鋼軌樁是抗滑樁中的一種，是地面岩土工程中常用的一種加固方式，在大型滑坡加固和及大型露天礦邊加坡加固時更為常用。在鑽孔中放入的鋼軌叫做鋼軌樁，放入鋼管的叫鋼管樁。
基本介紹
- 中文名：鋼軌樁
- 外文名：rail pile
- 運用領域：地面岩土工程
- 目的：加固地面的一種方式
概念,抗滑樁,鋼軌樁的特性,鋼軌樁的受力狀況,鋼軌樁主要設計參數,鋼軌樁應力狀態測試,
概念
鋼軌樁屬於抗滑樁中的一種，用於加固地面岩體穩定性。抗滑樁被廣泛運用於滑坡防治，是應為它有多種優點，如布置靈活，抗滑效果好。在鑽孔中放入鋼軌的叫做鋼軌樁。
抗滑樁
抗滑樁是地面岩土工程中常用的—-種加固處理方法。
在大型滑坡加固及大型露天礦邊坡加固時更為常用，特別是大型鋼筋混凝土抗滑樁的推廣套用，為地面岩體穩定性加固處理提供了—·種有效的手段。抗滑樁之所以廣泛套用於滑坡防治，是因為它有很多優點。例如，它的布置靈活，可集中在有利於支擋滑坡的部位，可與其他防治措施聯合使用，抗滑效果好，施工簡單，與擋牆相比工程量不大，另外，樁孔本身又是一個探井或鑽孔，能比較準確地控制潛在滑面的位置．為樁體設計提供可靠的工程地質資料等。在露天礦的淺層或中厚層非塑流性滑坡中，抗滑樁支擋滑坡容易獲得良好效果。
抗滑樁按不同分類原則的分類如圖1所示。
圖1
圖1大斷面的鋼筋混凝土抗滑樁一般用於土體，鬆散岩體或碎裂岩體，亦可用於岩石強度較小、岩體比較完整的岩質邊坡中；小斷面樁是岩質邊坡中主要採用的抗滑樁。小斷面樁是在鑽孔放人鋼軌、鋼管或柔性結構的鋼筋，然後澆注混凝土或進行水泥砂漿的壓力灌漿而成。在鑽孔中放入鋼軌的叫鋼軌樁，放入鋼管的叫鋼管樁，放人事先編制好鋼筋籠的叫鋼筋混凝土樁。
鋼軌樁的特性
鋼軌樁設定時，將舊鋼軌放置在事先準備好的鑽孔中，放置時應使鋼軌軌底正對滑坡推力方向(如圖2所示)。鋼軌置人鑽孔以後，需用混凝土或水泥砂漿充填鋼軌與孔壁間的空間，使鋼軌與混凝土或砂漿以及孔壤岩石聯成一體。這樣可充分發揮鋼軌的抗滑作用並可防止鋼軌的鏽蝕。鋼軌樁適用於滑坡推力不大，岩體較完整的岩質邊坡，它比大斷面鋼筋混凝土抗滑樁有輕便、靈活、便於施工等優點。因此在國內外露天礦滑坡防治工程中廣泛套用。
圖2
圖2鋼軌樁的受力狀況
隨岩體結構不同，鋼軌樁的受力狀態也不同。堅硬岩體沿一很薄的滑面滑動時[如圖3(a)所示]，抗滑樁主要承受剪下應力；如果岩體沿一層軟弱的破碎帶或一弱層滑動[如圖3(b)所示]，由於在滑面處出現塑性變形，而使樁體承受彎曲產生的拉壓應力；如果滑體是鬆散體或碎裂岩體[如圖3(C)所示]，則樁體也是承受彎曲產生的拉壓應力。
總的說來，到目前為止，鋼軌樁的受力狀態還研究得很不夠，如鋼軌上外力的具體分布至今仍不十分清楚，有待進一步研究分析。
圖3
圖3鋼軌樁主要設計參數
鋼軌樁抗滑力計算原則
如前所述，當岩體堅硬，滑動面很薄時，樁體受剪力較大，可考慮樁體是受剪下，但在一般情況下都是受彎曲的。在計算鋼軌樁抗滑力時，一般可結合現場地質情況，有條件時進行現場樁體應力測試、模型試驗等，得出樁體的應力狀態，分析樁體的受力形式，進而確定按剪下或彎曲條件計算。例如，阜新海州露天煤礦的鋼軌樁是按受彎曲來計算的。也有人將鋼軌樁視為是彈性地基上的彈性地基梁用連桿法求解樁體內力。必須說明，鋼軌樁的設計計算方法目前是不成熟的。在實際工程中，必須結合具體條件分析套用。
錨固深度和樁長
錨固深度即為樁埋人滑面以下穩定基岩中的深度，它應以樁體在滑坡推力作用下不被拔出以及在樁底不會產生新的滑面為條件。一般情況下，當滑床岩體較完整，強度較大時，錨固深度可取小些。阜新海州露天煤礦▽86站錨固深度取3～5m。
樁的錨固深度與樁在滑面以上的長度之和即為樁長。樁長應保證不會產生越過樁頂的滑坡。但在一般情況下為施工方便而易於鋼軌定位，常使樁長能露出滑體表面。這樣也為地面觀測提供了方便條件。
樁距和排距
穩定一個滑體通常需沒置許多樁。樁成排布置，而且常是雙排或多排，排與排之間的樁位相互錯開。
樁距取決於樁的總數和岩體強度。要防止軟質土岩自樁間擠出，如滑坡推力較小，土岩強度又較大，則樁距可適當大些。
粘土岩易被水浸潤而軟化滑動，宜選用較大直徑的鋼軌樁或管樁。隨樁徑增大，柱後形成堅實的粘土岩楔(如圖4所示)，它將阻止樁間岩土向樁外擠出。阻止岩體擠出的阻力為：
圖4
圖4
樁間岩體的穩定條件應滿足：
由上式得：
雙排或多排孔時排距一般近似取樁距。對於露天礦采場邊坡，由於施工條件的限制，一般每個台階設1～2排樁。
鋼軌樁應力狀態測試
為了解鋼軌樁埋設後的應力狀態與評價邊坡穩定狀況，需進行鋼軌樁的應力測試工作。
鋼軌樁應力測試比較成功的方法是在鋼軌上直接貼上電阻應變片的應變測量法。該法是沿整個樁長根據具體的地質條件，在鋼軌的最大受拉、受壓面(即軌頂和軌底)上設若干個測點，在每個測點上貼上電阻應變片。電阻應變片與其絕緣導線的連線處需經嚴格防潮處理，然後將整個鋼軌放入鑽孔，導線引出孔口，再用水泥砂漿或混凝土將鋼軌與孔壁之間空間嚴密充填。此後，用電阻應變儀定期測定各測點電阻應變片的應變數
，根據鋼軌的彈性模量
，求得測點處鋼軌表面的應力：
圖5