抗滑桩设计计算书

目录 1 工程概况 2 计算依据

3 滑坡稳定性分析及推力计算 3.1 计算参数 3.2 计算工况 3.3 计算剖面 3.4 计算方法 3.5 计算结果 3.6 稳定性评价 4 抗滑结构计算 5 工程量计算

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一、工程概况

拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约

100m，

设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为K96+030～K96+155，全长125m，设计路面净宽7.50m，设计为二级公路，设计纵坡3.50%,地面高程为720.846m～741.70m，设计起止路面高程为724.608m～729.148m，K96+080-K96+100为填方，最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。

二、计算依据

1.《重庆市地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）；

2.《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）；

3.《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）；

4.《室外排水设计技术规范》（GB 50108-2001）；

5.《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）；

6.《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）；

7.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086-2001）；

8.《公路路基设计规范》（JTG D30—2004）；

9. 相关教材、专著及手册。

三、 滑坡稳定性分析及推力计算

3.1 计算参数

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3.1.1 物理力学指标： 天然工况：γ1=20.7kN/m，φ1=18.6°，C1=36kPa 饱和工况：γ2=21.3kN/m3，φ2=15.5°，C2=29kPa 3.1.2 岩、土物理力学性质

该段土层主要为第四系残破积碎石土，场地内均有分布，无法采取样品测试，采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa，饱和抗压强度17.30 Mpa，天然密度2.564g/cm3,比重2.724，空隙度8.25%，属软化岩石，软质岩石。

表1 各岩土层设计参数建议值表 名 称 含碎石粉质粘土 强风化泥岩 弱风化泥岩 地层 代号 Q4dl+el3

状 态 稍密 破碎 完整 承载力值σο（MPa） 0.13 0.6 1.60 桩周土极限摩阻力（MPa） 0.16 / / 基底摩擦系数（μ） 0.40 0.50 0.60 T2b T2b 3.1.3 滑坡推力安全系数 3.2 计算工况

Fst1.15

选取公路填筑后自然状态、饱和状态两种工况对滑斜坡进行计算。 3.3 计算剖面

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3.4 计算方法

采用折线形滑动面稳定性计算（传递系数法） 传递系数公式：

i1cos(i1i)tanisin(i1i)

第i条块的剩余下滑力公式：

3.5 计算结果（详见附页）

EiFstWisiniWitanicosiciliEi1i

滑坡推力计算结果

基岩界面 .

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条块编工况 号 1 2 3 4 天然状5 态 6 7 8 9 剩余下滑工况 力 -73.15 -31.08 -101.28 18.52 饱和状52.66 态 91.12 97.57 127.38 125.68 填土界面 条块编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 剩余下滑力 24.95 6.67 -4.58 103.83 209.22 368.11 401.79 551.24 606.61 1 2 3 天然状态 4 5 6 7 8

3.6 稳定性评价

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-84.15 -260.4 -255.5 222.02 饱和状108.45 191.69 -195.45 -66.06 态 1 2 3 4 5 6 7 8 -53.65 -196.08 -201.96 294.74 268.71 382.07 33.19 217.33 .

根据计算结果得知斜坡在公路填筑后自然状态下Fs=1.18，饱和状态下Fs=0.95，因此斜坡在公路填筑后在自然状态下为基本稳定状态，饱和状态下处于不稳定状态。可能诱发滑坡灾害发生，需要进行支挡。

四、抗滑结构计算

1、抗滑桩设计计算 1.1设计资料：

物理力学指标： 天然工况：γ1=20.7kN/m3，φ1=18.6°，C1=36kPa 饱和工况：γ2=21.3kN/m3，φ2=15.5°，C2=29kPa 根据岩性及地层情况，由于在滑面以上还存在有筑填土层约7.7m和含碎石粉质粘土（Q4dl+el）层厚约为1.1m，所以滑面以上土层厚度约h′=8.8m，查取相关规范可知取该土层的抗滑地基系数为m=10000KN/m4，则滑面处的地基系数采用A=10000×8.8=88000KN/m3

泥岩（T2b）由强风化泥岩厚为2.20m和弱风化泥岩厚为0.70m组成,桩的埋长为6m。强风化泥岩取抗滑地基系数为地基系数

m2m1=80000KN/m4，弱风化泥岩取抗滑

=100000KN/m4。根据多层土的地基系数的取值可得

m1h12m2(2h1h2)h280000(22.23.8)3.84m87044KN/m(h1h2)2(2.23.8)2

桩附近的滑体厚度为8.8m，该处的滑坡推力P=607kN/m，桩前剩余抗滑力

E=0kN/m。

抗滑桩采用C30钢筋混凝土，其弹性模量Eh=30×106 KPa，桩断面为b×h=2m

1Wbh23m26x3m的矩形，截面S=6m2，截面模量 ，截面对桩中心惯性

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矩

I1312bh4.5m4，相对刚度系数

EI＝0.85EhI＝114750000m2，桩的中心距l=6m，桩的计算宽度Bp=b+1=3m，

桩的埋深为la=6m。

1.2 采用K法计算桩身的内力

（1）计算桩的刚度

由查表可知地基系数C0.08106KN/m4

桩的变形系数4CBp4EI0.151m1

桩的换算深度为la=0.151×6=0.906<1 故按刚性桩计算。

（2）计算外力

每根桩承受的水平推力

F=607×C0S26°×6=3273.4KN

则

TF3273.4h'8.8371.93KN/m

滑坡推力按矩形分布；如右图 滑面处的剪力Q0=3273.4KN

滑面处弯矩M0=3273.4×4.4=14403KN/m (3) 滑面至旋转中心的距离 yla2A3M02Q0lamla4M03Q0la023A2M0Q0lamla3M02Q0la

.

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6288000（31440323273.46）870446(41440333273.46)2388000（2144033273.46）870446（31440323273.46） =4.0475m

(4) 桩的转角 123A2M0Q0lamh3M02Q0laBpla6AAmlamla322

123880002144033273.4687044631440323273.462236368800088000870446870446

=0.001739 rad （5）桩身内力及桩侧抗力

桩侧抗力 yy0yAmy

(4.0475y)0.001739(8800087044y)

2619.397459.6361y151.3695y

桩侧抗力最大点位置

459.63612151.3695y0，y1.5183m

因为

yy0 ,

所以桩身各点的剪力

QyQ011ABpy2y0yBpmy23y02y 2613273.48800030.001739y(24.0475y)2

13870440.001739y2(34.04752y)6Qy3273.41858.19y 689.454y2151.37y3 当

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Qy0时，即可找出弯矩最大是的y值。经试算求得y=1.309m时，M最大。

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桩身各点的弯矩

11MyM0Q0yBpAy23y0yBpmy32y0y

61212144033273.4y3880000.001739y（34.0475-y)-6

13870440.001739y3(24.0475y)12My144033273.4y929.096y2229.818y337.84y4

桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示：

桩侧抗力图0-2500-2000-1500-1000-500-1-2-3-4-5-6-7系列1050010001500

剪力图0-6000-4000-2000-1-2-3-4-5-6-7系列1020004000

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弯矩图0-5000-1-2-3-4-5-6-7系列105000100001500020000

桩侧抗力为0的一点即为剪力最大点，求得当埋深：y=4.0475m时y=0 所以最大剪力为Qmax=5505.52KN

剪力为0的一点即为弯矩最大点，求得当埋深：y=1.309m时Qy=0 所以最大弯矩为Mmax=16691.5KN m

1.3 抗滑桩结构设计

抗滑桩受滑坡推力和锚固地层抗力作用，在荷载作用下产生弯曲转动，为了防止桩体由于荷载作用而产生过大变形与破坏，桩身需要配纵向受力钢筋以抵消弯矩，配置箍筋以抵抗剪力。桩身结构设计计算参考《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002)，按受弯构件考虑。

1）桩身截面配置纵向受力钢筋（控制截面受弯）

根据前述抗滑桩内力计算结果，取控制截面I-I所受弯矩进行计算。

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按混凝土结构正截面受弯承载力计算模式，计算受力钢筋，计算可按单筋截面考虑，经简化的计算如图

抗滑桩总长约为15m，计算可按两个控制截面考虑配筋。控制截面Ⅰ-Ⅰ取桩身最大弯矩截面

若结构重要系数取1.0，则控制截面Ⅰ-Ⅰ处的设计弯矩为Mmax=16691.5KN.m。 混凝土保护层厚度取80mm，若为单排布，则桩截面有效高度h02900mm。 由力的平衡条件得

1fcbxfyAs 由力矩平衡条件得

x M1fcbx(h0)

2联立上述两式求解，得 ASMxfy(h0)2

式中，x为截面受压区高度，可按下式求得 x1fcbh012fc2bh022fcbMfcb

式中，M为设计弯矩（KN.m）；As为受拉钢筋截面积；1为混凝土受压区等效

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矩形应力图系数，当混凝土强度等级不高于C50时，1取1.0；fc为混凝土轴心抗压强度设计值（KPa）；

fy为钢筋的抗力强度设计值（KPa);b为桩截面宽度（m);h0为截面有效高度（m)；a为受拉钢筋的混凝土保护层厚度（m)。

fc14.3N/mm2ft1.43N/mm2采用C30混凝土，，，纵向受力钢筋选用HRB400

fy360N/mm2fy270N/mm2级（III级），，箍筋及架立钢筋选用HPB300(I级)，，则其他参数如上所述。

A.计算Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积  混凝土受压区高度

x1fcbh012fc2b2h022fcbMfcb1.014.3200029001.0214.322000229002214.3200016691.5106x14.32000

8294000076969408.215591.24mm x 208.76mm28600 取x的值为208.76mm Ⅰ-Ⅰ截面受力钢筋截面积

16691.5106AS16584.5mm2

x208.76fy(h0)360(2900)22M选用21根Ф32mm的HRB400钢筋截面面积为As=16890.3mm2满足要求， 可采取3根一束，共7束布置于受拉侧。 2）桩身截面配置箍筋（控制截面受剪）

抗滑桩桩身除承受弯矩以外，还承受着剪应力。因此在设计计算时，必须进

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行剪应力的检算。为了施工方便，桩身不宜设斜筋，斜面上的剪应力由混凝土和箍筋承受。桩身剪力极值有位于滑面处的3273.4KN和位于滑面一下4.0475m处的5505.52KN，同样，结构重要系数取1.0，则设计剪力按5505.52KN考虑。 验算截面尺寸： 因为

0.25cfcbh00.251.014.32000290020735KNV5505.52KN

所以截面尺寸满足要求。

验算是否按计算配箍筋：

0.7ftbh00.71.43200029005805800N5805.8KN5505.52KN 可见，设计剪力大于混凝土提供的抗剪能力，只需要配置构造箍筋即可，

所以实配箍筋为16@200，采用双肢箍，配筋详见下图。

I-I截面配筋图

上述计算出的纵向受力钢筋布置于截面受拉侧，即抗滑桩的内侧。受压侧布置构

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造钢筋以形成骨架，此处选7根HPB400级Φ26mm，另外，各选7根HRB400级Φ26mm布置于抗滑桩的两侧边，见上图。

1.4 桩侧应力验算

滑床中、上部主要为三叠系中统巴东组（T2b）青灰色泥岩组成，岩层产状为161°∠41°，强风化带厚度约为2.2 m，其下为中等~微风化。岩石的单轴抗压强度为R=24 MPa。属于完整的岩质、半岩质地层。

锚固段地层为比较完整的岩质地层，桩身对地层的侧压应力max应符合下列 条件：

k1k2R00.30.5240003600 k1——岩层产状倾角大小决定，根据岩层构造取0.5；

k2——取决岩石的裂隙、风化及软化程度，取0.3； R0——围岩单轴抗压极限强度，R＝24000kPa。



max968.3kpa

 k1k2R00.30.5240003600kpa

故满足要求。

2、抗滑桩间挡土板设计

2.1 挡土板的拟定

挡土板材料及施工：采用C30混凝土，选用HRB335级钢筋，现场预制 由于抗滑桩净距

l0633m，且挡土板深入抗滑桩长度至少为30cm，所以挡

土板尺寸拟定如下：

板墙尺寸：截面为矩形，截面 尺寸b×h =1000×250 ，板长a=3600,如下图所示

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2．2 荷载确定

当土体为粘性土时，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）对边坡支挡结构土压力计算提出如下规定，计算支挡结构的土压力时，可按主动土压力计算。

由板墙测土地质条件，按库伦主动土压力计算：

cos2()Ka0.51

sin(0)sin()2cos2cos(0)[1]cos(0)cos()滑面处的库伦土压力

qkh1Ka208.80.5189.76KN/m2

则总库伦土压力：

Ea11qkh189.768.8395.0KN22

取最大库伦土压应力

抗滑桩间间距 计算跨径

qk89.76KN/m2均匀作用在单跨板上进行设计

l0633m

ll01.5t31.50.33.45m

11Mmaxqkl289.763.452133.55KNm88则板跨最大弯矩为

2.3 板墙配筋设计

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取桩的永久作用分项系数： 取桩结构重要性系数： 则设计弯矩：

G1.35

01.0

MG0Mmax1.351.0133.55180.3KNm

，取选用HRB335

取C30混凝土，混凝土轴心抗压强度设计值级钢筋，钢筋抗压强度设计值

fc14.3N/mm2fy300N/mm2。

保护层厚度c=30mm，s40mm，h值取为250mm，则h0=210mm。 由力矩平衡条件得

xMMu1fcbx(h0)

2

 x72.58mm

xbh0

为防止出现超筋破坏，应满足

bh00.55210115.5mm 即满足要求

由力的平衡条件得

1fcbxfyAs

1.014.3100072.583459.6mm2300



As1fcbxfy为防止出现少筋破坏，应满足

minbh0.002151000250537.5 即满足要求

As3801mm2，在沿板跨度方向截面受拉一

选用用1022@100单排布置，侧布置。

根据《DZ0240-2004_滑坡防治工程设计与施工技术规范》，分布钢筋选用

HPB300钢筋，直径为12mm,布置与受力钢筋垂直方向，间距200mm，板墙配

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筋如下图。

3、排水工程

该区域属中—亚热带季风气候，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，日最大降雨量达192.9mm，小时最大降雨量超过65mm。根据《K96+030~K96+155工程地质详细勘察报告》，斜坡坡顶、坡脚无塘、田、水库、河流等地表水体分布。滑坡地质条件简单，滑体厚度和滑坡规模都较小，综合考虑仅需简单按区域性进行排水沟设置。

3.1 排水沟设计

排水沟材料：采用浆砌条石

排水沟布置：在公路内侧布置，延伸出滑坡周界5m

按重庆市区域常用排水沟截面设计区间取值，截面尺寸见下图

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排水沟截面尺寸

五、工程量计算

1、钢筋量计算

该工程中共采用了HRB335、HRB400、HPB300三种钢筋，其中HRB335钢筋所用直径为22mm, HRB400钢筋所用直径为26mm、32mm, HPB300钢筋所用直径为12mm、16mm、18mm。

1.1 HRB335直径为22mm的钢筋，该钢筋全部用于浇筑挡土板

单块挡土板钢筋用量：360010102(12223.1422)42661.6mm 因为滑面以上共8.8m,而每块挡土板为1m，所以共需9块挡土板，其该钢筋用量为：42661.69383954.4mm384m

1.2 HRB400直径为26mm的钢筋，该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋

单桩用量：1480021212(12263.1426)327332.88mm327.4m 1.3 HRB400直径为32mm的钢筋，该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋

单桩用量：1480021212(12323.1432)331148.16mm331.2m 1.4 HPB300直径为12mm的钢筋，该钢筋作为挡土板的分布钢筋

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单块挡土板钢筋用量：

100018182(12123.1412)19788.48mm19.8m

因为滑面以上共8.8m,而每块挡土板为1m，所以共需9块挡土板，其该钢筋

用量为：19.89178.2m

1.5 HPB300直径为16mm的钢筋，该钢筋作为抗滑桩中的箍筋

单个箍筋用量2(3000160)2(2000160)25.5169536mm 单根桩所需74个箍筋，该钢筋用量为749536705664mm705.7m 1.6 HPB300直径为18mm的钢筋，该钢筋作为抗滑桩中的架立钢筋

单桩用量：

(2(28402(12183.1418))18402(12183.1418))15137326.8mm137.4m

2、混凝土方量计算 2.1 单桩混凝土用量：

3214.83.140.0132327.43.140.0162331.23.140.0082705.73.140.0092137.488.3m3

2.2 单块板混凝土用量

3.610.253.140.006219.83.140.011242.70.88m3

一个剖面共需9块板，该用量为0.8898.0m 2.3 排水沟混凝土用量

36(2003065030260030)378000mm0.378m

33、圬工计算

该工程中圬工主要为排水沟，排水沟单个剖面圬工量为

20.20.650.240.80.452m3

由于两根桩之间距离为6m，所以0.45262.712m 4、挖填方量

.

3.

挖方量：3260.650.6638.34m 单个剖面填方量：208.79m

综上计算结果，可知单根桩所控制的滑面区域工程量统计如下：

表1钢筋用量表

钢筋类型 级别 直径(mm) 单根长度(mm) 根数 总长(m) HPB400 HPB400 HRB335 HPB300 HPB300 HPB300

表2 混凝土用量表

混凝土标号 C30 C30 C30

表3 挖填、圬工方量表

用途 抗滑桩浇筑 挡土墙浇筑 排水沟护面 方量（m） 88.3 8 0.4 333III III II I I I 26 32 22 16 18 12 15590 15772 4270 9540 9160 1100 21 21 90 74 15 162 327.39 331.2 384.3 706 137.4 178.2 .

.

.

类型 方量（m3） 填方 208.79 挖方 38.34 圬工 2.712