悬臂式抗滑桩桩间挡板土压力的计算

３）作用在挡板与微元体间的摩擦力为： Ｔδ＝Ｓτδｄｚ＝２Ｌσｚｔａｎδｄｚ＝２ＫＬσｙｔａｎδｄｚ
４）作用在微元体顶部和底部的合力为： Ａ（σｚ＋ｄσｚ）－Ａσｚ＝Ａｄσｚ
联立式（５）～式（８），可得： Ｓσｚｔａｎφｄｚ＋２Ｌσｚｔａｎδｄｚ＋Ａｄσｚ＝γＡｄｚ
化简式（９），可得： ｄｄσｚｚ＋σｚ（ＳｔａｎφＡ＋２Ｌｔａｎδ）＝γ
摘 要：土拱效应在悬臂式抗滑桩发挥支挡作用时起到关键作用。计算桩间挡板土压力时，需考虑桩后土拱效应，建立相应计算
模型，得到桩间挡板土压力表达式，并分析不同参数变化时桩间挡板土压力的变化。
关键词：土拱效应，桩间挡板，土压力
中图分类号：ＴＵ４７３．１
文献标识码：Ａ
０ 引言
抗滑桩具有良好 的 抗 滑 效 果，被 广 泛 的 应 用 在 边 坡 工 程 中。 根据相邻抗滑桩桩间是否设置挡板，可将悬臂式抗滑桩分为有挡 板悬臂式抗滑桩和无挡板悬臂式抗滑桩。对于有挡板悬臂式抗
第２０４５１卷９年第 １３期月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＪＶａｏｎｌ．． ４５２Ｎ０１ｏ９．３
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文章编号：１００９６８２５（２０１９）０３００６９０３
孔内深层强夯法桩处理地基实例分析
王伟兵
（山西机械化建设集团有限公司，山西 太原 ０３０００９）
（１４）
由式（１４）可知，作用在桩间挡板的土压力随深度是一个变化
的值，且当深度 ｚ趋于无穷大时，桩间挡板土压力为一定值。
３ 参数分析
由于施工过程中 会 遇 到 各 种 各 样 的 工 况，因 此，分 析 各 种 工 况条件下桩间挡板上的土压力至关重要。
收稿日期：２０１８１１１４ 作者简介：路利民（１９９２），男，在读硕士
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第 ４５卷 第 ２０１９年
１３期月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＪＶａｏｎｌ．． ４５２Ｎ０１ｏ９．３
文章编号：１００９６８２５（２０１９）０３００６８０２
悬臂式抗滑桩桩间挡板土压力的计算
路利民
（河北工程大学土木工程学院，河北 邯郸 ０５６０３８）
身，而拱圈内的土体则由挡板承担。假定土拱效应沿桩长不发生
改变，则可建立如图 ２所示计算模型。
取图 ２所示微元体进行分析，对此微元体进行静力平衡分析：
１）微元体重力为：
ｄＷ＝γＡｄｚ
（５）
其中，Ａ为抛物线与桩间挡板间的面积。
２）作用在微元体侧面（即土拱体侧面）的摩擦力为：
Ｔφ ＝Ｓτφｄｚ＝Ｓσｚｔａｎφｄｚ＝ＫＳσｙｔａｎφｄｚ
之处在于：是先成孔再通过孔道将强夯引入到地基深处，采用特 深度深、综合效果好、施工工艺相对简单、对周围坏境影响相对较
异型重锤对孔内的填料自下而上分层进行孔内深层强夯法作业， 小，目前在西南地区民航机场建设中也已在多个机场广泛使用。
对较小，可为类似工程提供施工经验。
关键词：孔内深层强夯法桩，地基处理，桩长，设计要求
中图分类号：ＴＵ７５３
文献标识码：Ａ
孔内深层强夯法桩，是一种在原有强夯技术基础上发展起来 高的动能采用特异重锤在孔内深层进行冲砸挤压，最终的结果使
的地基处理技术。孔内深层强夯法桩与其他地基处理技术不同 填料在强力的推动下向孔底和孔周挤压形成桩体。该方法处理
令：ｍ＝Ｓｔａｎφ＋Ａ２Ｌｔａｎδ。 则，式（１０）可化简为：
ｄｄσｚｚ＋ｍσｚ＝γ 式（１１）通解为：
（７） （８） （９） （１０）
（１１）
σｚ＝ｅ－ｍｚ（ｍγｅｍｚ＋Ｃ）
（１２）
因当 ｚ＝０时，σｚ＝０，则：Ｃ＝－ｍγ，因此：
σｚ＝ｅ－ｍｚ（ｍγｅｍｚ－ｍγ）
（１３）
又因，σｙ＝Ｋσｚ，则： σｙ＝Ｋｅ－ｍｚ（ｍγｅｍｚ－ｍγ）
（６）
其中，Ｓ为抛物线的弧长；Ｋ为土体侧向压力系数，可取 Ｋ＝ ｔａｎ２（４５°－φ／２）；σｚ为深度 ｚ处土体的竖向压力；σｙ为作用在桩 间挡板上的土压力。
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由于悬臂式抗滑桩自身刚度较周围土体刚度大很多，桩身的
水平位移也很小，因此，当桩后土体压力传递至桩身时，抗滑桩会
阻止土体位移，并 迫 使 桩 后 一 定 范 围 内 的 土 颗 粒 之 间 不 断 楔 紧，
形成具有一定强度和厚度的土拱，抗滑桩桩后大部分土体压力通
过传递至桩身。简而言之，抗滑桩桩后土拱的形成过程是桩后土
ｔａｎθ＝ｔａｎ（４５°－φ／２）＝ｙ′｜ｘ＝－０），可求得抛物线方程为：
ｙ＝－ｔａｎ（４５°－φ／２）ｘ２ ＋Ｌｔａｎ（４５°－φ／２）
２Ｌ
２
（４）
２ 抗滑桩桩间挡板土压力计算
由于抗滑桩桩后存在土拱效应，当桩间土处于极限平衡状态
时，可假定土 拱 拱 圈 后 的 滑 坡 推 力 由 土 拱 拱 圈 传 递 至 抗 滑 桩 桩
滑桩，当桩间挡板 具 有 一 定 柔 度 时，桩 后 土 拱 效 应 可 以 得 到 有 效 的发挥，则作用在桩间挡 板 上 的 土 压 力 较 经 典 理 论 （不 考 虑 桩 后 土拱效应）得到的土压力值要小［１，２］。因此，在计算桩间挡板土压 力值时，需考虑桩后土拱效应，避免资金浪费。
１ 土拱效应理论
摘 要：结合工程实例，简述了在民航机场领域孔内深层强夯桩法处理地基的设计，介绍了孔内深层强夯法桩的施工与检测，并简
要进行了经济分析，工程实践证明，该孔内深层强夯法桩处理地基具有强力的挤密、置换作用，桩体同时具备竖向排水通道，有利
于地基土排水固结。处理单位面积的价格比碎石桩便宜，该方法处理深度深、综合效果好、施工工艺相对简单、对周围坏境影响相
体应力重新分布的过程。又因这一过程是自发形成的，则土拱形
状必为合理拱轴线，本文假定土拱形状为抛物线形，如图 １所示。
设抛物线方程为：
ｙ＝ａｘ２ ＋ｂ
（１）
则：
ｙ′＝２ａｘ
（２）
由 ＭｏｈｒＣｏｕｌｏｍｂ准则可知，若桩后土体处于极限平衡状态，
土拱体也处于极限平衡状态。此时土拱体拱脚处所受力最大，大
主应力 σ１ 的方向与拱轴线在拱脚处的切线方向一致，与 ｘ轴的 夹角为 θ，θ＝４５°－φ／２即：