抗滑樁在邊坡工程中的研究進(jìn)展及應(yīng)用

張向瑋

（昌吉州中源水利工程咨詢監(jiān)理有限公司 新疆昌吉 831100）

1 前言

在我國(guó)的國(guó)土面積中，很大部分為山地丘陵。山地丘陵地區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件復(fù)雜多變；近年來(lái)，由于受到各種因素的影響，我國(guó)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率持續(xù)居高不下；采取科學(xué)合理的手段來(lái)進(jìn)行滑坡治理，對(duì)減少因滑坡造成的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失成效顯著，因此，需要再現(xiàn)有基礎(chǔ)上加大對(duì)抗滑樁施工設(shè)計(jì)的研究。

2 抗滑樁作用機(jī)理

抗滑樁主要是利用樁身的抗彎能力及莊周巖土體的抗力，將滑坡體的剩余下滑力通過(guò)樁身上部受力，傳至樁身嵌固段穩(wěn)定巖土體中，依靠嵌固段巖土體提供的側(cè)向阻力來(lái)抵抗上部滑坡體的滑動(dòng)力，起到防止滑體沿著不利滑動(dòng)面發(fā)生剪切位移而產(chǎn)生整體滑動(dòng)，從而穩(wěn)定邊坡。

抗滑樁根據(jù)材質(zhì)可以分為鋼樁、木樁、鋼筋混凝土樁及組合樁；按照施工工藝可分為打入樁、鉆孔樁及挖孔樁；按照樁身截面可以分為圓樁和方莊。在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)整個(gè)滑體的大小、剩余下滑力大小、施工條件、周邊環(huán)境及經(jīng)濟(jì)性等確定樁的類型、截面面積、嵌固深度、樁間距等?？够瑯肚豆潭伍L(zhǎng)度一般取值經(jīng)驗(yàn)：土質(zhì)邊坡中嵌固段長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的1/2；軟質(zhì)巖層為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的1/3；硬質(zhì)巖中為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的1/4。

主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）抗滑能力強(qiáng)，圬工數(shù)量小：樁體本身抗彎剛度大，能承擔(dān)很大的下滑推力；非連續(xù)布樁，因而圬工數(shù)量小。

（2）樁位設(shè)置靈活，可以布置在滑坡體中最有利于抵抗坡體滑移的部位，可以單獨(dú)使用，也可與其他構(gòu)筑物配合使用（如錨索、錨桿或擋墻）。

（3）配筋合理：通過(guò)計(jì)算可以沿樁長(zhǎng)方向根據(jù)實(shí)際彎矩的大小合理地布置鋼筋數(shù)量。

（4）不連續(xù)開挖成樁，有利于滑體穩(wěn)定，同時(shí)可充分利用土拱效應(yīng)，有利于搶險(xiǎn)工程。

（5）開挖成孔時(shí)，可直接校核地勘資料，有利于進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

（6）施工方便，機(jī)械設(shè)備較簡(jiǎn)單；施工影響范圍較小，對(duì)周邊巖土體及鄰近構(gòu)筑物干擾較小。

主要缺點(diǎn)：

（1）因利用樁周土的嵌固作用，不適宜用于軟塑的滑坡體。

（2）需要消耗大量的鋼材和造價(jià)較高。

（3）實(shí)際中大多數(shù)采用人工挖孔成樁，使施工安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

3 抗滑樁技術(shù)在邊坡工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

邊坡工程中抗滑樁的應(yīng)用在西方國(guó)家中起步較早，尤其是在二戰(zhàn)后一些經(jīng)濟(jì)處于恢復(fù)發(fā)展時(shí)期的國(guó)家，由于其開展了大量的工程建設(shè)，工程建設(shè)引發(fā)的滑坡也隨之產(chǎn)生；在滑坡治理過(guò)程中，與其他治理手段相比，抗滑樁具有其特有的優(yōu)勢(shì)，于是關(guān)于抗滑樁設(shè)計(jì)施工技術(shù)的研究也越來(lái)越多，隨著各項(xiàng)研究的不斷深入，其相關(guān)的設(shè)計(jì)理論逐漸完善，并取得了良好的發(fā)展。目前，國(guó)外很多國(guó)家的抗滑樁的設(shè)計(jì)理論都已經(jīng)非常的完善了，并已經(jīng)形成了相關(guān)的科學(xué)系統(tǒng)，其中以錨索抗滑為代表的各種結(jié)構(gòu)的抗滑樁的出現(xiàn)，對(duì)抗滑樁在邊坡工程中的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大具有積極的推動(dòng)作用。與國(guó)外一些抗滑樁應(yīng)用比較早的國(guó)家相比，抗滑樁在我國(guó)邊坡工程中的應(yīng)用起步較晚；我國(guó)的抗滑樁理論到20世紀(jì)70年代才逐漸開始建立，隨著各種研究的不斷深入，其設(shè)計(jì)理論的研究也逐漸完善，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展研究之后，雖然其在設(shè)計(jì)研究理論及應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面都取得了一定的成果，但是其在抗滑樁的設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，還是存在一些有待解決的缺陷，例如：所采集到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不合理、設(shè)計(jì)計(jì)算模型建設(shè)過(guò)程中忽略樁側(cè)摩阻力等一些缺陷的存在，在一定程度上，對(duì)于抗滑樁的設(shè)計(jì)施工具有一定的阻礙作用，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，加大抗滑樁的設(shè)計(jì)、應(yīng)用研究力度顯得非常的必要。

4 抗滑樁在邊坡工程中的設(shè)計(jì)

在實(shí)際的抗滑樁在邊坡工程中的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該注意下列問(wèn)題：

（1）對(duì)樁土的共同作用原理予以綜合的考慮，以便于有效的提升抗滑樁的抗滑能力及運(yùn)行穩(wěn)定性，樁土之間的共同作用的效果，在很大程度上都取決于樁前土體的抗滑力，對(duì)于整體性比較好的巖體或者是土體來(lái)說(shuō)，其共同作用力的大小是取決于樁前巖土體的強(qiáng)度的，也就是說(shuō)，在這種情況下，應(yīng)用巖土層錨桿與抗滑樁相結(jié)合的邊坡支護(hù)方式，與推樁支護(hù)或者是單排樁支護(hù)方式相比，在邊坡的治理過(guò)程中，其合理性與經(jīng)濟(jì)性性能更高；

（2）抗滑樁的懸臂是比較長(zhǎng)的，在一些工程的施工過(guò)程中，設(shè)置錨索又不方便，這使得其整體的受力情況是很不合理的，在實(shí)際的工程施工過(guò)程中，可以依據(jù)其工程施工的實(shí)際情況，應(yīng)用具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，如：可以因公預(yù)應(yīng)力鋼絞線來(lái)代替部分抗拉鋼筋，在抗滑樁的樁底埋設(shè)錨梁，在將鋼絞線布置好之后，實(shí)施澆灌，然后可以應(yīng)用后張法通過(guò)施加張應(yīng)力的方式來(lái)提升樁體的力學(xué)強(qiáng)度，以便于很好的實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性性能；

（3）對(duì)深埋裝及推力樁的工作機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的基礎(chǔ)上，在一些大型的滑坡治理過(guò)程中，可以在對(duì)各種影響因素予以綜合的考慮之后，應(yīng)用推力樁與深埋樁兩種支護(hù)方式相結(jié)合的支護(hù)方式，應(yīng)用這種支護(hù)方式，有利于其在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮各自的優(yōu)缺點(diǎn)，從而起到合理、經(jīng)濟(jì)、安全的滑坡治理效果，在一些大型的邊坡治理過(guò)程中，需要考慮的影響因素眾多，需要在對(duì)其工作機(jī)理及受力性能進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)，以便于能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮良好的邊坡支護(hù)作用。

抗滑樁的設(shè)計(jì)內(nèi)容：開展樁群的平面布置設(shè)計(jì)，以便于對(duì)樁間距與樁位的等平面尺度予以確定；對(duì)樁斷面尺寸、樁長(zhǎng)、樁埋深、樁型等的尺寸予以確定；對(duì)作用于抗滑樁上的力的分布形式予以確定；對(duì)選定地基的反力系數(shù)予以明確，并對(duì)樁的計(jì)算寬度予以確定，從而對(duì)樁的受力與變形情況進(jìn)行計(jì)算；對(duì)樁一般的構(gòu)造設(shè)計(jì)與配筋的計(jì)算情況予以明確；進(jìn)行施工方案的編寫，要注意所編制方案的可行性。

在抗滑樁的邊坡工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，常用的抗滑樁內(nèi)力計(jì)算方法有：

（1）抗滑樁內(nèi)力分布計(jì)算，這主要是在抗滑樁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算模型，對(duì)作用力系進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后應(yīng)用Winkler彈性地基梁模型進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)抗滑樁內(nèi)力分布的計(jì)算；

（2）抗滑樁截面彎矩的計(jì)算，在這種計(jì)算方法中，主要是應(yīng)用鋼筋計(jì)來(lái)對(duì)抗滑樁的受力鋼筋的應(yīng)力實(shí)施監(jiān)測(cè)，從而來(lái)對(duì)鋼筋計(jì)所在截面處的彎矩開展計(jì)算。

5 邊坡工程施工過(guò)程中常用的抗滑樁技術(shù)

對(duì)邊坡工程施工過(guò)程中常用的抗滑樁技術(shù)做簡(jiǎn)單介紹：

（1）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，這種形式的抗滑樁是因公支模澆筑或者是鉆孔灌注成樁，并會(huì)在樁上設(shè)置一排或者是多排的錨索，然后在錨索上施加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)錨索將樁錨固定在穩(wěn)定的基巖中，從而起到良好的防止邊坡滑動(dòng)的作用，由于該種抗滑樁形勢(shì)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，這使得其在大中型滑坡的治理工作中具有廣泛的應(yīng)用；

（2）變截面樁，這種形式的抗滑樁通常為矩形樁，其在土體整體滑坡及巖體滑坡中具有良好的支檔效果，并且其支護(hù)成本比較低，但是若將其應(yīng)用于強(qiáng)度比較低、比較松散的土體滑坡中，其治理的成本是比較高的，針對(duì)這種情況，在對(duì)抗滑樁的承載力及滑坡的形成特點(diǎn)進(jìn)行有效分析之后，可以應(yīng)用異型抗滑樁的設(shè)計(jì)方案，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)性性能，還具有良好的抗滑效果，對(duì)滑坡具有良好的支檔作用。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文首先針對(duì)抗滑樁的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上針對(duì)抗滑樁目前的研究進(jìn)展以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的探索，目的是最大程度的提高抗滑樁的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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