10.2 矩形抗滑桩
10.2.1 设计计算
10.2.1.1 抗滑桩的长边应与滑动方向平行,桩排的连线宜与滑动方向垂直,桩间距宜为5m~10m。
10.2.1.2 桩最小边宽度不宜小于1.25m。
10.2.1.3 作用于抗滑桩的外力,应计算滑坡推力(包括地震地区的地震力)、桩前滑体抗力(滑面以上桩前滑体对桩的反力)和嵌固段岩层的抗力。桩侧摩阻力和黏聚力以及桩身重力和桩底反力可不计算。
10.2.1.4 滑坡推力应根据其边界条件(滑面与周界)和滑带土的强度指标按7.1滑坡稳定性分析的规定,选用相应的推力计算公式计算确定。作用于每根桩上的滑坡推力应按设计的桩间距进行计算。
10.2.1.5 抗滑桩上滑坡推力的分布图形应根据滑体的性质和厚度等因素确定,可采用三角形、梯形或矩形(图3)。
10.2.1.6 滑面以上桩前的滑体抗力,可通过极限平衡时桩前抗滑力或桩前被动土压力确定,设计时选用其中的小值。当桩前滑坡体可能滑动时,不应计其抗力。
10.2.1.7 滑面以上的桩身内力,应根据滑坡推力和桩前滑体抗力计算。滑面以下的桩身变位和内力,应根据滑面处的弯矩、剪力和地基的弹性抗力进行计算。
10.2.1.8 滑面以下的地基系数应根据岩层的性质和深度按下列条件确定:
a) 较完整岩层和硬黏土的地基系数宜为常数K;
b) 硬塑~半干硬砂黏土及碎石类土、风化破碎的岩块,当桩前滑面以上无滑坡体和超载时,地基系数应为三角形分布;当桩前滑面以上有滑坡体和超载时,地基系数应为梯形分布。
10.2.1.9 桩底支撑类型结合地层情况和桩底嵌固深度可采用自由端、铰支端或固定端。
10.2.1.10 抗滑桩锚固深度的计算,应根据地基的横向容许承载力确定,当桩的位移需要控制时,应考虑最大位移不超过容许值。
a) 地层为岩层时,桩的最大横向压应力σmax应小于或等于地基的横向容许承载力。地基的横向容许承载力与岩石单轴抗压极限强度的对应关系参见B.1。当桩为矩形截面时,地基的横向容许承载力可按式(14)计算:
式中:
[σH]——地基的横向容许承载力,单位为千帕(kPa);
KH——在水平方向的换算系数,根据岩石的完整程度、层理或片理产状、层间的胶结物与胶结程度、节理裂隙的密度和充填物可采用0.5~1.0;
η——折减系数,根据岩层的裂隙、风化及软化程度,可采用0.3~0.45;
R——岩石天然单轴抗压极限强度,单位为千帕(kPa)。
b) 当地层为土层或风化成土、砂砾状岩层时,滑面以下深度为h2/3和h2(滑面以下桩长)处的横向压应力应小于或等于地基的横向容许承载力,其计算应符合以下规定:
1) 当地面无横坡或横坡较小时,地基y点的横向容许承载力可按式(15)计算:
式中:
[σH]——地基的横向容许承载力,单位为千帕(kPa);
φ——滑面以下土体的内摩擦角,单位为度(°);
r1——滑面以上土体的重度,单位为千牛每立方米(kN/m3);
h1——设桩处滑面至地面的距离,单位为米(m);
r2——滑面以下土体的重度,单位为千牛每立方米(kN/m3);
y——滑面至嵌固段上计算点的距离,单位为米(m);
c——滑面以下土体的黏聚力,单位为千帕(kPa)。
2) 当地面横坡i较大且i≤φ0时,地基y点的横向容许承载力可按式(16)计算:
式中:
[σH]——地基的横向容许承载力,单位为千帕(kPa);
i——地面横向坡度,单位为度(°);
φ0——滑面以下土体的综合内摩擦角,单位为度(°);
式中其他符号意义同式(15)。
10.2.1.11 矩形抗滑桩的变形系数应符合下列规定。
a) 当嵌固段地基系数为常数K时,桩的变形系数可按式(17)计算:
式中:
β——桩的变形系数,单位为每米(m-1);
K——地基系数,单位为千帕每米(kPa/m),参见B.2;
BP——桩的计算宽度,单位为米(m),即:BP=b+1;
E——桩的钢筋混凝土弹性模量,单位为千帕(kPa),E=0.8Ec,参见GB/T 1499.1、GB/T 1499.2;
I——桩的截面惯性矩,单位为四次方米(m4);
b——矩形桩的设计宽度,单位为米(m);
Ec——混凝土弹性模量,单位为千帕(kPa)。
b) 当嵌固段地基系数为三角形分布时,桩的变形系数可按式(18)计算:
式中:
α——桩的变形系数,单位为每米(m-1);
m——随深度增加的土质地基系数,单位为千帕每平方米(kPa/m2),参见B.3;
式中其他符号意义同式(17)。
c) 嵌固段地基系数为梯形分布时,可将桩分成若干小段,每小段内采用常数分布近似计算。
10.2.1.12 抗滑桩结构可按GB 50010进行设计,永久荷载的分项系数取1.35。抗弯和抗剪设计弯矩和剪力的荷载分项系数取值可按GB 50009、GB 50007和GB 50011的规定及相关行业设计规范的规定采用。
10.2.1.13 抗滑桩桩身按受弯构件设计,当无特殊要求时,可不做裂缝宽度验算。
10.2.2 构造规定
10.2.2.1 桩身混凝土的强度等级不应低于C25,地下水位以下的桩身混凝土的强度等级不应低于C30。
10.2.2.2 当桩周岩土或地下水有侵蚀性时,水泥应符合有关规定,且应满足GB 50010、GB/T 50476混凝土结构耐久性设计的要求。
10.2.2.3 抗滑桩井口应设置锁口,桩井位于土层和风化破碎的岩层时宜设置护壁,一般地区锁口和护壁混凝土强度等级不宜低于C20,其中,在地下水位以下、严寒或软弱地基地段不宜低于C25。一般情况下可按构造配筋,但当桩井土层和风化破碎的岩层深度较大时,应通过计算进行校核。
10.2.2.4 抗滑桩纵向受力钢筋直径不应小于20mm,且净间距不应小于80mm。当用束筋时,每束不宜多于3根。
10.2.2.5 抗滑桩纵向受力钢筋可采用多排设置,但不宜多于三排。
10.2.2.6 最外层钢筋混凝土保护层有护壁时可采用40mm,无护壁时可采用70mm。
10.2.2.7 纵向受力钢筋的截断点应按GB 50010的规定计算。
10.2.2.8 抗滑桩内不宜设置斜筋,可采用调整箍筋的直径、间距和桩身截面尺寸等措施,满足斜截面的抗剪强度。
10.2.2.9 箍筋宜采用封闭式,肢数不宜多于4肢,其直径不宜小于12mm,间距不应大于400mm。
10.2.2.10 抗滑桩的两侧和受压边,应适当配置纵向构造钢筋,其间距不应大于300mm,直径不宜小于12mm。桩的受压边两侧,应配置架立钢筋,其直径不宜小于16mm。当桩身较长时,纵向构造钢筋和架立钢筋的直径应增大。