小直径钢管排桩作为新型边坡支挡结构,具有施工快捷安全、承载力强、加固见效快、经济效益好等优点。由于缺乏抗滑机理、计算方法等方面的系统研究,严重制约了钢管排桩作为永久支挡结构的推广应用。本文利用工程桩监测试验、原型结构堆载试验、离心机模型试验、理论分析及数值模拟等手段,系统研究了钢管排桩基于桩土相互作用的受力变形规律、抗滑机理、承载力影响因素等内容,提出了力学计算模型和实用设计计算方法,为钢管排桩从应急抢险功能向永久性支挡工程推进提供了基础资料和理论基础。1.钢管排桩支挡结构抗滑机理主要表现为：1)在钢管排桩空间框架约束下,桩间土体具有强化效应,框架内土体承载能力得到提高；2)排架土体与钢管桩协调变形,通过桩土相互作用传递荷载、形成桩土复合承载结构,大幅提高钢管排桩承载能力；3)桩间土体具有明显的土拱效应,土拱作用具有维持桩间土稳定、传递桩间荷载的作用,并通过约束排架土体,强化了支挡结构承载能力；4)压力注浆增大钢管桩刚度、改善土体性质,增强了桩土复合结构承载能力。2.通过原型结构堆载极限破坏试验,得出了钢管排桩在试验条件下的水平极限承载能力：厚度为8-12m,以硬黏土、块石土为主的滑坡,采用直径133mm直缝钢管、间排距1.5-1.7m、钢筋砼系梁的钢管排桩进行支挡,三排桩承载力为531kN/m,两排桩承载力为390kN/m；实际应用中为确保支挡工程安全,应采用设计安全系数1.5-2,即三排桩承受水平推力一般不大于350kN/m,两排桩承受水平推力一般不大于260kN/m。3.通过现场堆载试验、离心机模型试验及数值分析,总结出各相关因子对钢管排桩承载能力影响规律：增加钢管桩排数可增大支挡结构承载能力；桩间距与桩径之比L/d<15时,桩间土通过土拱作用维持稳定,同时为避免出现群桩效应,L/d宜≥8；排距与直径之比b/d为6-12时,桩土复合作用发挥最充分,支挡结构支护能力最强,为避免出现群桩效应,b/d宜≥8；强刚度系梁具有协调钢管桩内力、约束土体加强桩土复合承载的作用；桩间土体物理力学性质越好,桩土复合作用发挥越充分,支挡结构抗滑能力越强。4.小直径钢管排桩在水平荷载作用下,排架内土体与钢管桩协调变形；排架土体通过桩土相互作用将水平荷载q传递至其他排桩,各排桩承受荷载qi分布规律与q致,量值为qi=ξq,对于三排桩,ξ1=0.95,ξ2=0.90,两排桩ξ1=0.94,ξ2=0；小直径钢管排桩骨架结构可假定为承受水平荷载q、桩间土传递荷载qi、桩前土体抗力p(少,z)、锚固段抗力p’(y,z)的平面刚架模型,其中桩前土体抗力p(y,z)采用p-y曲线描述,锚固段抗力p’(y,z)采用线性弹簧模拟。5.对考虑桩土复合作用的平面刚架计算模型,分别采用弹性地基梁法、p-y曲线法进行内力变形计算,通过与实测资料对比分析,p-y曲线法计算结果与实测值吻合较好,同时该法充分反应了土体弹塑性特征,计算便捷,可作为工程应用推广。6.根据钢管排桩抗滑机理、计算方法研究成果,提出了支挡结构按承载力和位移控制的失效准则、实用设计计算方法及步骤、适用条件。7.结合工程实践研究了钢管排桩作为永久结构的接管技术和长效防腐方法：钢管接管技术可采用三截面内衬管搭接式焊接法(己获国家实用新型专利,专利号：ZL201220616390.1)；防腐方法可采用钢管外壁热喷涂锌,结合管外砂浆包裹隔离防腐。通过工程实践应用,上述钢管连接和防腐方法可保障结构可靠性和耐久性。