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【地质灾害滑坡治理工程中抗滑桩的应用】滑坡防治工程中抗滑桩布置原则

时间:2019-02-06 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   【摘要】在地质灾害中滑坡灾害占了很高的比例,威胁着经济的顺利进行和人民的财产人身安全,在地质灾害滑坡治理工作中国家投入了大量的人力和财力。抗滑桩治理滑坡由于其设桩灵活、施工简便、受力明确、传力可靠、抗滑效果快速明显等特点,得到了国内外广泛的认可,在地质灾害滑坡治理工程中广泛采用。本文对抗滑桩的应用进行了相关探讨,仅供参考。
   【关键词】地质灾害;滑坡治理;抗滑桩
  
   我国是世界上地质灾害较严重的国家之一,国土面积的44.8%受到滑坡、崩塌和泥石流等影响,其中在地质灾害中滑坡占到的比例高达58%。滑坡是在雨水或河流冲刷、人工切坡或地震等因素影响下,构成斜坡的岩土受重力或外力作用,沿着软弱面或带发生整体缓慢向下滑动的现象。为了保障人民的财产和人身安全,保证经济建设的顺利进行,国家投入了大量的人力物力和财力在地质灾害滑坡治理工作上。但是由于滑坡治理工程的投资大、施工危险、技术难度大,治理滑坡时需要不断使用新技术和新方法来,在实现滑坡安全可靠的前提下做到经济合理。
   在上个世纪七十年代前,我国治理滑坡时普遍采用的是抗滑挡土墙,这种治理方法在由于对生态环境的破坏较小,同时治理滑坡的收效很快,在当时得到了广泛的应用。但是据后期使用统计资料显示,大部分的抗滑挡土墙使用中出现了开裂、变形和破坏,其经济性和合理性受到了质疑,所以该治理方法已不能满足社会的需求。八十年代后,多年的工程实践和理论研究,出现了抗滑桩这种支挡结构来治理滑坡。抗滑桩是将桩基嵌入破裂体或滑床下,利用桩与岩土的共同作用,把滑坡的推力传递到稳定地层的一种滑坡治理结构。这种方法是利用了桩的抗剪强度阻止滑移,适用非流塑土体且有明显滑动面的滑坡,滑面下位岩层或密室的土层,能提供足够锚固力,它一般布置于浅层或中厚层滑坡的前缘。抗滑桩治理滑坡由于其设桩灵活、施工简便、受力明确、传力可靠、抗滑效果快速明显等特点,得到了国内外广泛的认可,在地质灾害滑坡治理工程中广泛采用。
   1 常见的抗滑桩类型
   1.1 悬臂式抗滑桩
   悬臂式抗滑桩实际上主要是借助桩床床基强大的抗力来抵抗平衡滑坡的推力,此抗滑桩大部分用于浅层的滑坡,其最突出的优点是在滑坡中能灵活应用,不管单级或多级布桩都能达到抵抗平衡滑坡的推力。而其缺点是:①当应用悬臂过长的悬臂式抗滑桩时,为了克服桩承受横向荷载的能力低下的困境,必须扩大桩的横断面积,增加配筋量,这样方能抵抗强大的滑坡推力,这便增加了悬臂式抗滑桩在深层土层滑坡中的应用成本,显得不十分经济;②悬臂抗滑桩的受力机制属于被动受力型,施工后桩迫于滑坡的推力而发生位移,如此日积月累桩才能慢慢具有适宜的抗滑能力,这样便会危及滑体上的已经建好的建筑。③在现实工程的悬臂式抗滑桩设计中,往往只是参考已有的勘查资料并选定适宜的参数进行设计计算,而没有也很难用实验或者现场勘测来检测桩的实际抗滑能力,存在很多的不安全因素,这样便会影响悬臂式抗滑桩的稳定性。尽管悬臂式抗滑桩存在以上几个不利因素,但仍然不影响它在滑坡治理中应用,是目前应用最多的一种抗滑桩类型。
   1.2 锚拉桩锚拉桩主要由两大部分组成,一是抗滑桩,二是固定在抗滑桩上的锚杆(由钢筋或钢绞线组成),这两部分共同组成了抗滑支护结构。锚拉桩根据是否对锚杆(索)施加预应力可分为预应力锚拉桩与非预应力锚拉桩两种。当工程位于滑坡土层较厚或推力较大的不稳定地基上时,显然采用悬臂式抗滑桩的结构成本增加,同时也存在很多不稳定因素,故锚拉桩是最适宜的支护形式。锚拉桩相比于悬臂式抗滑桩的优势在于锚拉桩的锚杆(索)起到一定的传力作用,可以有效地缓解桩身的内力,除此之外,锚拉桩一般处于偏心受压状态工作,这样便明显节省结构材料,一般情况下比应用悬臂式抗滑桩节省30%-50%的结构成本,降低工程费用,缩短了施工工期。因此如若条件允许,首推选用锚拉桩技术来预防地质灾害滑坡。锚拉桩上的锚杆(索)一般是将两端分别固定在滑床和桩上,这两点间的弦线即使在很小的荷载作用下也会产生极大的拉力,故在以下几种地基上不适宜应用锚拉桩:①在回填土或欠固结作为滑体土的地基上;②锚杆(索)在横向荷载作用下可能产生不利变化的地区;③高水位变动频繁的地区;④腐蚀氧化性强的地区。与悬臂式抗滑桩不同的是预应力锚拉桩的受力机制属于主动受力型,向锚杆(索)施加预应力后,锚杆(索)产生的反推力传递给滑体,这样可以立即起到止滑作用,使已建的建筑物处于安全稳定的状态。
   2 设置抗滑桩的原则及主要设计参数
   2.1 设置抗滑桩的原则
   抗滑桩支挡结构设计方案中最重要的环节就是选择抗滑桩的位置。抗滑桩位置设置是否合理会直接影响到支挡结构的可靠性和安全性、消耗材料量、施工技术难易等问题,选择抗滑桩位置设置时,应综合考虑滑坡区域实际地形地貌、水文地质、工程地质、破坏形式等具体实际情况。由于滑坡前缘剪出口部位相对较薄,滑床较缓,抗滑桩应选择在该部位。设置土体滑床的桩位时不应在倾角大于15度的部位,嵌入深度与滑床土体的水平承载力直接相关。如果滑坡的推力相对较大,则沿滑坡方向分级设置抗滑桩。
   2.2 抗滑桩的主要设计和参数
   一般来说抗滑桩的截面为矩形,但是如果滑坡的主滑方向不清楚时,宜采用抗滑桩为圆形的截面,应注意其排列应垂直于滑坡的主滑方向。
   滑体得岩土性质会直接影响滑坡推力的大小,从而影响到抗滑桩的间距的选择,根据大量工程实践经验,一般选择时取3~5倍的桩宽(径)。在实际工程中,桩间距应尽量大,但前提条件是必须在桩的承载力允许的范围内,同时保证桩间不挤出滑体土。
   设计抗滑桩截面的高度时,通常不宜大于桩悬臂长度的六分之一,矩形截面桩的截面高度h一般是宽度b的1.5倍左右。主要原因是如果截面的高宽比例太大时,抗扭性能相对较差,并且会增加护臂内力和耗材。
   按照温克尔假定的局部变形理论弹性地基梁来计算嵌固段(即抗滑桩嵌入滑床的深度)。如嵌固段为弹性地基梁且带悬臂,计算岩质滑床时可用“k法”,计算土质滑床时用“m法”。考虑施工的难易程度和施工的经济性,通常工程中抗滑桩的嵌固段及悬臂段之和,即总长度不宜大于30m。设计抗滑桩的截面和配筋时,必须参照国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和《建筑抗震设计规范》GB50ll以及相关的国家桩基规范。计算抗滑桩截面的内力时,应参照工程的安全等级和相应结构重要系数来综合考虑,同时还应考虑抗滑桩的特殊构造要求来进行配筋计算。
   3 抗滑桩施工方法
   一般来说抗滑桩是采用人工挖孔成型,钢筋混凝土来浇筑成桩,为了保证施工安全和成桩质量,作为重要临时支护措施的护壁是其关键工序。如果桩的尺寸不大,则可由构造确定护壁,一般厚度为150mm,如果桩的尺寸增大,则必须计算确定。如果滑体中有地下水,并且难以排出时应用机械钻孔,钻孔时注意坡体滑动。
   抗滑桩的施工工艺流程示意图如下图所示。
  
   4 结语
   在地质灾害中,滑坡治理工程是一项技术复杂、施工危险且艰巨的抗灾工程,而目前来说,抗滑桩设桩灵活,可操作性强,其应用最为广泛, 施工中必须加强技术和质量控制,使施工达到预期效果。
   参考文献:
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标签:滑坡 地质灾害 治理工程 中抗滑桩