抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算書

目錄工程概況計(jì)算依據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算計(jì)算參數(shù)計(jì)算工況計(jì)算剖面計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性評(píng)價(jià)抗滑結(jié)構(gòu)計(jì)算工程量計(jì)算一、工程概況擬建段位于重慶市巫溪縣安子平，設(shè)計(jì)路中線在現(xiàn)有公路右側(cè)約100m，設(shè)計(jì)為大拐回頭彎，設(shè)計(jì)路線起止里程為K96+030~K96+155，全長(zhǎng)125m，設(shè)計(jì)路面凈寬7.50m，設(shè)計(jì)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)縱坡3.50%，地面高程為720.846m-741.70m,設(shè)計(jì)起止路面高程為724.608m~729.148m,K96+080-K96+100為填方最大填方為4.65m,最小填方為1.133m。二、計(jì)算依據(jù)《重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB50/5029-2004)；《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)；《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)；《室外排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》(GB50108-2001)；《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2001)；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)；《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2001)；8.《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)；9.相關(guān)教材、專著及手冊(cè)滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算滑坡穩(wěn)定性分析及推力計(jì)算計(jì)算參數(shù)3.1.1物理力學(xué)指標(biāo)：天然工況：Y=20.7kN/ma，?=18.6°，C=36kPa111飽和工況：y2=21.3kN/m3，篤二氏厶。，C2=29kPa3.1.2巖、土物理力學(xué)性質(zhì)該段土層主要為第四系殘破積碎石土，場(chǎng)地內(nèi)均有分布，無(wú)法采取樣品測(cè)試，采取弱風(fēng)化泥做物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試成果：弱風(fēng)化泥巖天然抗壓強(qiáng)度24.00Mpa，飽和抗壓強(qiáng)度17.30Mpa，天然密度2.564g/cm3,比重2.724，空隙度8.25%，屬軟化巖石，軟質(zhì)巖石。表1各巖土層設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表名 稱地層代號(hào)狀態(tài)承載力值％（MPa）樁周土極限摩阻力（MPa）基底摩擦系數(shù)（卩）含碎石粉質(zhì)粘土Qdl+el稍密0.130.160.40強(qiáng)風(fēng)化泥巖Tb2破碎0.6/0.50弱風(fēng)化泥巖Tb2完整1.60/0.603.1.3滑坡推力安全系數(shù) Fst1.15計(jì)算工況選取公路填筑后自然狀態(tài)、飽和狀態(tài)兩種工況對(duì)滑斜坡進(jìn)行計(jì)算計(jì)算剖面計(jì)算方法采用折線形滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)算（傳遞系數(shù)法）傳遞系數(shù)公式：匕-廣cos#嚴(yán)丿-tanVsin（a_1-a）第i條塊的剩余下滑力公式：Ei二FsW?sinai-W-tanVC0Sai-臥+計(jì)算結(jié)果（詳見附頁(yè)）滑坡推力計(jì)算結(jié)果

基巖界面工況條塊編號(hào)剩余下滑力工況條塊編號(hào)剩余下滑力天然狀態(tài)1-73.15飽和狀態(tài)124.952-31.0826.673-101.283-4.58418.524103.83552.665209.22691.126368.11797.577401.798127.388551.249125.689606.61填土界面天然狀態(tài)1-84.15飽和狀態(tài)1-53.652-260.42-196.083-255.53-201.964222.024294.745108.455268.716191.696382.077-195.45733.198-66.068217.33穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得知斜坡在公路填筑后自然狀態(tài)下 Fs=1.18，飽和狀態(tài)下Fs=0.95，因此斜坡在公路填筑后在自然狀態(tài)下為基本穩(wěn)定狀態(tài)，飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。可能誘發(fā)滑坡災(zāi)害發(fā)生，需要進(jìn)行支擋1、抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算1.1設(shè)計(jì)資料：物理力學(xué)指標(biāo)：天然工況：Y=20.7kN/m3,?=18.6°,C=36kPa111飽和工況：Y=21.3kN/m3， ?=15.5°，C=29kPa根據(jù)巖性及地層情況，由于在滑面以上還存在有筑填土層約7.7m和含碎石粉質(zhì)粘土（Q4dl+el）層厚約為1.1m，所以滑面以上土層厚度約h'=8.8m，查取相關(guān)規(guī)范可知取該土層的抗滑地基系數(shù)為m=10000KN/m4，則滑面處的地基系數(shù)采用A=10000x8.8=88000KN/m3泥巖（T2b）由強(qiáng)風(fēng)化泥巖厚為2.20m和弱風(fēng)化泥巖厚為0.70m組成，樁的埋長(zhǎng)為6m。強(qiáng)風(fēng)化泥巖取抗滑地基系數(shù)為mi=80000KN/m4，弱風(fēng)化泥巖取抗滑地基系數(shù)m2=100000KN/m4。根據(jù)多層土的地基系數(shù)的取值可得mh2+mh2+m(2h+h)hm=—1-1 2 1 2_5(h+h)21280000x(2x2.2+3.8)x3.8(2.2+3.8)2二87044KN/m4樁附近的滑體厚度為8.8m，該處的滑坡推力P=607kN/m，樁前剩余抗滑力E=0kN/m。抗滑樁采用C30鋼筋混凝土，其彈性模量Eh=30xio6KPa,樁斷面為bXh=2mhW=—bh2=3m2x3m的矩形，截面S=6m2，截面模量6 ，截面對(duì)樁中心慣性

I= bh3=4.5m4矩12 ，相對(duì)剛度系數(shù)El=0.85I= bh3=4.5m4矩12 ，相對(duì)剛度系數(shù)El=0.85EI=114750000m2樁的中心h距l(xiāng)=6m,樁的計(jì)算寬度B=b+1=3m,P樁的埋深為la二6m。1.2采用K法計(jì)算樁身的內(nèi)力1）計(jì)算樁的剛度由查表可知地基系數(shù)C=°.°8X106KN/m4樁的變形系數(shù)0=CB4Elp=0.151m-i樁的換算深度為?la=0.151x6=0.906<1故按剛性樁計(jì)算。計(jì)算外力每根樁承受的水平推力F=607xC0S26°x6=3273.4KNF3273.4T=—= =371.93KN/m則 h' 8.8滑坡推力按矩形分布；如右圖滑面處的剪力Q0=3273.4KN滑面處彎矩M0=3273.4x4.4=14403KN/m滑面至旋轉(zhuǎn)中心的距離lr2A(3M+2Ql)+ml(4M+3Qly a— / 0 0a、 a, 0 02T3A(2M+Ql)+ml(3M+2Ql0 0a a 0 0a

6[2x88000x(3x14403+2x3273.4x6)+87044x6x(4x14403+3x3273.4x6)]2【3x88000x(2x14403+3273.4x6)+87044x6x(3x14403+2x3273.4x6)]=4.0475m(4)樁的轉(zhuǎn)角12「3A(2M+QI)+mh(3M+2Ql L 00a 、0 0aB13「6A(A+ml)+m212]pa a a12[3x88000x(2x14403+3273.4x6)+87044x6x(3x14403+2x3273.4x6)]3x63[6x88000x(88000+87044x6)+870442x62"=0.001739rad5)樁身內(nèi)力及樁側(cè)抗力樁側(cè)抗力◎=(y-y)P(A+my)y0=(4.0475-y)x0.001739x(88000+87044xy)=619.397+459.6361y-151.3695y2樁側(cè)抗力最大點(diǎn)位置459.6361-2x151.3695y=0 y=1.5183m因?yàn)閥因?yàn)閥<y0所以樁身各點(diǎn)的剪力Qy=Q0-2A竽"(2"0-y)-6bp唧"2(3"0-2y)=3273.4-丄x88000x3x0.001739xyx(2x4.0475-y)-21x3x87044x0.001739y2(3x4.0475-2y)6Q=3273.4-1858.19y-689.454y2+151.37y3yQ=0當(dāng)Qy=0時(shí)，即可找出彎矩最大是的y值。經(jīng)試算求得y=1.309m時(shí)，M最大樁身各點(diǎn)的彎矩M=M+Qy一—BA(py2(3y-y)一—Bm申y3(2y-y)y0 0 6p 0 12p 0=14403+3273.4y一1x3x88000x0.001739xy2(3x4.0475-y)-6丄x3x87044x0.001739xy3(2x4.0475-y)12M=14403+3273.4y-929.096y2-229.818y3+37.84y4y樁側(cè)抗力、剪力、彎矩計(jì)算結(jié)果如下圖所示：彎矩圖樁側(cè)抗力為0的一點(diǎn)即為剪力最大點(diǎn)，求得當(dāng)埋深：y=4.0475m時(shí)=0y所以最大剪力為q=5505.52KNmax剪力為0的一點(diǎn)即為彎矩最大點(diǎn)，求得當(dāng)埋深:y=1.309m時(shí)Q=0y所以最大彎矩為m =16691.5KNmmax1.3抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗滑樁受滑坡推力和錨固地層抗力作用，在荷載作用下產(chǎn)生彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)，為了防止樁體由于荷載作用而產(chǎn)生過(guò)大變形與破壞，樁身需要配縱向受力鋼筋以抵消彎矩，配置箍筋以抵抗剪力。樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）,按受彎構(gòu)件考慮。1）樁身截面配置縱向受力鋼筋（控制截面受彎）根據(jù)前述抗滑樁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，取控制截面I-I所受彎矩進(jìn)行計(jì)算。按混凝土結(jié)構(gòu)正截面受彎承載力計(jì)算模式，計(jì)算受力鋼筋，計(jì)算可按單筋截面考慮，經(jīng)簡(jiǎn)化的計(jì)算如圖■-￡抗滑樁總長(zhǎng)約為15m，計(jì)算可按兩個(gè)控制截面考慮配筋?？刂平孛尕?丨取樁身最大彎矩截面若結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0,則控制截面丨-丨處的設(shè)計(jì)彎矩為m=16691.5KN.mmax混凝土保護(hù)層厚度取80mm，若為單排布，則樁截面有效高度h0沁2900mm。由力的平衡條件得afbx=fA1cys由力矩平衡條件得聯(lián)立上述兩式求解，得A二」Sf（h0-1）02式中，X為截面受壓區(qū)高度，可按下式求得afbh±\.a2f2bh2—2fbMX=——1_c0 1c0 c fbc式中，M為設(shè)計(jì)彎矩（KN.m）；As為受拉鋼筋截面積；a1為混凝土受壓區(qū)等效

矩形應(yīng)力圖系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不高于C50時(shí)，?1取1.0，-f為混凝土軸心1c抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（KPa）；f為鋼筋的抗力強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（KPa）;b為樁截面寬度（m）;h為截面有效高度（m）；y0a為受拉鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度（m）。采用C30混凝土，fc二14.3N/mm2，=1.43N/mm2，縱向受力鋼筋選用HRB400級(jí)（III級(jí)），fy=360N/mm2，箍筋及架立鋼筋選用HPB300Q級(jí)），fy=270N/mm2，則其他參數(shù)如上所述。A?計(jì)算丨-丨截面受力鋼筋截面積①混凝土受壓區(qū)高度afbh土2f2b2h2一2fbMX=——1_c0 1c 0 c fbc16691.5x106-^^_36°***x（290°一呼）=16584.5mm21.0x14.3x2000x2900^1.02x14.32x2000216691.5x106-^^_36°***x（290°一呼）=16584.5mm2選用21根①32mm的HRB400鋼筋截面面積為As=16890.3mm2滿足要求，可采取3根一束，共7束布置于受拉側(cè)。2）樁身截面配置箍筋（控制截面受剪）抗滑樁樁身除承受彎矩以外，還承受著剪應(yīng)力。因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須進(jìn)

行剪應(yīng)力的檢算。為了施工方便，樁身不宜設(shè)斜筋，斜面上的剪應(yīng)力由混凝土和箍筋承受。樁身剪力極值有位于滑面處的3273.4KN和位于滑面一下4.0475m處的5505.52KN，同樣，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取1.0,貝假計(jì)剪力按5505.52KN考慮驗(yàn)算截面尺寸：0.250fbh=0.25x1.0x14.3x2000x2900二20735KN>V二5505.52KN因?yàn)閏c0所以截面尺寸滿足要求驗(yàn)算是否按計(jì)算配箍筋：0.7fbh二0.7x1.43x2000x2900二5805800N二5805.8KN>5505.52KNt0可見，設(shè)計(jì)剪力大于混凝土提供的抗剪能力，只需要配置構(gòu)造箍筋即可，N3(7^26>所以實(shí)配箍筋為①16@200，N3(7^26>所以實(shí)配箍筋為①16@200，采用雙肢箍，配筋詳見下圖2伽I-I截面配筋圖■■■■N5^18@1000>/111N3C7026)?//丿.UJJ?N4<016@2OO)上述計(jì)算出的縱向受力鋼筋布置于截面受拉側(cè)，即抗滑樁的內(nèi)側(cè)。受壓側(cè)布置構(gòu)造鋼筋以形成骨架，此處選7根HPB400級(jí)①26mm，另外，各選7根HRB400級(jí)①26mm布置于抗滑樁的兩側(cè)邊，見上圖1.4樁側(cè)應(yīng)力驗(yàn)算滑床中、上部主要為三疊系中統(tǒng)巴東組（T^）青灰色泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為161。乙41°,強(qiáng)風(fēng)化帶厚度約為2.2m,其下為中等?微風(fēng)化。巖石的單軸抗壓強(qiáng)度為R=24MPa。屬于完整的巖質(zhì)、半巖質(zhì)地層。錨固段地層為比較完整的巖質(zhì)地層，樁身對(duì)地層的側(cè)壓應(yīng)力&應(yīng)符合下列max條件：kkR二0.3x0.5x24000二3600120k——巖層產(chǎn)狀傾角大小決定,根據(jù)巖層構(gòu)造取0.5；1k——取決巖石的裂隙、風(fēng)化及軟化程度,取0.3；2R0——圍巖單軸抗壓極限強(qiáng)度，R=24000kPao&max二968.3kpa<kkR=0.3x0.5x24000二3600kpa120故滿足要求。2、抗滑樁間擋土板設(shè)計(jì)2.1擋土板的擬定擋土板材料及施工：采用C30混凝土，選用HRB335級(jí)鋼筋，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制由于抗滑樁凈距丁6—3二3m，且擋土板深入抗滑樁長(zhǎng)度至少為30cm，所以擋土板尺寸擬定如下：板墻尺寸：截面為矩形，截面尺寸bxh=1000x250,板長(zhǎng)a=3600,如下圖所示

2．2荷載確定當(dāng)土體為粘性土?xí)r，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)對(duì)邊坡支擋結(jié)構(gòu)土壓力計(jì)算提出如下規(guī)定，計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)的土壓力時(shí)，可按主動(dòng)土壓力計(jì)由板墻測(cè)土地質(zhì)條件，按庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算：K二aC0S28COS（WK二aC0S28COS（W+9）[1+:0一- sin（9+9）sin（9-a）0]2'Vcos（8+9）cos（8-a）q=yhK=20x8.8x0.51=89.76KN/m2滑面處的庫(kù)倫土壓力勺k 1aE=-qh=-x89.76x8.8=395.0KN則總庫(kù)倫土壓力：a2k==l+1.5t=3+1.5x0.3=3.45m0取最大庫(kù)倫土壓應(yīng)力qk二89.76KN'm2均勻作用在單跨板上進(jìn)行設(shè)計(jì)抗滑樁間間距l(xiāng)=6-3=3m0計(jì)算跨徑則板跨最大彎矩為max二1x8976x'452=m55KN-m2.3板墻配筋設(shè)計(jì)取樁的永久作用分項(xiàng)系數(shù)：丫G二1.35取樁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：7°=1.°則設(shè)計(jì)彎矩：M=丫丫M二1.35x1.0x133.55二180.3KN-mG°max取C30混凝土，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc二14.3N'mm2,取選用HRB335級(jí)鋼筋，鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy—3°°N/mm。保護(hù)層厚度c=30mm，a-40mm，h值取為250mm，則h°=210mm。s°由力矩平衡條件得x-72.58mm為防止出現(xiàn)超筋破壞，應(yīng)滿足x<ghb°gh-°.55x21°-115.5mm即滿足要求b°由力的平衡條件得afbx-fA1c ysafbx—1—c——afbx—1—c——s1.°x14.3x1°°°x72.583°°-3459.6mm2為防止出現(xiàn)少筋破壞，應(yīng)滿足pbh-°.°°215x1°°°x25°-537.5即滿足要求min選用用10二22@100單排布置，As-38°1mm2，在沿板跨度方向截面受拉一側(cè)布置。根據(jù)《DZ0240-2004_滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》分布鋼筋選用HPB300鋼筋，直徑為12mm,布置與受力鋼筋垂直方向，間距200mm，板墻配筋如下圖筋如下圖360000S10^220100■o18012^200\10022^10000S10^220100■o18012^200\10022^1003、排水工程該區(qū)域?qū)僦幸粊啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均降雨量1082mm,降雨多集中在5~9月，尤其是6~8月多暴雨，日最大降雨量達(dá)192.9mm，小時(shí)最大降雨量超過(guò)65mm。根據(jù)《K96+030?K96+155工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告》斜坡坡頂、坡腳無(wú)塘、田、水庫(kù)、河流等地表水體分布?；碌刭|(zhì)條件簡(jiǎn)單，滑體厚度和滑坡規(guī)模都較小，綜合考慮僅需簡(jiǎn)單按區(qū)域性進(jìn)行排水溝設(shè)置。3.1排水溝設(shè)計(jì)排水溝材料：采用漿砌條石排水溝布置：在公路內(nèi)側(cè)布置，延伸出滑坡周界5m按重慶市區(qū)域常用排水溝截面設(shè)計(jì)區(qū)間取值，截面尺寸見下圖

排水溝截面尺寸排水溝截面尺寸五、工程量計(jì)算1、鋼筋量計(jì)算該工程中共采用了HRB335、HRB400、HPB300三種鋼筋，其中HRB335鋼筋所用直徑為22mm,HRB400鋼筋所用直徑為26mm、32mm,HPB300鋼筋所用直徑為12mm、16mm、18mm。1.1HRB335直徑為22mm的鋼筋，該鋼筋全部用于澆筑擋土板單塊擋土板鋼筋用量：3600x10+10x2x(12x22+3.14x22)=42661.6mm單塊擋土板鋼筋用量：因?yàn)榛嬉陨瞎?.8m,而每塊擋土板為1m，所以共需9塊擋土板，其該鋼筋用量為：42661.6x9二383954.4mm?384m1.2HRB400直徑為26mm的鋼筋，該鋼筋全部用于抗滑樁的構(gòu)造鋼筋單樁用量：14800x21+21x2x(12x26+3.14x26)=327332.88mm沁327.4m單樁用量：1.3HRB400直徑為32mm的鋼筋，該鋼筋全部用于抗滑樁的構(gòu)造鋼筋單樁用量.14800x21+21x2x(12x32+3.14x32)=331148.16mm?331.2m1.4HPB300直徑為12mm的鋼筋，該鋼筋作為擋土板的分布鋼筋單塊擋土板鋼筋用量：1000xl8+18x2x(12x12+3.14xl2)=19788.48mm沁19.8m因?yàn)榛嬉陨瞎?.8m，而每塊擋土板為1m,所以共需9塊擋土板，其該鋼筋用量為.19-8x9二178.2m1.5HPB300直徑為16mm的鋼筋，該鋼筋作為抗滑樁中的箍筋單個(gè)箍筋用量2x(3000-160)+2x(2000-160)+2x5.5x16=9536mm單個(gè)箍筋用量單根樁所需74個(gè)箍筋，該鋼筋用量為74x9536二705664mm二705.7加1.6HPB300直徑為18mm的鋼筋，該鋼筋作為抗滑樁中的架立鋼筋單樁用量：(2x(2840+2x(12x18+3.14x18))+1840+