邊坡工程抗滑樁合理樁間距初探

王 雄

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

邊坡工程抗滑樁合理樁間距初探

王 雄

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000）

對邊坡工程防滑樁的合理間距進行探討，要考慮抗滑樁間存在的土拱效應(yīng)因素樁間距的影響，在對土拱效應(yīng)分析之后就可以根據(jù)樁間靜力平衡條件、跨中截面強度狀況以及拱腳處所在截面強度狀況合理推斷出樁間距。在掌握了合理樁間距的計算公式之后，就可以通過計算公式看出樁間距與決定條件的關(guān)系，通常而言，如果保持其他因素不變，樁間距與樁后土體粘聚力成正比，與內(nèi)摩擦角成正比，而與樁后坡體推力成反比。實際工程應(yīng)用中我們也發(fā)現(xiàn)，這個樁間距公式的推導比較合理，很好地考慮了各方面的影響因素，根據(jù)計算出來的結(jié)果設(shè)置抗滑樁的樁間距，防滑效果甚好，所以說該計算公式實用價值比較高。

邊坡工程；抗滑樁；樁間距

在邊坡支檔工程施工中，經(jīng)常要用到抗滑樁，主要是因為抗滑樁具有施工便捷、安全可靠性比較高等比較明顯的優(yōu)勢，從而它的應(yīng)用范圍較廣。而進行抗滑樁的施工時，樁間距的確定是一個需要重點關(guān)注的問題，因為樁間距能夠決定抗滑樁的抗滑作用，間距過大的話，樁間土體依然會崩落，達不到防滑的效果，間距過小，雖然會提高抗滑效果，但會增加工程資金耗費，可能會使得整個工程不經(jīng)濟。這就使得巖土工程師產(chǎn)生了兩難，既要考慮抗滑樁抗滑效果，又要考慮工程資金的承擔能力。另外樁間距的確定受很多因素的影響，確定起來有一定難度，雖然目前有多種確定樁間距的方法，但始終沒有一個定論。基于此，本文主要對邊坡工程中抗滑樁的合理樁間距進行探究，指在為邊坡支檔工程提供一定的參考。

一、土拱效應(yīng)概述

邊坡支檔工程項目完工后，抗滑樁就會發(fā)生作用，主要是阻礙坡體發(fā)生位移，但與此同時，抗滑樁本身就會因為受力發(fā)生變形，抗滑間距間的坡體就會有向外位移的趨勢，并且這種趨勢還會隨著樁前土體的開挖進一步發(fā)展。從力學角度分析，抗滑樁橫向發(fā)生的位移小于坡體的位移，抗滑樁受力側(cè)的坡體擠壓抗滑樁就產(chǎn)生了土壓力，我們經(jīng)常看到，抗滑樁間的坡體存在不同程度的剝落現(xiàn)象，越靠近樁體，坡體剝落越少。因此，由于抗滑樁間土體與樁后土體抗剪能力的共同作用下，形成以兩個抗滑樁為拱腳的土拱，也就是所謂的土拱效應(yīng)。一旦土拱效應(yīng)正式形成，樁間坡體剝落現(xiàn)象將明顯改善，這是因為土拱的形成使得樁后坡體的壓力很大程度上由兩側(cè)抗滑樁承擔。通常情況下，抗滑樁后面的坡體存在一定高度范圍內(nèi)的土拱效應(yīng)，為了選擇一個最優(yōu)研究意義并且在滑面以上的土拱作為研究對象，因此，我們很多時候都是選取土拱在樁頂及其以下的部分進行研究，并建立計算樁間距的模型。

二、計算模型

抗滑樁在實際應(yīng)用中按截面形狀不同可以分為多種類型，有圓形、方形以及矩形等，但總的說來，它們的原理都很相似，這里為了說明問題更加清楚使讀者理解，故選取矩形截面抗滑樁進行解釋，一般而言，外界環(huán)境變化過于頻繁，無法絕對計算出一個合理的樁間距，因此，為了研究方便，我們做如下幾點假定：第一，抗滑樁施工完成后，在相鄰兩樁之間的坡體會存在不同程度地土體剝落現(xiàn)象，基本呈現(xiàn)為中間大兩邊小，和拋物線很相似，但不夠標準，所以為了計算方便，我們假定相鄰兩樁之間形成的土拱形狀為標準的拋物線，對于小區(qū)域范圍內(nèi)的小厚度土拱，我們予以忽略不計；第二，相鄰抗滑樁之間形成的土拱體通常都有一定厚度，會有一定的自重影響，但是我們也看到土拱體通常比較高，土拱厚度與之相比就顯得微不足道，因此，這里不考慮土拱自重的影響，另外，樁后土拱效應(yīng)不是一成不變的，而是自上而下存在遞減現(xiàn)象，這里我們把土拱問題進行簡化，只對沿樁長方向的平面進行研究；第三，樁后坡體對抗滑樁施加的壓力通常情況下是不均勻的，這樣會加大研究難度，所以就假定樁后坡體壓力在樁間是均勻分布的，經(jīng)過這樣假定之后，壓力就作用于土拱了，抗滑樁也就起到了拱腳的作用。

三、土拱受力分析

土拱形成以后的受力圖，如圖1所示。

從圖1中我們可以看到，由于上部滑坡推力P作用于土拱前面，使得土拱后側(cè)也會受到土拱下面土體抗力P′的作用，滑坡推力P和土體抗力P′是一對大小相等作用方向相反的作用力?？梢苑治龅玫酵凉笆艿交峦屏Φ淖饔煤?，必須要克服下面的土體抗力P′和土拱本身在滑動面形成的抗滑力，那么兩個作用力的合力就是抗滑樁收到的滑坡推力，就是圖中的力F′，土拱一旦受到這個有效推力F′的作用，就會產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)摩阻力T。通過上面的分析，可以看出進行抗滑樁施工能夠發(fā)揮出土拱效應(yīng)，抑制滑體坍塌。

四、抗滑樁合理樁間距的探究

抗滑樁一般在滑坡體厚度較薄、推力較小，嵌巖段地基強度較高的地段應(yīng)用較廣，整個抗滑樁分為兩個部分，把滑動面以下的部分稱為嵌固長度，滑動面以上以及承受滑坡推力作用的部分稱為非嵌固長度，具體說來，嵌固長度的影響因素比較多，比如滑床地層的強度、滑坡推力大小以及抗滑樁間距、截面、剛度。嵌固段過長過短皆不宜，如果嵌固段過短，穩(wěn)定性就會下降，而嵌固段過長，則有可能造成施工困難，并且這樣的做法也顯得不經(jīng)濟；非嵌固長度的影響因素主要是設(shè)樁位置與滑體厚度、滑體物質(zhì)成分、含水量，非嵌固段長度也有很大講究，如果過短，抗滑樁就失去了抗滑效果，有可能造成滑體越頂而過，而非嵌固段長度過長的話，樁身彎矩就顯得很大，受力條件惡化，很可能會造成樁位移過大，進而引起滑坡治理工程失敗。

一般來說，采用抗滑樁進行分段阻滑時，多以單排布置為主，對于彎矩過大的情況，可以使用預應(yīng)力錨拉樁?？够瑯兜拈L度一般小于35m，因此在采用抗滑樁對滑帶埋深大于25m的滑坡進行阻滑時，應(yīng)考慮實施的可能性要求，結(jié)合筆者長期從事邊坡支檔工程施工的經(jīng)驗看，很多情況下并不能取得預期的效果。就使用頻率而言，抗滑樁使用較多的多為5m～10m，進行抗滑樁施工時要將抗滑樁嵌固段嵌入滑床中，通常約為樁長度的1/3～2/5之間，很多情況可以看到，邊坡支檔工程進行抗滑樁施工時，在相鄰的兩個抗滑樁之間設(shè)置鋼筋砼或者漿砌塊石拱形擋板，重要建筑區(qū)還可以看到鋼筋砼聯(lián)系梁聯(lián)接，其實這么做的目的就是為了保證滑體不從樁間擠出，增強抗滑樁的穩(wěn)定性。

查閱有關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，我們在對抗滑樁間距進行考慮時，一般要考慮兩個方面：第一，如果樁間距過小的話，土拱效應(yīng)就無法發(fā)揮出來，對滑體就起不到預期的約束作用，這是工程投資不經(jīng)濟的表現(xiàn)，造成資金浪費；第二，如果樁間距設(shè)置過大，相鄰兩樁之間的巖體抗彎強度的發(fā)揮就會受到阻礙，滑體很可能從樁間距中擠出，很可能出現(xiàn)大面積地垮塌，土拱效應(yīng)也得不到發(fā)揮，這樣抗滑樁的抗滑效果就沒有體現(xiàn)出來，相反造成工程資金浪費，甚至很可能造成人員傷亡。

在對邊坡支檔工程抗滑樁的建筑施工以前，要由專門的抗滑樁施工技術(shù)人員對巖體結(jié)構(gòu)以及施工地段等因素做考查，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，然后錄入計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，得出確定樁間距的有效信息，比如說關(guān)于樁間靜力平衡條件、跨中截面強度狀況以及拱腳處所在截面強度狀況的相關(guān)指標數(shù)據(jù)，有了這些有效數(shù)據(jù)，就可以很清楚地確定樁間距的大小，現(xiàn)實中巖體可能經(jīng)常變化，可能適應(yīng)這個地方的樁間距不適應(yīng)另一個地方，所以就要求施工單位要及時因施工環(huán)境而變，及時根據(jù)施工狀況改變樁間距，確保滑體能夠被抑制住，真正發(fā)揮出以兩樁為拱腳的土拱效應(yīng)，事實上這也是抗滑樁最基本的作用機理。

結(jié)語

為了確保滑體的安全和穩(wěn)定，有必要對其進行邊坡支檔工程的施工處理，在施工進行中經(jīng)常遇到抗滑樁間距的確定問題，它是抗滑樁正確使用并能發(fā)揮重要作用的基本前提。前文我們已經(jīng)提到，抗滑樁間距的大小受樁間靜力平衡條件、跨中截面強度狀況以及拱腳處所在截面強度狀況三者的影響以及抗滑樁間距與他們的正反比關(guān)系。文中我們首先分析了抗滑樁應(yīng)用中重要作用機理之一—土拱效應(yīng)，論述了土拱效應(yīng)的形成原因，接著說明了施工中抗滑樁使用中對樁間距計算時做出的幾點假設(shè)，進而對抗滑樁形成的土拱效應(yīng)的受力進行了分析，最后用了很大一部分篇幅對抗滑樁本身特征進行了詳細地描述，對工程中使用的抗滑樁的施工要求做了簡單介紹，進而探討了樁間距確定時的兩點考慮，最后針對抗滑樁施工也提出了筆者結(jié)合實踐經(jīng)驗認為需要關(guān)注的地方。綜上，對于抗滑樁間距之所以作出這么多探討，主要是基于抗滑樁應(yīng)用廣泛并且在邊坡支檔工程中所發(fā)揮的重要作用，探討目的也是為了針對抗滑樁間距提出筆者的看法和意見，以期能夠?qū)吰轮n工程抗滑樁應(yīng)用提供一些有用的參考價值。

［1］張騫，李樹才，張乾清，等.抗滑樁巖拱效應(yīng)與合理樁間距分析［J］.巖土工程學報，2014（11）：180-182.

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