一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法与流程

本发明属于滑坡治理，具体涉及一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法。

背景技术：

1、抗滑桩又称防滑桩或者抗侧移桩，其主要作用是用来承受对结构体进行侧向承载力，并抵抗结构体的滑移。广泛应用于建筑物、桥梁、堤坝等工程领域。在滑坡治理工程中，抗滑桩是首选的支挡结构，其能够阻挡滑坡的巨大推力得益于本身抗弯抗剪能力强的特点。因此，应对各类滑坡，如何合理的使用抗滑桩的类型是研究人员长期关注的课题之一。

2、一般情况下，滑坡治理采用“减重反压、支挡、排水”的综合防治措施，在支挡措施方面，传统的技术有其局限性，特别是在重大工程滑坡防治实践中，遭遇两大工程技术难题：一是深厚大型、巨型滑坡强支挡；二是危重滑坡灾害险情低扰动快速控制。由此可以看出，对于大型滑坡治理结构不仅需要合理的结构受力体系，结构模式，还需要兼顾施工扰动问题。

3、很显然多锚点抗滑桩比普通桩抗滑能力更强，结构受力体系，结构模式更合理，很适合运用在大型滑坡上，这种类型的滑坡推力普遍在2000kn/m以上，滑坡滑体厚度在20m-50m不等，还存在多层滑面，受降雨和地震的影响较大，采用抗滑桩治理不仅需要较大的桩身截面，还需要较长的桩身，考虑到桩长的限制，多锚点抗滑桩不适合设置成悬臂抗滑桩，因此需要采用全埋式，桩体要穿过老滑坡滑带，则需要开挖较大深度的桩孔。机械成孔会受到地形和截面尺寸等局限，需采用人工挖孔方案，尽管在开挖过程中会同步设置护壁，但是抗滑桩孔深至少在40m左右，桩孔开挖的周期较长，滑体难免会受到扰动而导致护壁变形，桩孔会存在坍塌的风险，在软岩滑坡上施工更是会加大这种风险，施工安全性不得不引起重视。

4、此外，为了使得桩身内力分布合理，沿桩身均匀布置锚索是最为理想的方案，但是这样会存在锚固施工难题，锚头设置在桩身上会受到施工空间的局限，以40m的抗滑桩为例，如果沿桩身均布设置3道锚索，则第三排锚索的深度达到了25m以上，第二排锚索深度至少为15m，抗滑桩成型后已无锚拉施工的空间，除非在桩前开挖一个施工井，此方法理论上可行，但施工井较深的情况下容易出现桩体因桩前抗力不足而倾斜变形，又或者出现施工井周围岩土体变形坍塌，如果施作护壁的话还会耗费工时，不经济也不安全。如果仅在桩上部集中设置几个不同倾角的锚索，则达不到合理的结构受力体系。

技术实现思路

1、本发明提供了一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，提供了一种全新的结构受力体系、结构模式的抗滑桩结构，以降低抗滑桩的施工难度，并提高抗滑桩的抗滑性能。

2、为此，本发明采用如下技术方案：

3、一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，包括以下步骤：

4、1)根据边坡剖面、岩土参数及其他地质勘察资料，对滑坡进行稳定性分析，并计算滑坡推力f；根据滑坡推力f以及滑体厚度设计抗滑桩的各项施工参数；

5、2)根据抗滑桩的桩身尺寸、锚索参数、物理参数、坡线与滑坡推力进行锚拉桩结构计算，计算出抗滑桩桩身弯矩、剪力、位移、侧向压力以及每束锚索轴向设计力；

6、3)每节护壁高度在1.0m～1.5m范围内选定，每开挖一节施做一节护壁，计算每节护壁侧压力ea，再计算出护壁弯矩、剪力，根据规范按照挡土板配筋计算；

7、4)根据每束锚索轴向设计力进行锚索配筋和锚固段长度计算，并进行钢垫板尺寸设计；

8、5)取最后一排锚索轴向设计力对相应的护壁做弯矩计算，弯矩值与土压力作用于护壁产生的弯矩做对比，判断是否需要施加反力装置；如果前者弯矩大，则需要施加反力装置，如果锚索竖向间距超过了5hb，其中：hb为每节护壁高度；则需要再在靠山侧护壁施作格构梁，竖梁连接所有锚索，横梁嵌入两侧护壁；将格构梁视作均部荷载下的梁进行内力计算，取最大锚索轴力设计力计算均布荷载，并进行配筋计算；

9、6)对每排锚索进行分级张拉，锚索张拉分为初期张拉和后期张拉；

10、7)后期张拉完毕后，裁掉多余的钢绞线，并进行封锚处理，锚墩的尺寸按照设计的钢垫板尺寸来施工，将桩前做第一排锚索后期张拉时所开挖的施工井回填处理。

11、进一步地，所述步骤2)中，取桩身最大弯矩为设计弯矩m，桩身最大剪力为设计剪力v，设置桩身承载弯矩为[m]，设置桩身承载剪力为[v]，需要满足m≤[m]、v≤[v]，通过配筋公式进行抗滑桩配筋计算，如果因为配筋间距不足导致不满足此原则，即重新制定桩截面尺寸。

12、进一步地，所述步骤6)中，初期张拉分预张拉和锁定张拉，预张拉先对单根锚索张拉，然后对整束锚索进行1-2次预张拉，锁定张拉先分3次进行，然后继续开挖桩孔至桩底，在抗滑桩浇筑前再进行1次锁定张拉，锁定张拉后不设置锚墩，锁口开放；锚索预留段用柔性套管包裹吊至桩顶，待抗滑桩浇筑成型后于桩顶和桩前进行2次后期张拉，后期张拉到锚索轴力设计值的100％，可选择再张拉1次张拉到120％。

13、本发明所采用的一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法与现有抗滑桩加固技术相比，具有以下优点：

14、1.本发明抗滑桩将锚索初次锚拉点设置在山侧护壁结构上，随着护壁往下施工依次制作和初次锚拉，提高了大型滑坡大尺寸抗滑桩深孔开挖施工安全性，有效降低了滑坡扰动变形风险，规避了均布锚索的全埋多锚点桩的锚固难题，特殊锚点的设置提高了均布锚索抗滑桩的施工效率；

15、2.本发明的抗滑桩锚索分两处张拉，初期张拉有效避免了护壁的变形破坏和锚索的疲劳受损，后期张拉最终使得抗滑桩-护壁结构-锚索一体化协同作用，第一排锚索锚固点作用在抗滑桩前，更是保留了滑体和抗滑桩结构的整体性，形成滑坡强支挡技术；

16、3.本发明增添了此类抗滑桩的设计计算方法，以及反力结构是否设置的判断标准和反力装置的选取判别；本类型的桩结构具有较高的经济价值，与同等截面的普通锚索抗滑桩对比配筋减少，或可以减小桩身尺寸，具有较好的经济价值。

技术特征：

1.一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，取桩身最大弯矩为设计弯矩m，桩身最大剪力为设计剪力v，设置桩身承载弯矩为[m]，设置桩身承载剪力为[v]，需要满足m≤[m]、v≤[v]，通过配筋公式进行抗滑桩配筋计算，如果因为配筋间距不足导致不满足此原则，即重新制定桩截面尺寸。

3.根据权利要求1所述的特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，其特征在于，所述步骤6)中，初期张拉分预张拉和锁定张拉，预张拉先对单根锚索张拉，然后对整束锚索进行1-2次预张拉，锁定张拉先分3次进行，然后继续开挖桩孔至桩底，在抗滑桩浇筑前再进行1次锁定张拉，锁定张拉后不设置锚墩，锁口开放；锚索预留段用柔性套管包裹吊至桩顶，待抗滑桩浇筑成型后于桩顶和桩前进行2次后期张拉，后期张拉到锚索轴力设计值的100％，选择再张拉1次张拉到120％。

技术总结本发明公开一种特殊锚头设置的全埋锚索桩设计方法，该锚索抗滑桩结构主要是将锚索的锚固点做了形式上的改动，即第一排以下各锚索锚头设置在抗滑桩桩顶。锚索张拉分为初期张拉和后期张拉，初期张拉点在山侧护壁结构上，初期张拉后不设锚墩，锁口开放，后期张拉点位于桩顶，锚索张拉均分级进行。山侧护壁上是否需要设置反力装置还需要通过计算来判定，反力装置的类型通过锚索间距来判定，第一排以下各锚索的预留段需要用柔性套管包裹吊至桩顶。此桩结构可以解决桩孔开挖变形风险、全埋锚索桩锚固局限等问题，适用于大型滑坡及软岩滑坡上。技术研发人员：吴红刚,李永强,任国俊,杨昊天,张玉芳,赖国泉,李健,尹威江,袁坤,张瑞琦,范家玮,吴道勇,张号,刘旭,吕小强,杨浪浪受保护的技术使用者：中铁西北科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11