抗滑桩设计

成都理工大学环境与土木工程学院

李家坪滑坡抗滑桩

课程设计

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2012-6-28

李家坪滑坡治理工程抗滑桩设计

一、前言

李家坪滑坡(下滑体) 位于开县丰乐镇。该滑坡属巨型土质滑坡，滑坡范围及周围有大量居民，滑坡后部有云开公路通过。三峡工程蓄水至175m 后，滑坡前缘将被淹没，稳定性计算及分析表明，滑坡虽可维持基本稳定，但安全储备不足，因此，开展该滑坡治理是非常必要的。

二、设计资料及设计要求

（一）设计资料

1、自然地理及地质背景

李家坪滑坡(下滑体) 位于开县丰乐镇境内，（长江支流）小江的支流—彭溪河左岸。

滑坡所在地区属亚热带季风气候区，春早、夏热、秋雨绵，冬暖而多雾，无霜期长，气候温暖湿润，雨量充沛。年降雨量1149.3~1213.5mm，其中5~9 月降雨量占全年降雨量的 70%，冬季（12 月至次年 2 月）降雨量最少，仅占全年降雨量的 4.2%，该区地处大巴山迎风面，常形成雨量中心单，日最大雨量 220.5 mm(1982 年7 月 11 日)，三日最大雨量 357.7mm。

滑坡地处剥蚀、侵蚀低山沟谷地貌区。高程 170 m 以下为彭溪河河谷阶地，地势平缓；170m以上为低山斜坡地貌，下部较陡，坡度一般为 10°～20°；中部较平缓，后部稍陡，一般大于坡度 15°，斜坡上发育三条横向冲沟，自西向东依次为齐家沟、无名沟、邹家沟。李家坪滑坡即位于齐家沟与邹家沟之间。

滑坡所在地区主要出露第四系残坡积（Q4el dl+）、冲洪积物

）砂质（Q4al pl+）。局部（如冲沟沟底）出露侏罗系上沙溪庙组（J

2S

泥岩、砂岩，岩层产状近于水平。

滑坡所在地区地下水主要为松散介质孔隙水、基岩裂隙水。残坡积物透水性差，无统一地下水位，主要属上层滞水；冲洪积物（I 级阶地、河漫滩）透水性强，属潜水，地下水埋深一般3～10m；基岩裂隙水主要赋存于沙溪庙组厚层砂岩与粉砂岩中。

区域基本地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为 0.05g。

2、滑坡基本特征

（1）地形地貌

李家坪滑坡(下滑体)为土质滑坡，滑坡平面为宽箕形（图1）。滑体西侧边界为齐家河沟，东侧边界为邹家河，沟前缘高程170m，后缘高程245m，滑体长240～360 m，宽560～750m，坡面平均坡度10°，局部大于 30°，滑坡面积 21.5×104m2，体积约为 356×104m3。

（2）滑坡体的物质组成及结构特征

1)滑体

滑体物质主要为黄褐色、红褐色含碎石粉质粘土，粉质粘土为可塑—硬塑，局部为软塑，碎石粒径一般为2～5cm，含量一般为10%～20%。偶见粒径可达 3～5 m的块石。块石及碎石成分主要为泥岩及砂岩，砾石磨圆度较差。

滑体局部可见碎石含量约为 50%～60%碎石层，碎石层呈透镜体，该层无论在水平上、还是在垂直上的均呈无规律的分布，碎石呈棱角状，分选性较差，充填物为黄褐色、红褐色粉质粘土。

滑体厚度呈东薄西厚，东部厚约为 2.0～18.0 m，西部厚约为20.0～40.0 m。

2) 滑带

滑带主要由红褐色、黄褐色粉质粘土组成，可塑，局部软塑，含5%～10%的碎石，碎石呈棱角状，粒径一般为 1～2cm，偶遇块石。

在滑体的中、后部，滑带位于基覆界面。岩性为粉质粘土，红褐色，软塑—可塑，含水量较高，属饱和土。含有棱角状及次棱角状砂岩碎石，碎石粒径 1～2cm，含量约15%，滑带中可见擦痕，具有挤压特征。

在滑体的前缘，滑带位于覆盖层内，分布高程 180m 以下。主要为红褐色粉质粘土，可塑，局部硬塑，含少量砂岩碎石，次棱角状，1～2cm粒径，含量约10%左右，偶遇块石。ZK1、ZK11 岩芯可见

明显擦痕，探井滑面倾向 190°～210°，倾角 5°～10°。

3)滑床

滑床中、上部主要为侏罗系沙溪庙组（J2S）紫红色粉砂岩、泥岩组成，岩层产状为 N60～70°E/NW∠4～6°。强风化带厚度约为0.5～1.5m，其下为中等~微风化。

3、滑带、滑体及滑床主要物理力学参数

滑体天然容重为 21.2 KN/m3，饱和容重为 21.3KN/m3。

滑带土主要物理力学参数计算值，通过室内试验、现场大剪试验结果及相似土层经验值确定（表1）。

指标

天然（水上）饱和（水下）

c（kpa）φ（º）c（kpa）φ（º）

采用值18.889.5513.47.3

（二）设计要求

采用抗滑桩方案。设计工况建议选用工况 2。

1、选用正确的计算方法及公式完成抗滑桩的设计及计算；

2、完成并提交设计计算书 1 份或设计报告书 1 份，设计图件 1 套。图件内容包括：（1）平面布置图；（2）剖面布置图；（3）立面布置图（底图可根据布置位置，利用6条纵剖面进行图切）；（4）桩身配筋图；（5）桩孔护壁结构详图。

3、设计附图中，应列出材料用量、工程量表。

三、抗滑桩要素设计

1、抗滑桩基本参数

按构造要求，根据抗滑桩常用尺寸拟采用2m×3m的矩形钢筋

混凝土桩，桩长h=22m，受荷段h

1=14m，锚固段h

2

=8m，桩间

距L=5m。

桩截面惯性矩I=1/12ba3=1/12×2×33=4.5m4

桩截面模量W=1/6ba2=1/6×2×32=3m3

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）设计要求，拟考虑桩的混凝土标号为C20，弹性模量E

c

=26.5×106kPa。由于滑床主要由微风化、中风化粉泥岩和砂岩组成，故滑面处的地基系数采用A=70000 kN/m3,锚固段土的地基系数随深度变化的比例系数采用m=39000kN/m4。

桩的相对刚度系数

EI=0.8E

c

•I=0.8×26.5×106×4.5=95.4×106kN•m2

桩的计算宽度B p=b+1=3m

桩的变形系数α==0.277m1-

桩的计算深度αh

2

=0.277×8=2.2＜2.5，属于刚性桩桩底边界条件：按自由端考虑。

2、外力计算

抗滑桩初步设计沿180m处高程线布置，判断桩前滑坡体是否沿滑动面滑动。（以1—1剖面为例，按照规范要求滑坡推力安全系数

取γ

t

=1.15）

桩前滑坡体主要由粉质粘土组成，其重度γ=21.3kN/ m3,剖面

面积由下图可得S=255.6 m2，故每延米重力G

n

为：

桩前滑坡体剖面图（阴影部分）