預應力錨索抗滑樁技術

普通抗滑樁和預應力錨索抗滑樁支擋工程：在支擋滑坡的過程中，抗滑樁主要承受來自土體變形施加側(cè)向力。普通抗滑樁：不直接承受外荷載的作用，而是由于滑坡體在自重或其它外因作用下發(fā)生變形或移動，而承受坡體由于變形而產(chǎn)生的荷載作用。-----被動的支護，“被動樁”普通抗滑樁和預應力錨索抗滑樁預應力錨索抗滑樁：在普通抗滑樁基礎上發(fā)展起來的，在普通抗滑樁的樁頂或樁身一定位置設計一排或多排預應力錨索，借助于二者組成的樁錨支擋體系(錨索提供的錨固力和抗滑樁提供的阻滑力)共同阻擋滑坡的下滑?；瑒用婊瑒芋w坡面錨索錨固體抗滑樁

8.1引言8.2抗滑樁技術8.3預應力錨索抗滑樁作用機理8.4預應力錨索抗滑樁設計8.5預應力錨索抗滑樁技術的應用8預應力錨索抗滑樁技術

滑坡問題：邊坡加固和滑坡治理（1）風景區(qū)（2）村莊附近（3）公路與鐵路邊坡（4）建筑物滑動目前除采用錨桿和錨索支護技術外，較多地采用了抗滑樁技術來加固邊坡，實現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定。8.1引言

8.1引言

由于抗滑樁技術具有：抗滑能力強，開挖和混凝土工程量小，且不會惡化原有的地質(zhì)條件，樁位設置靈活，對保證工程質(zhì)量，加快施工進度，縮短工期和節(jié)約投資均具有顯著作用，因此在邊坡加固、滑坡治理等工程中廣泛應用。8.1引言

在實際應用過程中，一般將抗滑樁技術與其它巖土加固技術聯(lián)合運用，如與錨桿、預應力錨索、注漿等技術相結合，組成各種復合加固技術。如隨著預應力錨索技術的引進和發(fā)展，在抗滑樁的基礎上出現(xiàn)了“預應力錨索抗滑樁技術”

——它作為一種新型穩(wěn)定邊坡技術，能夠極大地節(jié)省原材料，降低造價，且可取得更好的支護與加固效果，因此，在邊坡加固和滑坡治理工程中得到了很好地應用。

應用概況：

20世紀80年代開始公路與鐵路邊坡、露天礦山邊坡、基坑等抗滑樁技術優(yōu)點：①抗滑能力強，②開挖和混凝土工程量小，③不會惡化原有的地質(zhì)條件，④樁位設置靈活，可集中在有利于支擋滑坡的部位。8.2抗滑樁技術

缺點：配筋不能充分發(fā)揮其抗拉的優(yōu)勢，抗滑主要以擴大橫截面積取勝—預應力錨索抗滑樁可解決此問題！應用效果：當滑動面較平緩且部位較淺時，可望取得較好的抗滑效果僅簡述常用的大型鋼筋混凝土樁（簡稱大樁）和鋼軌樁等兩種抗滑樁的設計方法。

8.2抗滑樁技術

大型鋼筋混凝土抗滑樁具有以下優(yōu)點：抗滑力大、設樁地點靈活，可以將樁設置在最有利于支擋滑坡的部位；在挖掘樁孔的同時可以進行工程地質(zhì)勘探，可同時進行原位大試件剪切試驗，為有效支擋滑坡體創(chuàng)造有利條件，施工比較方便等。因此，在防治由中硬或中硬以下巖石組成的不同破碎程度的邊坡中形成的中淺層滑坡方面得到廣泛應用。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

設計步驟：㈠搞清引起滑坡的主要原因、范圍、滑體厚度，分析其穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)展趨勢；㈡根據(jù)滑坡工程地質(zhì)剖面圖及滑動面土、巖抗剪強度指標，計算滑坡推力；㈢根據(jù)滑體各部位的滑坡推力大小和平盤施工條件，確定樁體在剖面上的位置和加固范圍；㈣建立抗滑工程造價與抗滑樁的主要設計參數(shù)（樁間距、樁體錨固深度、樁體斷面Bp×Dp）間的函數(shù)關系，以抗滑工程造價最低為目標，進行抗滑樁設計參數(shù)的優(yōu)化，尋求最優(yōu)的設計參數(shù)。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

實際設計過程：(1)根據(jù)滑坡推力大小、地形及地層性質(zhì)，擬定樁長、錨固深度、樁截面尺寸及樁間距。(2)確定樁的計算寬度，并根據(jù)滑體地層性質(zhì)，選定地基系數(shù)。(3)根據(jù)選定的地基系數(shù)及樁的截面形式、尺寸，計算樁的變形系數(shù)及其計算深度，據(jù)此判斷按剛性樁或彈性樁來設計。(4)根據(jù)樁底的邊界條件采用相應的公式計算樁身各截面的變位、內(nèi)力及側(cè)壁應力等，并計算最大剪力、彎矩及其部位。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

圖8-1抗滑樁抗滑原理示意圖8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

在抗滑樁設計計算中，一般將其周圍巖土體視為彈性介質(zhì)，應用彈性地基梁理論，以溫克勒(Winkler)提出的“彈性地基”假說作為計算的理論基礎。這里僅介紹“懸臂樁法”。

“懸臂樁法”設計方法——由于簡便，是常用的設計方法。設計中一般是先估算滑坡推力，假定單樁承受一個樁間距的滑坡推力；再假定滑坡推力的分布圖式；然后以建立在溫克勒彈性地基模型基礎上的計算公式進行設計計算。就是說是把滑坡和抗滑樁分開進行考慮和計算的。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

“懸臂樁法”設計方法：由于設計計算方法是以溫克勒彈性地基梁模型為理論依據(jù)，因此。設計計算只適用于樁和土均處于彈性工作狀態(tài)時；而一般為了充分發(fā)揮樁前土體的抗力，允許抗滑樁有較大的位移，這時抗滑樁與巖土體均已處于彈塑性狀態(tài)；再者，設計方法是把樁作為平面受力結構考慮的，而實際上抗滑樁在滑坡體中是一復雜的空間受力結構。由此可見，設計方法存在一定的局限性。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（1）抗滑樁內(nèi)力計算1）受荷段內(nèi)力計算2）錨固段內(nèi)力計算

如βH2≤1.0，則為剛性樁，可按剛性樁計算；若βH2>1.0，則屬于彈性樁，按彈性樁計算。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁樁體變形系數(shù)

（2）樁體穩(wěn)定條件分析抗滑樁在外力作用下，既要保證本身足夠的強度，又要保證樁體不發(fā)生傾倒破壞。為使樁體穩(wěn)定，必須滿足下式所限制的條件：

（8-4）式中，σymax為樁側(cè)的最大壓應力，MPa；[σ]為基巖極限承載能力，MPa，并按下式計算：（8-5）式中，K’為巖層構造換算系數(shù)，取0.5～1.0；Cj為巖石裂隙、風化折減系數(shù)，取0.3～0.5；Rγ為巖石單軸抗壓強度，MPa。這是一般工程計算中取巖石強度20～40％的原因！8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（3）樁體結構設計——鋼筋混凝土結構從樁體彎矩圖可以看出，樁身彎矩變化較大，上下端彎矩很小，這兩部分可按混凝土構件考慮，不需要配置受力鋼筋，混凝土樁所能承受的彎矩由下式確定：

一般而言，在樁體迎推力側(cè)配置適當?shù)氖芾摻?，可以充分發(fā)揮鋼筋混凝土構件的承載能力，其縱向受拉鋼筋面積按下式計算：

8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

說明，根據(jù)選用鋼筋或鋼軌可確定其數(shù)量；還需校核縱向受力鋼筋能否保證樁體截面強度、混凝土受壓區(qū)高度；而后給出鋼筋用量表，并繪制鋼筋布置圖。預應力錨索抗滑樁是對受拉側(cè)鋼筋施加預應力，可改善抗滑樁的受力特性。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

（4）樁體設計參數(shù)的優(yōu)化問題樁體設計參數(shù)主要指樁的間距、截面、錨固深度。它們不僅關系到工程的安全，而且這些參數(shù)還直接影響抗滑工程造價。為尋求合理的抗滑樁設計參數(shù)，可編制電算程序?qū)够瑯兜纳鲜鲋饕O計參數(shù)進行優(yōu)化。8.2.1大型鋼筋混凝土抗滑樁

鋼軌樁定義：將鋼軌置入鉆孔，再用混凝土或水泥砂漿把鋼軌與孔壁巖體聯(lián)成一體而形成鋼軌樁，可適用于滑坡推力不大、巖體較完整的巖質(zhì)邊坡。鋼軌樁優(yōu)點：通常認為與大斷面鋼筋混凝土抗滑樁相比，它具有更輕便、靈活、便于施工等優(yōu)點。在國內(nèi)外露天礦滑坡防治工程中得到廣泛應用。8.2.2鋼軌抗滑樁

邊坡整體滑動下的鋼軌樁一般呈現(xiàn)兩個相反方向的彎曲變形：在滑面以上（下），樁的彎曲部分凹(凸)向推力方向。隨推力逐漸增大，這兩個彎曲變形也逐漸加大，最終樁體呈現(xiàn)三段破壞。當推力方向與樁體最大截面模數(shù)受力方向有一定交角時，樁體還出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。隨樁周圍巖體強度增大，樁體中段的破壞長度逐漸縮短，樁體受剪力較大。（1）鋼軌樁的受力狀態(tài)和變形破壞特征

進一步分析還發(fā)現(xiàn)不同破壞形式：當堅硬巖體沿一很薄的滑面滑動時，抗滑樁是受剪切而破壞；如果巖體沿一層軟弱的破碎帶或一弱層滑動，由于在滑面處出現(xiàn)塑性變形，因而樁體是受彎曲而破壞；如果滑體是松散體或碎裂巖體，則樁體也是受彎曲而破壞。

（1）鋼軌樁的受力狀態(tài)和變形破壞特征

在計算鋼軌樁抗滑力時，應研究現(xiàn)場地質(zhì)情況，有條件時還可進行現(xiàn)場樁體應力測試、模型試驗等，以分析樁體的應力狀態(tài)和破壞形式，進而確定按剪切或彎曲條件的計算方法。也可將鋼軌樁視為彈性地基上的彈性地基梁，采用鏈桿法求解樁體內(nèi)力。實際上，目前鋼軌樁的設計方法還不成熟。應具體問題具體分析。（2）鋼軌抗滑樁的設計要求

1）錨固深度和樁長錨固深度應以樁體在滑坡推力作用下不被拔出，以及在樁底不會產(chǎn)生新的滑面為條件。當滑床巖體較完整，強度較大時，錨固深度可取小些。例如，阜新海州露天煤礦86站的錨固深度取3～5m。樁長應保證不會產(chǎn)生越過樁頂?shù)幕?。但在一般情況下，為施工方便而使樁長能露出滑體表面。這樣也為地面觀測造成方便條件。（2）鋼軌抗滑樁的設計要求（2）鋼軌抗滑樁的設計要求2）樁距和排距樁距主要取決于樁的總數(shù)和巖體強度，加固后要防止軟弱巖體自樁間擠出。如滑坡推力較小，巖體強度又較大，則樁距可適當大些。粘土巖易被水浸潤而軟化，宜選用較大直徑的鋼軌樁或管樁。隨樁徑增大，樁后易形成堅實的粘土巖楔（圖8-2），起阻止樁間擠出的作用。一些工程中有關鋼軌樁間距的資料有參考價值：如阜新海州露天煤礦86站的鋼軌樁間距為3～5m；白銀露天礦為4～5m；大冶鐵礦為3m。雙排或多排孔時，排距一般與樁距接近。但露天礦采場邊坡通常因限于施工條件而考慮每個臺階只設l～2排樁。

圖8-2粘土巖楔示意圖8.3預應力錨索抗滑樁作用機理8.3.1預應力錨索抗滑樁的應用原因8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點8.3.1預應力錨索抗滑樁的應用原因抗滑樁：一種很成熟的滑坡加固方法，它成群布置，借助樁的受力段及樁背土體與樁兩側(cè)的摩阻力而形成的土拱效應以穩(wěn)定滑體，不使其從樁間滑出。作用機理：是利用埋于滑床中的樁將滑體中未平衡的滑坡推力借樁傳遞而下作用于樁周的巖土體上。在我國已采用的最大抗滑樁斷面達6×4ｍ。

8.3.1預應力錨索抗滑樁的應用原因改變方式：在樁上部加上錨索，將一部分下滑力轉(zhuǎn)移到錨索上，由錨索承擔，這樣可減少埋于滑床中樁傳遞作用于樁周巖體的滑坡推力，樁埋入滑床中的深度相對減短，并使原來的懸臂抗滑樁，變成了一端近似鉸接另一端近似彈性固端的一種梁式結構?；瑒用婊瑒芋w坡面錨索錨固體抗滑樁8.3.1預應力錨索抗滑樁的應用原因一般抗滑樁：樁身內(nèi)力大，且最大抗力發(fā)生在滑面的附近，造成樁身截面過大，抗滑樁錨固段長度為整個樁長的l/3～2/5；預應力錨索抗滑樁：使抗滑樁單純錨固的特點得到了改善，在樁頂使用預應力錨索施加與位移相反的反向力控制樁頂位移，使抗滑樁的受力更合理，可大幅度減少樁身內(nèi)力、樁的橫截面及埋置深度，達到了節(jié)省材料和降低造價的目的。

8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點抗滑樁屬于被動受力結構。抗滑樁工程完工后，并不立即起支擋作用，只有滑坡推力作用在樁上，使樁產(chǎn)生位移和變形，形成地基反力產(chǎn)生抵抗力矩時，才阻止滑坡的進一步滑動，這種受力機制，對任何需要治理的滑坡，特別是滑坡體上或前緣處有重要的建筑物時，都不能很快地阻止滑坡變形、開裂。8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點預應力錨索抗滑樁則屬于主動式受力結構。先給錨索施加預應力，實質(zhì)上是給滑坡主動施加了一個阻止其下滑的外力，可立即阻止滑坡的活動，穩(wěn)定滑坡體。

圖8-3抗滑樁和預應力錨索抗滑樁結構與彎距分布

普通抗滑樁力學模式類似于錨固于滑床上的懸臂梁，計算得到的樁身彎矩、剪力以及樁水平位移都相對較大，使用該支擋結構時的樁身截面尺寸也很大，配筋量也十分可觀。預應力錨索抗滑樁：力學模式等價于簡支梁或其它超靜定結構。由于約束的增加，使得樁的位移控制相對容易許多，進而使得樁身內(nèi)力在一定程度上大大降低。其受力和變形狀況都得到一定的改善。受力狀態(tài)更加合理8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點

根據(jù)兩者之間的對比可看出兩者之間的受力狀況的不同，由于預應力錨索抗滑樁在上端設置錨索變成了近似一端鉸接一端固定的梁式結構，錨索樁最大彎矩的大小、位置與錨索施加預應力的大小有關。如考慮滑坡推力為矩形分布，不考慮樁身土體抗力，則懸臂桿件的最大彎矩在固定端，其最大彎距為而簡支梁結構的最大彎矩在梁跨中部，其最大彎距為而預應力錨索抗滑樁的受力情況則介入這兩者之間，其最大彎矩比懸臂樁的最大彎矩值小，且位置也高，樁身內(nèi)力發(fā)生了根本的變化。8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點

滑動面以上錨索樁身外側(cè)受拉，而抗滑樁則樁身內(nèi)側(cè)受拉，從而使樁身受力鋼筋分別布置在不同的受拉面。預應力錨索抗滑樁在樁頂施加了與滑坡推力相反的支撐力，所以樁在滑面以下所受側(cè)向反力之和等于滑坡推力減去錨索提供相同方向的拉力。預應力錨索通過對置于滑面以下穩(wěn)定巖土層中的錨固段施加預應力來平衡滑坡中一部分下滑力，受力條件好，施工也較為方便。

8.3.2預應力錨索抗滑樁的受力特點

這樣，預應力錨索抗滑樁的受力情況決定了它的截面相對變小，樁長變短，配筋量也變少，而且可通過調(diào)整預應力大小來控制樁頂位移?；瑒用婊瑒芋w坡面錨索錨固體抗滑樁8.4預應力錨索抗滑樁設計8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則8.4.1滑坡推力和錨索拉力計算8.4.2樁身內(nèi)力計算8.4.3預應力錨索參數(shù)設計計算8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則一般情況下，預應力錨索抗滑樁用于整治滑動面較深、且推力大的大型滑坡。它的設置應保證滑體不越過樁頂，或從樁間滑走，并不產(chǎn)生新的深層滑坡。它的設計包括兩部分：樁體的設計和預應力錨索的設計。

目前抗滑樁在國內(nèi)滑坡整治的應用比較多，但僅有個別樁產(chǎn)生破壞的實例，尚未出現(xiàn)整個工程失敗的先例，這種措施在整治滑坡是非常有效的。但這并不意味著抗滑樁的設計理論已經(jīng)很成熟和完善，抗滑樁的抗滑能力發(fā)揮程度以及其設計是否經(jīng)濟合理，仍舊是一個繼續(xù)值得大力研究的問題。關于抗滑樁樁體設計的問題某抗滑樁加固滑坡工程實例：遇特大連續(xù)降雨---后級滑坡----前后兩級滑坡同時滑動---以大出設計滑坡推力1倍左右的推力作用到抗滑樁上--導致抗滑樁向前傾斜了一個很大的角度---認為工程可能失敗---但事實上并未破壞當抗滑樁傾斜后，既未出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，樁身也未繼續(xù)變位向前傾斜，并在這種狀態(tài)下抗滑樁又重新穩(wěn)定下來，擋住了前后兩級滑坡，滑坡體上的裂縫也逐漸擠密閉合。至今已有近20年了，滑坡一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。關于抗滑樁樁體設計的問題大多數(shù)抗滑樁結構安全系數(shù)過大，設計偏于保守，結構抗剪能力遠沒有充分發(fā)揮。因此現(xiàn)有抗滑樁結構設計還有待于進一步改進和完善。8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則預應力錨索抗滑樁的設計應遵循以下原則：（1）設計應盡可能地考慮樁、錨索與土體的強度和變形特征；（2）預應力錨索抗滑樁設計應合理；（3）設計還應考慮兩種受力情況；（4）設計荷載包括作用于預應力錨索抗滑樁上的外力。8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則（1）設計應盡可能地考慮樁、錨索與土體的強度和變形特征確定該樁為剛性樁還是彈性樁；滑動面的性狀；滑坡近期內(nèi)是否活躍，它的C、值大小的確定；計算滑坡推力的大小及樁身內(nèi)力的計算；樁間距及其它不利因素：樁的位置應設在滑坡體較薄，錨固段地基強度較高的地段，其平面布置、樁間距（6～10m）、樁長及截面尺寸等的確定，應綜合考慮，達到經(jīng)濟合理。8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則（1）設計應盡可能地考慮樁、錨索與土體的強度和變形特征此外，還需考慮錨索拉力和預應力的確定、錨索的空間布置、錨索孔的傾角、錨索的應力松馳與徐變、錨索的防銹、錨固方法與強度計算等。8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則（2）預應力錨索抗滑樁設計應合理當樁承受設計滑坡推力時，錨索拉力應達到設計拉力值。若錨索設計拉力太小，則錨索起不到“支點”作用，樁頂位移得不到控制，錨索只能起一新加的較小力作用在樁頂，雖可減小樁身內(nèi)力，大部分滑坡推力仍通過樁身傳遞到滑床，樁身受力狀態(tài)未脫離抗滑樁受力狀態(tài)。若錨索設計拉力太大，當樁身承受最大滑坡推力時，錨索拉力達不到設計值而造成浪費，并且給錨索的施工工藝和實施帶來很大的困難。滑動面滑動體坡面錨索錨固體抗滑樁8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則（3）設計還應考慮兩種受力情況一是樁身受錨索預應力和樁側(cè)土彈性抗力作用，滑坡推力作為均布荷載作用在樁上，可用普通的地基系數(shù)法計算全樁的內(nèi)力和位移；二是樁受滑坡推力、樁前剩余抗滑力、錨索拉力、樁側(cè)土彈性抗力的作用，按最不利組合計算樁身內(nèi)力和位移。在實際應用中應具體情況具體分析，采用其中的一種受力情況來分析和設計。8.4.1預應力錨索抗滑樁設計原則（4）設計荷載包括作用于預應力錨索抗滑樁的外力可計算的滑坡推力，樁前滑體抗力（指滑動面以上樁前土體對樁的反力），樁錨固段地層抗力，錨索預應力。樁側(cè)摩阻力、粘聚力及樁身自重和樁底反力可不列入計算。在預應力錨索抗滑樁的設計計算中，錨索設計拉力的確定是該計算中最重要的一點，一旦設計拉力確定了，其它的設計計算都可確定。預應力錨索抗滑樁這一新型樁錨結構雖然已在工程中大量應用，但其設計計算理論研究遠遠滯后于工程應用。目前各滑坡治理部門及設計單位一般按照各自的計算方法并結合工程經(jīng)驗來進行設計，設計計算方法差別較大，治理效果也各異。關于預應力錨索抗滑樁設計的問題目前在實際工程中往往作一定程度的簡化，但是由不合理的簡化也帶來了一定的誤差。例如，將錨索預應力作為已知力加載在樁上，并按一般力學方法計算這些力在滑動面處引起的彎矩和剪力，由此計算抗滑樁錨固段的內(nèi)力分布。而實際上，從施加的預應力到由于滑坡推力的作用而使得錨索受力進一步增加，錨索經(jīng)歷了彈性拉伸(假定錨索在彈性范圍內(nèi)工作)，而樁身位移則經(jīng)歷了向坡體內(nèi)位移轉(zhuǎn)為坡體外位移的過程。所以將錨索力作為一個固定力來處理忽略了錨索的彈性變形過程，沒有考慮錨索和抗滑樁之間的變形協(xié)調(diào)以及巖土體的相互作用。關于預應力錨索抗滑樁設計的問題8.4.2滑坡推力和錨索拉力計算應滿足的幾個假定：1.土體對樁身的作用力是線彈性的,且沿樁身均勻分布;2.樁身、其它部件、土體在張拉及整個工作階段呈線彈性;3.滑動面是確定的,且在整個工作期間不會改變;4.所研究的滑坡可以簡化為平面應變問題;5.樁的嵌入部分的受力仍可按懸臂樁的嵌入部分計算.8.4.2滑坡推力和錨索拉力計算（1）滑坡推力的確定對于一個需要整治的滑坡，首先必須確定其滑坡推力，根據(jù)滑坡特性，計算出極限平衡狀態(tài)下滑坡推力曲線，取一定安全系數(shù)[Fs]＝1.05～1.25，確定設計滑坡推力曲線，據(jù)此定出抗滑樁的位置;同時應考慮該處滑坡體較薄，且錨固段應設置在較好的地層，錨索的設置也適宜，不能太長。錨索和樁的位置定好后，該處的下滑推力可根據(jù)設計滑坡推力曲線確定其大小。8.4.2滑坡推力和錨索拉力計算（1）滑坡推力的確定已知滑動面、地基地層性質(zhì)、樁身材料等，根據(jù)經(jīng)驗擬定選擇樁截面尺寸、樁間距。樁的錨固段大至為樁長的1/3～l/5，錨索錨固段必須在滑動面以下的穩(wěn)定巖層中，其長度根據(jù)計算結果確定。調(diào)整錨索直徑及股數(shù)，使其受力最為合理。8.4.2滑坡推力和錨索拉力計算（2）錨索拉力計算預應力錨索抗滑樁為一超靜定結構，將樁與錨索視為一個整體，樁簡化為受橫向變形約束的彈性地基梁，根據(jù)位移變形協(xié)調(diào)原理，按地基系數(shù)法確定錨索拉力及樁身內(nèi)力。如圖所示，土壓力按最常用的三角形及矩形兩種考慮，錨索拉力按彈性支座考慮。假定錨索與樁變形協(xié)調(diào)，即錨索伸長量等于錨索作用點處樁的位移。（2）錨索拉力計算

設樁上作用有n根錨索，當樁與錨索的變形協(xié)調(diào)完成后，錨索拉力分別為，，，……，，并設＝，則有：對O點的彎矩為：錨索拉力對O點產(chǎn)生的彎矩總和為：土壓力對O點的彎矩為：則O點的總彎矩為：

O點的總剪力為：變形協(xié)調(diào)方程為：式中，為樁上第根錨索作用點的水平位移；為第i根錨索的水平伸長量。根據(jù)材料力學有：＝（2）錨索拉力計算

式中，為第根錨索的自由段長度；為第i根錨索截面面積；為錨索的彈性模量，取1.8×108kN/m2。令，則式中，為第根錨索作用點距O點的高度；為第根錨索作用點在土壓力作用下的水平位移；為第根錨索作用點在錨索拉力作用下的水平位移；為在錨索拉力與土壓力共同作用下O點的水平位移；為在錨索拉力與土壓力共同作用下O點的轉(zhuǎn)角。

1）求錨索作用點在土壓力作用下的水平位移

在第i根錨索作用點施加單位力，則在單位力作用下樁身彎矩為當土壓力為三角形分布時，土壓力在樁上產(chǎn)生的彎短為則令則

1）求錨索作用點在土壓力作用下的水平位移

同理可求出當土壓力為矩形時2）求錨索作用點在錨索拉力作用下的水平位移

與求相同，設＝1，則第i根錨索作用點產(chǎn)生的單位位移為因此，使第i根錨索作用點產(chǎn)生的位移為：，則

3）求錨索拉力與土壓力共同作用下O點的水平位移；錨索拉力與土壓力共同作用下O點的轉(zhuǎn)角

無論用法或法，也無論樁底為自由端、固定端或鉸支端，都有：（8-15）（8-16）關于的意義與計算請參考鐵二院編《抗滑樁設計與計算》。把式（13）、（14）、（15）、（16）代入式（12）有：解此方程組，即可求出。令則（8-17）把式（17）代入（10），可得（8-18）對每一根錨索均有與式（18）相似的方程，從而形成一方程組如下：

8.4.2滑坡推力和錨索拉力計算在實際工作中，可先求出使樁的正負彎矩大致相等時錨索所承擔的總拉力，則每根錨索所需施加的預應力為。另在計算時，計算結果為負，這是因為在推導樁的計算公式時規(guī)定的符號所致。而在方程（12）中要求的為正，因此在利用方程（16）計算時，所得結果應取絕對值。在利用計算機解方程組（19）時，最好采用高斯列主元素消去法，盡量不要采用簡單消去法，因簡單消去法容易造成其它元素數(shù)量級的巨大增長和舍入誤差的擴散。

計算例子

例如：設有一截面為2.0m×2.5m的樁，滑面以下樁長為7m，滑面以上樁長為15m，樁后每延米土壓力為651kN，樁間距6m。樁上設三根錨索，錨索間距3m，最上一根距樁頂1m，則當樁的正負彎矩基本一致時，樁身最大彎矩為2676kN.m，錨索拉力為870kN。如錨索不施加預應力，錨索隨樁協(xié)調(diào)變形而產(chǎn)生的拉力從上至下分別為367kN、302kN、233kN，則每根錨索應施加的預應力分別為503kN、568kN、638kN。右圖為樁加錨索并施加預應力與不加錨索的彎矩對比圖，從圖上可以看出，彎矩明顯減小，且樁身受力更為合理。8.4.3樁身內(nèi)力計算（1）非錨固段樁身內(nèi)力計算：求出錨索設計拉力后，樁身上端外力均為已知，按懸臂端求出樁身各截面的Q、M及錨固段頂端O點處的剪力和彎距。（2）錨固段樁身內(nèi)力計算：由錨固段頂端剪力和彎距，按地基系數(shù)法求取錨固段各截面的Q、M以及樁身的橫向壓應力及變位。（3）求出樁身內(nèi)力后可按極限狀態(tài)法計算抗滑樁的結構予以配筋。8.4.4預應力錨索參數(shù)設計計算（1）根據(jù)錨索設計拉力R計算需要的鋼絞線根數(shù)n式中，為鋼鉸線屈服抗拉荷載。（2）錨固段長度確定：可考慮兩個因素，一是按錨索與砂漿的握裹力計算錨固段長度，一是按錨孔砂漿與孔壁摩阻力計算錨固段長度。（3）錨索下傾角計算：按照錨索最優(yōu)傾角計算結果和具體施工條件確定，并可根據(jù)確定的下傾角調(diào)整錨索自由段的長度。（4）錨索預應力確定：可根據(jù)計算出的錨索設計拉力確定錨索預應力。土木2006《巖土加固技術》課程設計

地下大型污水池抗浮錨固結構設計

課程設計8.5預應力錨索抗滑樁技術的應用

8.5.1工程概況山東省省道327線濟南段仲宮至棗林段自2000年元月開始施工后，受雨水的影響，于2000年11月在棗林處開始發(fā)生山體滑坡，嚴重影響交通。累計已平面滑移約10m，現(xiàn)場可見最大裂口寬達100cm，裂口的肉眼可見深度約2.0m。滑坡的平面及剖面特征分別見下圖。

8.5.2滑坡規(guī)模及形成與發(fā)展分析（1）滑坡規(guī)?？辈觳槊鳎诨麦w中施工的四個鉆孔中的主滑動面深度分別為7.50m、6.50m、8.00m、8.90m，滑動面的平均深度為7.8m。通過調(diào)查查明滑坡體的橫斷面面積為543m2，滑坡體的平均寬度為40m，滑坡體的體積=543×40＝21720m3，體重=21720×2＝43340噸，屬中型滑坡。該滑坡對327省道棗林段及其北側(cè)民用設施直接構成災害性破壞的危險。

8.5.2滑坡規(guī)模及形成與發(fā)展分析（2）滑坡類型滑坡床的埋藏深度為6.50～8.90m，按滑坡床埋藏深度分類可歸入中層滑坡（6～20m）；按滑動面的形狀和移動類型分類可歸入地表堆積物的斜體移動；按滑動巖層的成分、構造、產(chǎn)狀、滑床和滑帶的特點以及變形特征和位移動力分類可歸入牽引式（流動式滑坡和滑坍）滑坡；結合該滑坡實際，該滑坡為中層牽引式地表堆積物的斜坡移動。（3）滑坡的形成與發(fā)展棗林滑坡的滑動原因為坡體后部傾角大，坡體含有片麻理，其強度低極易滑動，這是滑坡賦存的基礎地質(zhì)條件；建造公路導致人工切坡，臨空界面和臨空高度的增大加劇了坡體的不穩(wěn)定性，這是滑坡產(chǎn)生的地貌條件；坡體在大量地表水進入進一步軟化滑坡體，增大可塑流動性，并且極大的潤滑了滑動面，加速了滑坡的形成和滑移速度。這是滑坡發(fā)生、發(fā)展的誘因。8.5.3滑坡治理方案（1）鑒于地下水對邊坡穩(wěn)定性影響很大，必須采用排水措施。（2）由于坡體己下滑6～7m，上部坡體已經(jīng)平緩，故削坡減重作用不大，且要破壞坡體上豐富的植被，故不能采用削坡減重方法。（3）錨桿、錨索是一種較好的加固方法，尤其對帶有滑面的堅硬巖體特別有效。（4）在滑坡下部修建抗滑擋土墻是整治滑坡經(jīng)常采用的有效措施。（5）抗滑樁是承受側(cè)向荷載用以整治滑坡的支擋建筑物。8.5.3滑坡治理方案綜合上述因素，選擇采用抗滑樁和地面及地下排水方法治理滑坡。為了減小抗滑樁的彎矩，提高滑坡整治效果，穿過抗滑樁配預應力錨索。為了使各抗滑樁受力均勻，在抗滑樁上部6m范圍的坡面采用網(wǎng)錨噴加固。此外，在抗滑樁之間采用漿砌石墻護面。8.5.4預應力錨索抗滑樁的設計（1）滑坡穩(wěn)定性分析Fs28.5.4預應力錨索抗滑樁的設計（1）滑坡穩(wěn)定性分析根據(jù)滑坡地質(zhì)剖