边坡工程中抗滑桩桩间距的确定.pdf

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1、２０１６年第１８期（总第１９５期）江西建材勘察与测绘边坡工程中抗滑桩桩间距的确定■王自豪，王帅刚■河南大学土木建筑学院，河南开封４７５０００摘要：本文基于抗滑桩桩间土拱效应建立土拱与滑坡推力的平衡方程，结合拱２ｑＬＦＸ＝（１）脚截面受力分析，引入更合理的桩土之间参数，确定桩间距推算公式，计８ｆ算出来的桩间距与工程实例设计值一致，对实际工程有一定的指导作ｑ（Ｌ－ｘ）Ｆｙ＝（２）用。２关键词：抗滑桩土拱效应摩擦系数桩间距２桩间距控制条件２．１土拱整体平衡条件抗滑桩作为边坡工程中经常出现的支挡结构，在众多工程建设中为了保证桩间土拱不失稳，必须满足桩间土拱存在的静力平衡

2、条优势明显，抗滑桩设计过程中最重要的指标就是桩间距，桩间距设计值件，作用在桩间土拱上的水平推力不能大于桩侧面上桩土之间的摩擦过大，则支挡结构的作用就体现不出来，造成桩间土体的滑移，桩间距力与黏聚力之和，为了方便研究在此等式两边取等号，即在拱脚处建立设计值过小会严重影响工程的经济性，也会加大施工难度。寻求保持平衡方程：边坡工程安全性和工程经济性平衡的桩间距值，成为新的岩土工程课２（Ｆｘｔａｎδ＋ｃｗｂ）＝ｑＬ（３）题。桩间距的取值直接受边坡土体参数，滑坡推力大小，抗滑桩尺寸，其中在公式中：δ表示桩侧与桩间土体接触时的内摩擦角，桩侧面桩截面形状，桩土摩擦系数等众多参

3、数的影响。目前关于合理桩间距与不同土质接触时δ取不同值，如果桩侧土体为岩土体或较粗颗粒时，［１］取值存在以下几个问题；文献根据桩土摩擦力与滑坡推力平衡和莫２δ取，如果桩侧土体为细颗粒时，δ取或，其中为桩间土体尔库伦公式建立桩间距计算式，但没有考虑桩土摩擦系数的转换和大２３２小主应力同时作用。文献［２］考虑了桩土摩擦力，但摩擦系数的取值偏的内摩擦角；ｃｗ为桩侧面单位面积上桩土之间的黏聚力，ｃｗ一般取值大，导致推导出来的桩间距取值过大，与实际工程不符。综合以前研究为ｃｔａｎδ／ｔａｎ，其中ｃ为桩间土体的黏聚力；ｂ为桩侧面宽度；ｑ为均匀中所存在的漏洞，本文根

4、据土拱存在的基本条件和拱脚处破坏的极限分布的滑坡推力。条件建立桩间距的平衡方程，符合工程实际情况。将（１）带入到（３）中化简得土拱失高与桩间距的表达式：２１土拱效应ｑＬｔａｎδｆ＝（４）在边坡工程中由于桩前土体开挖，桩间土体的滑移大于抗滑桩的４（ｑＬ－２ｃｗｂ）２．２拱脚强度验算位移，由于桩后不均匀土压力的作用和桩约束作用，桩间土体在不同位在土拱受到均匀分布的水平推力时，由于土拱自身结构特性可知，置会产生程度不一的剥落现象，这种剥落现象在桩处不太明显，在桩中土拱在极限平衡状态时，拱脚Ｎ处处于极限应力状态，对拱脚处Ｎ点间最为严重。由于土体的抗剪强度桩间土体会形成土

5、拱效应。１．１土拱存在形式进行受力分析，假设拱脚发生剪切破坏，破坏面的方向一定与轴力传递的方向一致，根据摩尔库伦破坏理论，剪切破坏面与作用面上最小应力边坡工程中使用的抗滑桩截面形状一般分为方形和圆形两种，本文采用截面为方桩的抗滑桩模型，土拱宽度为桩侧长度。如果抗滑桩σ为４５ｏ－，其中为桩间土体的内摩擦角，在水平推力的作用下３２截面为圆形，可以用宽度换算法进行计算。抗滑桩桩间净距为Ｌ，土拱由于两侧抗滑桩的存在，土拱产生向两侧扩张的横向力，土拱在竖向的失高为ｈ，在土拱的整个作用过程中桩侧作为土拱的支座存在，土拱整约束比横向约束要小得多。σ１，σ３作用方向如图３所

6、示：体结构可视为三铰拱，如图１所示。拱脚在受到剪切破坏时，可认为基本假设：（１）忽略土拱本身自重，最大主应力σ１的方向是水平方向，而桩间土拱效应沿抗滑桩桩身从上而下均与最大主应力垂直分布的σ３作用方匀分布，将土拱问题简化为平面应变问向为竖向，如图所示，θ为破坏面与最题。（２）桩间土拱连续且均匀分布，土小主应力的夹角：拱形状为抛物线。（３）滑坡推力沿水平ｏＦ２方向均匀作用在土拱上。（４）忽略土拱ｔａｎθ＝ｔａｎ（４５－）＝图１土拱形式２Ｆ１图３破坏面上大小主应力分布自身的剩余抗滑力，土拱承担的推力与（５）桩土摩擦力完全平衡。根据合理拱轴线上轴力的分布规律，带入拱

7、脚处的水平和竖直反１．２土拱受力分析力，可得到土拱失高的表达式：土拱效应是土体在受力变形以后自我优化和调整的结果，因此在ｏ均匀分布的水平推力作用下土拱所成曲线，可认为是土拱的合理拱轴Ｌｔａｎ（４５－）２线，在土拱的拱轴线上只承受水平推力，不受弯矩和剪力影响，力学特ｆ＝４（６）性和土体不抗拉相符合。综上所述并结合结构力学知识，土拱的合理根据土拱失高的计算公式可以看出，随着桩间土体内摩擦角的拱轴线为抛物线，土拱力学计算模型如图２所示。增大，土拱失高随之减小，桩间土拱的作用会越来越明显；相反随着桩当土拱承受水平推力ｑ时，根据土拱间距的增大土拱失高也随之增大，土拱效

8、应会越来越弱。任一截面弯