小直径钢管排桩支挡结构

谢谢！
迹象。自2009 年通车至今，小直径钢管桩 处治的滑坡路段整体稳定，运营良好。
致谢
• 本讲稿内容来源为： • 孙毅，向波等. 小直径钢管排桩支挡结构抗 滑机理及工程应用. 路基工程，2012（3）： 57-60. • 基金项目: 四川交通科技计划项目( 2007A15 － 2) • 作者简介: 孙毅 ，工程师，主要从事高速公 路工程建设工作。
• 3.2 锚固深度
• 对承受拉力的钢管桩，依据锚固段桩体极 限抗拔力不小于各单桩桩身的最大拉力Nmax， 可按下式确定锚固深度h，从而确定桩长L。
• 式中 d 为钻孔直径；［τ］ 为水泥砂浆体与 岩土体间的容许抗剪应力。
• 3. 3 桩间距和排间距 • 根据有限元计算分析，桩间距B 与桩径d 之 比( B/d) 与边坡安全系数呈现幂函数关系。 结合工程实践经验，建议此类排桩结构B/d 控制在6 ～ 12 之间。 • 对于块碎石土为主，土体抗剪强度较高的 滑( 边) 坡，可取大值； 含水量高，土体抗 剪强度低的坡体，建议取低值。
• 4.3 施工工艺 • （1）钻孔及钢管桩内灌注M30 水泥砂浆。 水泥砂浆采用细砂，砂的最大粒径为2 mm， 砂浆配比为1∶ 0. 5∶ 0. 5。 • （2）为增强砂浆抗裂防渗功能，保证钢管 外防腐保护层厚度，水泥砂浆中加入砂浆 抗裂抗渗聚丙烯纤维，用量为0. 9 kg /m3。
• ( 3) 注浆。灌浆压力0. 2 ～ 0. 3 MPa。清孔 后，放入钢管，将注浆管伸入桩的中下部， 设置止浆塞后即开始注浆，待孔外浮渣充 分翻至孔口后，取掉止浆塞开始管内注浆， 浮渣完全翻出管顶后，可停止注浆。灌浆 完毕前，应保持稳压注浆一段时间，以确 保浆体密实、管外保护层可靠、浆体向土 体裂隙内有效渗入。
• 3. 4 连系梁设计 • 桩顶联系梁可将钢管桩连接为一个整体， 使其发挥出结构的整体工作性，以有效协 调不均匀荷载，并限制结构的桩顶位移。 联系梁的设计应尽可能保证刚度足够大， 体现"强梁弱桩"，增强传递荷载和协调能力。 连系梁一般采用钢筋混凝土梁或板，其结 构设计、构造尺寸应满足钢筋混凝土梁板 设计要求。建议联系梁的高、宽取3 ～ 4 d， 钢管桩嵌入联系梁的深度不应小于2 d。
排桩前滑体的抗力、系梁传递作用力。
• 2.2 抗滑机理 • 小直径钢管桩桩土复合体的抗滑机制主要 表现在两个方面： • 注浆加固的作用
• 桩－岩土体复合结构的共同抗滑作用
• 2. 2. 1 注浆加固的作用 • ① 滑坡体尤其是滑带附近，由于滑动变形 作用，其软弱带、裂隙极为发育。在高压 注浆作用下，水泥砂浆沿裂隙、滑带土层 扩散，形成水泥土，提高了滑面的抗剪能 力。 • ② 同时，浆液将渗透至滑体及滑面下岩土 层，在浆液填充、挤密作用下，使得岩土 体密度增大，孔隙减小，岩土体形成一个 树枝网状结构加固复合体，提高滑( 边) 坡 的稳定性。
• 通过实测滑坡主轴断面进行参数反算，滑 体容重采用γ = 20. 5 kN/m3，得出滑带土抗 剪强度参数为φ = 9. 3，c = 12. 44 kPa。 • 按照天然工况及暴雨工况计算，分别得出 滑坡推力见表1。
设计滑坡推力按最不利工况取403. 8 kN/m
• 结合场地条件，钢管桩排距1. 6 m，桩间距 1. 5m，桩长9. 0 m，两排梅花形布置，桩顶 采用40 cm × 40 cm的C25 混凝土梁联系。钢 管型号为127. 00 mm × 5. 75 mm。 • 结构布置图如下。
• ( 4) 钢管桩水泥砂浆固化后，在原地面开挖 • 40 cm × 40 cm 沟槽作为联系梁的模板，进 行连系梁的施工，每30 ～ 50 m 设置一道伸 缩缝。
• 4. 4 处治效果
• 该工点实施小直径钢管桩处治后，滑坡变
形迅即收敛停止。2007 年11 月处治完成后
的路堤段作为预制梁场，亦未见开裂变形
载或地基加固工程。
• 小直径钢管桩竖向承载能力强、经济环保、 场地适应性好、桩位布置灵活、对岩土体 扰动小、支挡能力强等优点，近年来广泛 应用于滑坡应急抢险工程，实际应用中，
多采用两排或数排布置，以提高抗滑支挡
能力。
2 作用机制
• 2.1 受力体系
• 排桩作为支挡结构，实质为桩－岩土体复 合结构承受滑坡推力，桩间的相互作用力 为结构体系内力。 • 复合结构承受外力为第n 排桩的桩后滑坡推 力、第1排桩的桩前滑体抗力、滑面处滑坡
• 2. 2. 2桩－岩土体复合结构的共同抗滑作用 • 桩土复合结构中钢管桩为结构体系的骨架， 利用其优良的抗剪、抗拉、抗压性能，可
较好地约束桩间岩土体。良好的约束作用
使桩间岩土体强度得到了较大提高，更重
要的是，桩土复合结构作为"类抗滑桩"共同
抵御滑坡推力。
• 2. 3 破坏模式 • 由离心试验结果发现，排桩结构发生了变 形，见图3。
4Leabharlann Baidu工程实例
• 4. 1 滑坡概况 • 广元至巴中高速公路K78 + 230 ～ + 400 段滑 坡，属红层区典型工程滑坡，路堤填筑至 近路床标高时，在降雨作用下发生下滑失 稳，致路中心拉裂呈陡坎，前缘农田鼓胀， 临近民房开裂。
• 4. 2 钢管桩治理方案
• 为快速治理滑坡，防止路堤变形加剧，采 用小直径钢管排桩进行滑坡处治。
• 因此：
• 此类结构的主要破坏模式为锚固段抗拔力 不够导致拔出； • 受压构件桩身接管不牢发生弯剪破坏或受 压桩体产生压杆失稳。
3 结构设计技术要点
• 3. 1 桩身材料及桩排数确定
• 首先按照钢管材料屈服强度和截面极限抗 剪强度计算单桩极限弯矩和最大剪力，并 初步选定桩径、壁厚；按照排桩复合结构 进行极限承载力计算，由此确定选用桩排 数量。一般情况，滑坡推力T≤400 kN/m， 可选用两排桩；400 kN ＜ T≤700 kN，选用 三排桩；T ＞ 700 kN 时，建议采用抗滑桩 或大直径钢管桩。
小直径钢管排桩支挡结构的 抗滑机理及工程应用
高恒潮 B3
主要内容
• 简要介绍
• 作用机理
• 结构设计 • 工程实例
1 简要介绍
• 小直径钢管桩：小直径钢管桩是微型桩的一种，直径一般
小于300 mm，采用钻机成孔后下入钢管，再于钢管内压 力注浆成桩。 小直径钢管桩
排桩
小直径钢管排桩支挡结构
• 小直径钢管桩最初主要应用于建筑竖向承
与滑床间作用力。
• 各桩受力情况: • ①第n 排桩，作用力为桩后滑坡推力、桩前 滑体抗力、连系梁传递作用力； • ②第i排桩，承受经第i 排桩和第i + 1 排桩间
滑体传递而来的第i + 1 排桩的桩前滑体抗力
的反作用力( 第i + 1排桩变形引起) 、第i 排
桩和第i + 1 排桩间滑体的剩余下滑力、第i