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设置支挡结构是岸坡处治的常用措施。本文所研究的岸坡主要是指由崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害所形成的松散堆积体构成的的岸坡。随着人们对岸坡稳定问题的认识和其破坏机理的进一步研究,各种防治工程措施也在已有的基础上向轻型化、经济型方向转化。微型桩组合结构就是一种非常具有代表性的轻型组合支挡结构。
微型桩一般直径在100~300mm之间,长径比很大,是采用钻孔、配筋、压力注浆等工艺成桩的小桩。微型桩组合结构作为边坡防护的一种轻型支挡结构,施工安全便捷、对诸多非常环境适应性强,因而在小型坡体病害防护中尤其是应急抢险工程中备受欢迎,相对应用而言,其设计理论的研究明显不足。
本文在对研究的微型桩作出必要的定义后,总结了微型桩组合结构的特征和类型。通过数值模拟比较了微型桩群平行布置方式与菱形布置方式的优劣,并讨论了菱形布置中组合结构的间距对土拱效应及各桩的受力的影响。
在弹性地基梁及相关理论的基础上,考虑到各种类型的微型桩组合结构特点及适应的不同工况,通过K法、m法建立了微型桩单桩、Ⅱ型刚架式微型桩组合结构和Ⅲ型刚架式微型桩组合结构在滑坡推力和地震力作用下的受力模型,并通过对计算模型的分析建立基本计算模型,推导相关计算公式。
论文着重对实际工程中应用较为广泛的Ⅲ型刚架式(也称为排架式)微型桩组合结构进行了探讨:基于弹性地基梁理论应用的基本条件并未考虑土体本身的稳定性,以及Ⅲ型刚架式微型桩组合结构对不稳定坡体的改善作用使不同位置的微型桩前抗力条件有所差别,在弹性地基梁理论的基础上,借鉴一般微型桩水平承载力计算的思路,通过不同的m计算值和桩顶大变形对m值的限定条件,来体现微型桩前其它微型桩的存在对地基反力的贡献。以三种基本计算模型建立Ⅲ型刚架式微型桩组合结构的计算公式。计算并分析该类桩群的内力及对地震力的特殊反应,为微型桩的设计提供一定的参考依据。
依据前人的研究成果及施工经验,将微型桩的施工工艺总结为四步:成孔→清孔→安放筋材→注浆;并分别对各个过程中需要注意的事项进行了总结。同时,针对单桩及顶板或框架连接的微型桩组合结构的特点,从施工原则、施工准备、施工工艺等方面进行了总结和阐述。
由于微型桩结构相对于传统抗滑桩体积较小,更容易受到外部环境的影响而丧失作用。因此对微型桩耐久性问题及理论做了相关的讨论,将微型桩的腐蚀过程划分为六个方面,并总结提出了微型桩防腐的主要办法。