锚—微型桩组合结构加固公路边坡技术研究

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微型桩具有非开挖机械成孔、对地层适用性强、桩位布置灵活、对滑体扰动小、安全快速等优点,在边坡快速治理中和应急抢险中得到了越来越多的应用。但是微型桩桩截面积小、长径比大,导致桩体抗滑承载力有限,在滑坡推力作用下容易产生较大的挠曲变形和侧向倾斜。因此,在实际工程中的微型桩易发生弯剪破坏的情形。锚-微型桩组合抗滑结构利用若干根垂直或倾斜布置的微型桩、桩顶联系梁、斜向锚索与周围岩土体共同构成了一个复合桩锚结构体系。与普通微型桩结构相比,改被动受力为主动受力,在一定程度上提高了组合结构的抗滑承载力。本文采用了理论分析、数值模拟、现场监测的研究方法,对锚-微型桩组合结构的抗滑机理、内力计算、水平承载性能、实际工程运用效果开展相关的研究工作,取得的成果具体如下:(1)从平面、断面和空间组合三个方面介绍锚-微型桩组合结构的布置形式。分析了锚-微型桩组合结构中的加固机理,提出了锚-微型桩-岩土体相互作用模式和变形破坏特征,总结了锚-微型桩组合结构的优点及其适用原则。(2)总结了现有的锚-微型桩组合结构的设计计算方法,分析了设计中存在的不足之处,提出了能够反映锚-微型桩变形协调的设计方法,建立组合结构计算模型,推导了其相应的变形协调方程,在国内外研究的基础上给出了设计步骤,为组合结构在工程中的应用起到推动作用。(3)微型桩群属于桩土共同作用体,桩土荷载分担比8:2,微型桩群布桩时,合理的桩间距、排间距宜为3~7倍桩径,合理的锚固段长度为桩长的1/3~1/2。1~3排桩土压力分担比为1:0.8:0.5。(4)微型桩顶部预应力锚索的约束作用不仅仅可以有效地限制桩顶位移,并且能分担部分滑坡推力;桩顶锚索的设置,可以改善微型桩的受力状态;可根据边坡工程计算最优锚固角和锚固力,建议桩锚荷载分担比取0.5~1,最优锚固角度取值 15°~30°。(5)对贵州K16滑坡治理措施进行数值分析,设计方案微型桩直径150mm,桩长7.5~12m,按1×1m矩形布置,施加预应力大小为800kN,是可行的。对滑坡深部位移、微型桩弯曲应力、桩侧土压力、预应力损失值进行长期的现场监测,分析了不同阶段滑坡的运动状态及组合结构的受力特征,监测数据表明组合结构治理滑坡的工程效果良好。
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