第十章：抗滑桩设计
本章以实际边坡工程为例，详细介绍和讲解 GEO5「抗滑桩设计」模块的具体功能和使用方法。
例题源文件请在这里下载：http://pan.baidu.com/s/1pLLVzLp
任务
本工程案例为某铁路路堑边坡支护工程，铁路路线穿过边坡坡脚。施工前边坡已经发生过一次滑动破坏，滑动面比较明确，为了防止二次滑动给路基造成破坏，需要对边坡进行支护处理。设计采用的支护方式为：先在滑坡中部添加一排抗滑桩，接着在滑坡中下部设置片石重力式挡墙，最后再进行路堑开挖并设挡土墙。
注：为方便计算，这里将路堑开挖完成以后的边坡剖面作为计算剖面，即假设先挖路堑再进行边坡支护，实际的施工顺序为先进行边坡支护再进行路堑开挖。
图10.1边坡初始计算剖面
计算
滑坡推力和滑体抗力计算
抗滑桩桩后滑坡推力与桩前滑体抗力需要在 GEO5「土质边坡稳定分析」模块中计算。该项目中采用导入DXF文件建模。
图10.2 DXF文件建模
【分析设置】中选择「中国-铁路行业（TB）」，岩土材料如表10.1所示。
表10.1 岩土材料参数
指定相关岩土材料之后，对天然边坡进行分析。
图10.3 原始边坡稳定性验算
由图10.3分析结果可知，运用不平衡推力法（隐式）得出的原边坡的安全系数为:
SF = 1.30＜SFs = 1.35 不满足要求
新建工况阶段2，输入抗滑桩参数。
图10.4抗滑桩参数设置
图10.5抗滑桩支护边坡稳定性验算
由图10.5分析结果可知，运用不平衡推力法（隐式）得出的抗滑桩支护后边坡的安全系数为:
SF = 1.42＞SFs = 1.35 满足要求
此时点击抗滑桩验算，即可得到桩后滑坡推力和桩前滑体抗力。
图10.6 抗滑桩桩后滑坡推力和桩前滑体抗力参数
抗滑桩变形和内力计算
直接点击“运行软件-抗滑桩设计”按钮，抗滑桩设计模块将会自动读取GEO5“土质边坡稳定分析”模块中的相关参数，例如岩土材料，滑坡推力和滑体抗力等。
进入“抗滑桩设计”模块后，点击【水平反力系数Kh】，选择“土的水平反力系数计算方法”为“岩土材料参数中输入（m法、c法或K法）”。
图10.7 抗滑桩水平反力系数Kh
注：水平反力系数的设置和第六章：单支点锚拉式排桩基坑支护分析中基本相同。需要注意的是，对于抗滑桩，由于嵌固段上部滑体压力的作用，当选择m法或c法时，需要设置“嵌固(坑底)处水平反力系数的初始值”。该案例中由于嵌固段为岩石，A值这只为零即可。
关于A的取值，可访问库仑问答平台查看相关技术贴：嵌固（坑底）水平反力系数的初始值A如何选取。
进入【岩土材料】界面，补充相关岩土材料参数。
图10.8补充完整岩土体参数
注：结构和土体间摩擦角可由土体的内摩擦角大致得出，一般有δ≈（1/3～2/3）φ有效（更多信息请见F1帮助文件）。
注：水平反力系数土体一般选择m法，岩石选择k法或c法。（更多信息请见F1帮助文件）。
在【尺寸】界面中设置抗滑桩参数。通常情况下，相关参数已由GEO5“土质边坡稳定分析”模块中自动导入。但是如果采用的是非排桩进行支护，例如地下连续墙或板桩等，则需要在此修改支护结构的类型。
注：对于有间距的挡土结构（例如排桩、型钢桩横挡板），依据铁路行业《抗滑桩设计手册》中的规定，需要折减被动区土体土反力的计算宽度，当选择“计算”时，软件将根据规范自动为我们计算。当采用弹塑性共同变形法时，将对嵌固段被动区和主动区土压力的计算宽度均进行折减（更多信息请见F1帮助文件）。
图10.9抗滑桩模块中输入抗滑桩参数
在【岩土作用力】界面中选择滑坡推力及滑体抗力的分布形状。
注：通常情况下，我们可以直接使用由GEO5“土质边坡稳定分析”模块中导入的滑坡推力和滑体抗力的值。对于某些特殊情况，我们可以修改该值，甚至选择“输入”按钮，以自定义滑坡推力的分布。
图10.10 岩土作用力参数
在【岩石】界面中选择桩身嵌岩并且输入相关信息。
图10.11 嵌岩参数
注：桩身下部地层为砂岩，所以要选择桩身嵌岩。在GEO5中，嵌岩段为土体和岩石时其计算模时不一样的。对于嵌岩段为土体的情况，结构发生位移时被动区会产生被动反力，主动去会产生主动力。但是对于嵌岩段为岩体的情况，结构发生位移时主动去并不会产生任何岩土作用力。关于嵌岩段的更多说明见F1帮助文件和库仑问答技术贴：抗滑桩计算中土体嵌固段和岩石嵌固段的区别。
点击【工况阶段设置】，将设计状况选择为「持久设计状况」。点击【分析】，软件自动进行变形和内力的计算，点击【截面强度验算】，软件自动进行配筋计算。
结论
计算结果如下：
位移最大值 0.8mm
最大弯矩标准值 164.1kNm/m*6m = 984.6kNm
最大剪力标准值 71.23kN/m*6m = 427.38kN
图10.12 Kh+土压力图
图10.13 内力图
图10.14 位移+土压力图
采用钢筋直径32mm，10根钢筋，混凝土保护层厚度40mm的配筋方案，截面强度验算结果满足要求。
图10.15 截面强度验算
由上述计算结果可知，抗滑桩结构设计在整体稳定性、变形和截面强度上均满足设计要求。
注：
1. 不同于一般的基坑支护桩，抗滑桩通常更长，截面也更大。因此，如果按照桩身最大弯矩进行配筋往往会造成大量的浪费。此时，通常需要进行分段配筋。分段配筋可以在【尺寸】界面中将桩分为两段，最后在【截面强度】验算中软件允许用户对抗滑桩进行分段验算。详情设置请见库仑问答技术贴：如何在GEO5抗滑和深基坑分析模块中进行分段配筋。
2. 如果抗滑桩桩前土体需要进行开挖，此时可以通过工况阶段新增工况，并在【桩前坡面】界面中设置坡面深度，从而模拟抗滑桩桩前坡面开挖的过程。
3. 对于抗滑桩+锚索/锚杆结构，如果锚索/锚杆是加在土体上，例如抗滑桩后的边坡上，那么锚索/锚杆需要在“土质边坡稳定分析”模块中添加，软件计算时会考虑锚索/锚杆作用，从而减小作用在抗滑桩上的滑坡推力。如果锚索/锚杆是直接加在抗滑桩上，则需要在“抗滑桩设计”模块中添加锚杆，此时我们认为滑坡推力首先作用在抗滑桩上，然后部分推力通过作用在抗滑桩上的锚索/锚杆传递到稳定地层中。
4. “抗滑桩设计”模块也可以单独试用。
