黃土地區(qū)深路塹邊坡穩(wěn)定性分析及抗滑樁設計

胡懷雯，易 文

（中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410000）

1 黃土地區(qū)深路塹邊坡穩(wěn)定性分析

目前，我國高速公路施工中，很大一部分是在黃土地區(qū)進行的。因此很容易遇到邊坡開挖等施工，這種邊坡開挖施工會形成高速公路的深路塹基礎，而這種黃土地區(qū)深路塹的邊坡穩(wěn)定性又是影響高速公路工程質(zhì)量的主要因素之一，因此對黃土地區(qū)高速公路深路塹邊坡的穩(wěn)定性分析就顯得尤為重要。這里以山西省某地區(qū)的高速公路為例，假設滑坡面為圓弧坡面的滑動面，再根據(jù)假設條件按照條分法和畢紹普法對其深路塹的穩(wěn)定性進行分析，從而為廣大黃土地區(qū)深路塹的穩(wěn)定性研究有客觀的認識。

1.1 計算理論及假設條件

分析深路塹邊坡的穩(wěn)定性，首先要知道我們要研究的土層狀況，因為現(xiàn)實狀況中的土層狀況比較復雜，這里我們首先假設土層中土質(zhì)是均質(zhì)黏性土，然后計算土的抗剪切強度。研究深路塹滑坡的成因時，我們首先要研究均質(zhì)黏性土邊坡失穩(wěn)破壞時失穩(wěn)土體的滑動面特征，這里先假設滑動面為圓弧滑動面。然后，再根據(jù)條分法和畢紹普法驗算圓弧坡面的穩(wěn)定性。

條分法的理論基礎是靜力平衡，就是假定在均勻的土質(zhì)中圓弧滑動面不受任何外力，在計算時，把樣本滑動體分成相等份的條塊，然后計算土塊相對滑動中心的抗滑動力矩和滑動力矩，根據(jù)得出數(shù)據(jù)的兩者之比判定是邊坡否穩(wěn)定。

畢紹普法主要關(guān)注的時土塊間的側(cè)向力，在驗算過程中，通常為了簡化運算量，假設土塊間的側(cè)向力相互抵消。

條分法和畢紹普法的邊坡穩(wěn)定系數(shù)公式即公式（1）和公式（2）

簡化的畢紹普法

圖1 路塹邊坡穩(wěn)定性驗算圖

1.2 實例計算分析步驟

根據(jù)所設計施工路段所穿越黃土溝梁地貌、梁面寬緩和最大挖方高等基本參數(shù)，按照假象的圓弧滑動面，驗算算該路塹邊坡的穩(wěn)定性。

第一步，找出危險圓弧滑動面的中心。由實際路塹坡度查表得出 α1和 α2，根據(jù)費倫紐斯“4.5H”法作圖畫出交點，然后作危險圓滑動面的線段，在該線段的垂直方向確定圓心O1，再在此線段上確定O2、O3、O4三個圓心位置，最后確定圓心O5、O6。 輔助線段做法如圖1。

第二步，對所得結(jié)果進行驗證?？梢愿鶕?jù)（1）公式進行驗算，也可以根據(jù)（2）公式驗算。

第三步，實際施工中，深路塹邊坡是受多種因素作用的。因此，要求設計者盡量根據(jù)實際施工中的外部環(huán)境對路塹進行驗算。盡可能的把路塹所處的外部環(huán)境以及實際受力狀況都在所建模型中有所體現(xiàn)。

2 深路塹邊坡抗滑樁設計及施工

面對黃土地區(qū)易發(fā)生的滑坡災害，打抗滑樁是主要的治理方案。這里我們介紹抗滑樁結(jié)構(gòu)中的典型結(jié)構(gòu)——框架式抗滑樁。

2.1 框架式雙排樁

我們首先采取框架式雙排樁結(jié)構(gòu)。采取框架式雙排樁結(jié)構(gòu)要設計的主要參數(shù)有樁距和框架梁剛度。樁距是框架式抗滑樁的樁距是指相鄰兩樁形心主軸之間的距離，在設計它的時候必須注意兩排樁距的合理度。這不僅關(guān)系框架抗滑樁的穩(wěn)定性能，也關(guān)系著整個工程的造價?？蚣芰河袡M向梁和縱向梁兩種，因此框架梁的剛度也應該區(qū)分出來。橫向框架梁是將每排樁剛性連接在一起；縱向框架梁是將兩排樁剛性連接起來。他們要根據(jù)滑坡的設計來安排放置，橫向梁垂直于滑坡面；縱向梁與滑坡面平行。這樣通過縱向梁和橫向梁之間的連接，構(gòu)成具有大剛度的空間架構(gòu)。這種設計結(jié)構(gòu)使縱向梁在一定程度上可以對前后兩排樁的受力進行平衡，充分利用雙排樁結(jié)構(gòu)固定路塹。

2.2 錨桿框架梁

介紹完雙排樁框架梁，我們研究一下錨桿框架梁在增強路塹穩(wěn)定性中的原理及作用。錨桿框架梁的結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成：由錨桿先固定在外邊坡，另一端穿過邊坡滑動面，從而與抗滑樁共同構(gòu)成空間穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這樣設計的優(yōu)點是利用錨桿的錨固力固定住不穩(wěn)定的坡體，使其處于高圍壓三向應力作用當中。錨桿框架梁根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，主要用在不需要大規(guī)模開挖的路段。

錨桿框架梁的施工流程是：確定孔位→鉆機就位→調(diào)整角度→鉆孔→清孔→安裝錨桿→注漿→制作框架梁。

錨桿框架梁施工步驟：第一步，錨桿孔測量放線；第二步，鉆孔設備選擇；第三步，安放錨桿鉆機；第四步，鉆進方式選擇；第五步，鉆進過程控制；第六步，設計孔徑孔深；第七步，清理錨桿孔；第八步，錨桿孔檢驗；第九步，錨桿體制作及安裝；第十步，錨固注漿；第十一步，制作錨固框架梁的框架。

在施工過程中，要注意在每個框格中心設1根1.5m長的Φ8帶鉤鋼筋掛網(wǎng)，其用Φ30mm風鉆成孔，并灌入M30水泥砂漿錨固；框架豎梁、橫梁的終點及伸縮縫處，主筋彎起10cm；施工前先做錨桿抗拔試驗，試驗孔數(shù)不少于3孔，要求錨桿抗拔力土層不小于80kN，巖層不小于160kN。

3 結(jié)語

根據(jù)對我國山西地區(qū)深路塹穩(wěn)定性分析和框架梁結(jié)構(gòu)的研究，總結(jié)了黃土地區(qū)深路塹邊坡的滑坡成因，對以后的高速公路深路塹地層研究進行了學習。然后根據(jù)以前對邊坡防滑的施工經(jīng)驗以及防滑方案的研究，為以后黃土地區(qū)高速公路建設與加固提供了可行的方案。

[1]戴自航.抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規(guī)律的研究[J].巖石力學與工程學報，2002，21（4）：517～521.

[2]鐵道部第二勘測設計院.抗滑樁設計與計算[M].北京：中國鐵道出版社，1983.