某滑坡治理工程的設計計算過程案例1.1治理方案確定K328+855～K328+940段坡體現(xiàn)處于初滑階段，存在進一步滑動隱患，嚴重危害公路正常運營，鑒于該病害段特有地形地勢及巖土工程特征，對該段邊坡作抗滑治理，由于明顯的滑坡變形跡象和大埋深的滑動面,設計計劃使用單排抗滑樁來穩(wěn)定滑坡,結(jié)合滑坡的特點以及所在地形區(qū)域,在公路兩側(cè)布置排水溝，截留和疏導地表水，防止地表水滲入對滑坡穩(wěn)定性的不利影響。K328+940～K329+060段左側(cè)邊坡失穩(wěn)，巖體節(jié)理裂隙較為發(fā)育，坡面未設置防護，存在大量危巖體垮塌、掉塊，決定在清除危巖體后，采用錨桿支護。1.2樁身外力確定抗滑樁一般設在抗滑地段，考慮經(jīng)濟效益、保障安全并結(jié)合滑坡推力曲線選擇在滑坡前緣⑦號滑塊設樁。最終確定滑坡推力為1353.43kN/m,推力角度為22.385°，剩余抗滑力為493.149kN/m，角度為22.385°，由于樁前土體提供抗力，故為全埋式樁。1.3樁身參數(shù)選取根據(jù)滑坡地層性質(zhì)、滑坡推力、滑面坡度、滑體厚度等綜合因素，結(jié)合規(guī)范對抗滑樁的一般規(guī)定，確定：抗滑樁總長10m其中受荷段h1=5m錨固段；截面尺寸；樁間距L=6m；樁身混凝土選用C30。1.4抗滑樁樁型計算1.4.1抗滑樁設計基礎參數(shù)計算樁截面：S=ba=1.5×2=3㎡樁截面慣性矩：I=樁截面模量：W=樁的綜合彈性模量（鋼筋混凝土，采用C30混凝土）：由《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（GB50010-2010）4.1.5得彈性模量E=30×樁的抗彎剛度：EI=30×樁的計算寬度：B樁的變形系數(shù)：α=樁的計算深度：αh故按剛性樁計算。1.4.2樁上設計荷載計算按朗肯土壓力理論計算樁前被動土壓力，取滑體土的重度γ1=18.61kN/m3，內(nèi)摩擦角φ1=13.28°E由于EpL每根樁承受的水平推力：T=1353.43×6×1.4.3受荷段樁身內(nèi)力計算，滑面處的剪力：Q滑面處的彎矩：M受荷段分布力：qq受荷段樁身剪力：Q受荷段樁身彎矩：M各截面計算結(jié)果如下表5-1受荷段各截面內(nèi)力表y(m)012345Qy0191.4228761.69121722.8053062.7654781.57My063.8076510.46081722.8054083.6867971.951.4.4錨固段樁側(cè)應力和樁身應力計算（按剛性樁計算）（1）滑面至樁轉(zhuǎn)動中心距離及轉(zhuǎn)角。取A=190000kN/m3。滑面至樁轉(zhuǎn)動中心距離：y轉(zhuǎn)角：φ=（2）樁身變位。x（3）樁側(cè)應力。σ令dσ（4）樁身剪力。Q令dQ令Qy（5）樁身彎矩。M令dM按剛性樁計算的錨固段樁身變位、內(nèi)力及樁側(cè)應力如下表所示。5-2錨固段樁身內(nèi)力表計算截面y/水平位移xy/10^-4m樁身剪力Qy/kN樁身彎矩My/kN·m樁側(cè)應力σy/kPa備082.67864781.577971.951570.894滑面處0.303371.1272793586.3379241.8571586.921橫向壓應力最大157.7814871.439810790.171502.3171.237151.878274-0.0570110892.681434.938彎矩最大232.8842-2431.559921.211081.17937.987-4263.996411.921319.4813.3208-2.18E-05-4394.55016.2490.000145樁轉(zhuǎn)動中心、最大剪力4-16.9102-3742.482176.545-794.7785-41.80740.3750.73-2257.6樁底（6）地基強度校核。嵌入巖層時，樁的最大橫向壓應力σmax應小于或等于地基的橫向承載力特征值ffH式中：fHKHΗ——折減系數(shù)，根據(jù)巖層的裂縫、風化及軟化程度可取0.30~0.45；frk由式得，1586.921kPa<0.8×0.4×27.99×103=8956.8kPa滿足要求。（7）樁身內(nèi)力圖1.1錨固段樁側(cè)抗力圖1.2錨固段剪力圖1.3錨固段彎矩圖1.4.5樁的結(jié)構設計（1）配筋計算抗滑樁如果受到滑坡推力和樁前的阻力會使樁彎曲，如果荷載過大，會對樁產(chǎn)生變形和破壞，所以需要對樁身的縱向應力分別進行配筋和箍筋，為抵抗彎矩和剪力。本次擬設計的抗滑樁橫截面尺寸為：b×h=1.5m×2m，樁身的混凝土選用C30級，受拉鋼筋選用HRB400級，箍筋選用HRB400級?；炷帘Ｗo層的厚度取35mm彎矩設計值M=10892.68kN·m，剪力設計值V=4394.5kN。受拉鋼筋合力點到截面受拉邊緣的距離ɑs=100mm，則截面有效高度h0查《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（GB50010-2010）得：fy=360N/mm2,fc=14.3N/mm2最小配筋率：ρmin1）縱筋計算：查《滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范》（DZ0219-2006）7.2.12得：Asε=1?1?2αs式中：As—受拉鋼筋截面面積（mm）；M—抗滑樁設計彎矩（N.mm2）fc—混凝土軸心抗壓強度（N/mm2fy—受力鋼筋抗拉強度（N/mm2b—為抗滑樁寬度（m）ε—含鋼特征值，且要求滿足條件ξ﹤ξbh0—抗滑樁截面有效高度（m）；K1αε=1?A=A查《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（GB50010-2010）表A.0.1，選用24根Φ32，實有As=19300.8mm2。2）箍筋計算矩形截面樁應進行斜截面抗剪強度驗算，其計算公式為(1.5)且要求滿足條件：(1.6)式中：V—設計剪力（N）；Vcs—斜截面受剪承載力（N）；ft—混凝土軸心抗拉強度（N/mm2）；fyv—箍筋抗拉強度（N/mm2），取值不大于310N/mm2；Asv—同一截面內(nèi)箍筋的全部截面面積（mm）；S—抗滑樁箍筋間距（mm）；K2—抗滑樁斜截面受剪強度設計安全系數(shù)，取1.10，其他符號意思同前。驗算截面梁尺寸：0.25滿足要求。驗證是否需要按計算配置箍筋：0.7應按計算配置箍筋，并按規(guī)范要求取fyv=300N/mm。A選用雙肢箍筋Φ12@100，則An滿足計算要求及最小配筋率要求。（2）結(jié)構設計將上述計算出的HRB400級24Φ32縱向受拉鋼筋布置于截面受拉側(cè)，其中6根在受拉側(cè)及靠山處布置，另外18根平均分為六束進行局部加強。選用8根HRB400級Φ32構造鋼筋布置在側(cè)向壓應力最大處組成鋼筋骨架，箍筋采用HRB400級雙肢箍Φ12@100。1.5錨固支護設計1.1.1錨固力計算采用預應力錨索相同的錨固力計算公式確定錨固荷載時,宜采用單束錨桿或錨索設計噸位。采用簡支梁或多跨連續(xù)梁公式計算兩錨桿之間格構內(nèi)力。1.4K328+960（4-4’）垮塌處斷面圖（1）邊坡安全系數(shù)計算：滑體體積SS滑體重力WW滑面水壓力U=P=F=取[F]=1.5。（2）邊坡錨固力計算最優(yōu)錨固角：δ=J=取l=3m，n=4，錨桿長度為5m，查表錨桿錨固體抗拔安全系數(shù)取2.2。N單根錨桿拉力設計值N（3）錨桿結(jié)構設計1）桿體截面面積查表9-5，選擇錨桿桿體材料為普通螺紋鋼筋HRB335級。桿體的截面面積按照下式確定，As式中：As——錨桿桿體截面面積，m2fy——普通鋼筋抗拉強度設計值,N/mm2A故每排錨桿總截面面積不應小于111.3mm22）錨桿錨固段長度按錨固體與桿體間的粘結(jié)強度計算，取n=1,ξ=1假設錨固段灌漿體抗壓強度能達到40MPa，取fmsL按錨固體與地層間的粘結(jié)強度計算，取D=13mm，ψ=1.3，fmg=1.0MPa,Fa=2.2,L由于巖石錨桿的錨固長度宜采用3～8m，故取錨固段長度為3.0m。3）錨桿自由段長度根據(jù)錨桿之間的交點的距離和滑動表面的斜率,錨桿的自由部分的長度不得小于5米,自由部分應當通過潛在滑動面至少1.5米,錨固部分應當選擇適當?shù)膶?。?）錨固工程設計設計4排普通鋼筋，傾角為12°，錨固段長度為3.0m，如圖所示。其中，1號、2號、3號及4號錨桿總長度均為4.92m。1.5錨桿布置圖1.6排水工程設計1.6.1截排水溝布置根據(jù)排水工程設計標準和原則，結(jié)合滑坡范圍和場地的實際情況，排水溝渠排列在該地區(qū)，為了防止地表水匯集和攔截其進入滑坡，在道路兩側(cè)布置排水溝，使匯集形成的徑流經(jīng)過排水溝排放進左側(cè)溝谷,用以帶出地表水，減少對該處邊坡的侵蝕，以免再一次因結(jié)構面的不穩(wěn)定而導致滑坡。1.6.2截排水溝尺寸設計（1）地表水流量的確定采用中國科學院公路研究提出的經(jīng)驗公式計算，設匯水面積F=0.005km2，則公式為Qp=ψS式中：Qp—地表水匯流量（m3/s）；ψ—徑流系數(shù)；Sp—設計降雨強度(mm/h)；F—匯水面積(km2)。根據(jù)地區(qū)降雨資料，取20年一遇小時最大降雨強度49.2mm/h為設計降雨強度，查《公路排水設計規(guī)范》（JTG/TD33-2012）表9.1.8，取徑流系數(shù)ψ=0.80，則：Q（2）截排水溝斷面設計截水溝斷面采用Ⅰ型截水溝，斷面底面凈寬0.25m，水深0.20m。排水溝斷面流量計算根據(jù)《滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范》（DZ0219-2006）6.2.1.5排水溝過流量計算公式和滿寧公式計算：（1.9）(1.10)式中，Q—過流量（m3/s）；W—過流斷面面