩上的水平推力,104N;
——滑体作用在桩上的轴向应力,×0.1 MPa;
M——桩在滑动面上的弯矩,×104n·m;
——同前。