震后公路抗滑桩工作状态评估方法及加固技术研究

论文摘要

人工挖孔抗滑桩是我国开发的一种支挡结构,具有抗滑能力强、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便,并能进一步核实地质条件等突出优点,同时可以和其他边坡治理措施灵活配合使用。迄今为止,它是在滑坡治理中应用最多的工程结构物。但近些年来,已经工作的抗滑桩出现了失稳、失效等问题,尤其地震突发因素引起的桩体破坏及失效影响了加固坡体的稳定。分析、评估抗滑桩在使用过程中能否正常发挥作用,关系到整个抗滑桩工程的安全,所以地震之后对抗滑桩的工作状态评估尤为重要。本文依托西部交通建设科技项目——《震后公路路基、边坡与支挡结构安全性检测评估及修复加固技术研究》。主要做了以下工作:①根据国内外资料收集和汶川震后灾区公路现场调研,归纳总结了公路抗滑桩病害常见类型,并结合具体工程实例分析了造成具体病害的原因。②理论分析了抗滑桩工作状态的影响因素,并采用理正岩土软件计算分析了不同桩长、锚固深度、混凝土强度对抗滑桩内力的影响。③分析了两种应用广泛的抗滑桩无损检测方法,低应变反射波法和声波透射法,并分析了两种方法各自的优缺点、检测分类标准及注意事项。④通过FLAC3D软件模拟分析了公路抗滑桩由于地震发生损伤后,对边坡整体稳定性的影响。通过研究取得了以下进展:①公路抗滑桩病害常见类型为:桩体被剪断或折断、桩顶位移超限、桩的侧向承载力不足、越顶、桩间土拱效应失效、变形体整体失稳。②影响抗滑桩工作状态因素包括:水平荷载、桩长、桩身完整性、钢筋笼长度及锈蚀程度、混凝土强度、地震等。③低应变反射波法存在大直径桩的尺寸效应问题和嵌岩桩的波动消散问题,声波透射法得到结果较前者精确,但是需要在施工时预先埋置检测管。④以边坡安全系数作为评价指标,对抗滑桩整体工作状态进行评估分级。数值分析计算表明桩体损伤程度达到40%时,对抗滑桩工作状态产生较大影响,当损伤程度达到50%时,边坡安全系数表明,抗滑桩已经接近完全破坏,没有修复的必要了。⑤针对抗滑桩不同病害总结了适宜的治理方法。如增设预应力锚索、预应力锚索框架、新增抗滑桩、钢花管注浆、桩间排水措施等。本文的研究可以为今后类似的自然灾害,灾后恢复重建工作提供一定的指导和技术手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 抗滑桩在滑坡灾害中的应用
• 1.2.1 抗滑桩的发展
• 1.2.2 抗滑桩的计算方法
• 1.2.3 抗滑桩的设计
• 1.2.4 抗滑桩评估研究现状
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 第二章 常见抗滑桩失效类型及原因分析
• 2.1 抗滑桩常见失效类型
• 2.1.1 抗滑桩剪断和折断
• 2.1.2 抗滑桩推倒或推歪
• 2.1.3 抗滑桩土拱效应失效
• 2.1.4 抗滑桩发生越顶
• 2.2 抗滑桩安全性影响因素
• 2.2.1 勘察阶段查明地质情况
• 2.2.2 设计阶段针对滑坡病害
• 2.2.3 施工阶段保证施工质量
• 2.3 本章小结
• 第三章 抗滑桩工作状态影响因素
• 3.1 抗滑桩水平极限承载力对其工作状态影响
• 3.2 桩长对抗滑桩工作状态的影响
• 3.3 桩身完整性对抗滑桩工作状态的影响
• 3.4 钢筋笼长度及钢筋锈蚀对抗滑桩工作状态的影响
• 3.5 桩身混凝土强度对抗滑桩工作状态的影响
• 3.6 地震对抗滑桩工作状态的影响
• 3.6.1 基于上限定理的抗滑桩锚固体系稳定性分析
• 3.6.2 地震作用下抗滑桩失效机理
• 3.7 数值模拟分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 抗滑桩工作状态评估流程和方法
• 4.1 抗滑桩工作状态评估流程
• 4.2 抗滑桩的检测
• 4.2.1 抗滑桩低应变反射波法检测
• 4.2.2 抗滑桩声波透射法检测
• 4.2.3 抗滑桩检测分类及判别标准
• 4.3 抗滑桩工作状态评估
• 4.3.1 抗滑桩技术状态评估
• 4.3.2 抗滑桩局部工作状态评估
• 4.3.3 抗滑桩整体工作状态评估
• 4.4 本章小结
• 第五章 震后抗滑桩对边坡稳定性影响的三维数值模拟
• 5.1 模型的建立
• 5.2 一根抗滑桩失效的情况
• 5.3 两根抗滑桩失效的情况
• 5.4 三抗滑桩根桩失效的情况
• 5.5 桩身发生损伤的情况
• 5.6 本章小结
• 第六章 抗滑桩加固技术
• 6.1 预应力锚索加固技术
• 6.2 抗滑桩加固技术
• 6.3 注浆加固技术
• 6.4 预应力锚索框架加固技术
• 6.5 接桩加固技术
• 6.6 挡土结构加固技术
• 6.7 排水设施加固技术
• 6.8 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及参与的科研项目