抗滑樁在復(fù)雜邊坡中的應(yīng)用研究

張銀興 聶 磊

(1.云南省安泰建設(shè)工程施工圖設(shè)計文件審查中心，云南 昆明 650228； 2.云南建工集團有限公司，云南 昆明 650021)

抗滑樁在復(fù)雜邊坡中的應(yīng)用研究

張銀興1聶 磊2

(1.云南省安泰建設(shè)工程施工圖設(shè)計文件審查中心，云南 昆明 650228； 2.云南建工集團有限公司，云南 昆明 650021)

以大理某項目為例，分析了錨拉式抗滑樁及懸臂式抗滑樁在復(fù)雜邊坡實際應(yīng)用中各自的優(yōu)點，并對不同樁端約束條件下支護方案的內(nèi)力、位移情況進行對比，為以后抗滑樁在類似邊坡工程中的應(yīng)用提供參考。

錨拉式抗滑樁，懸臂式抗滑樁，樁頂位移，樁端

1 概述

邊坡的穩(wěn)定直接關(guān)系到整個建筑建設(shè)與運營的安全，而云貴高原地形復(fù)雜，山地丘陵居多，高大邊坡的處理更為復(fù)雜。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》當巖質(zhì)邊坡高度大于30 m，土質(zhì)邊坡高度超過15 m，則應(yīng)進行專項設(shè)計，并采取有效、可靠的加強措施。因此，在處理高大復(fù)雜邊坡時，對的支護形式的選擇、設(shè)計尤為重要，合理的支護形式不僅是支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要保障，且能有效降低成本、縮短工期。

在《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》條文說明中提到，當采用錨拉式抗滑樁作為邊坡支護結(jié)構(gòu)時，可有效控制邊坡變形，因而是高大邊坡、坡頂附近有建筑物的邊坡的較好的支護形式。該條文還對抗滑樁的樁端邊界條件進行了說明，約束條件應(yīng)根據(jù)樁端土、巖相對剛度進行確定，樁端約束形式的不同對抗滑樁的內(nèi)力、位移分析有一定影響。本文以大理某項目中坡頂有重要建筑物的邊坡工程為例，對錨拉式、懸臂式兩種抗滑樁應(yīng)用在復(fù)雜邊坡中的優(yōu)缺點進行了分析比較。

2 工程實例

項目位于大理市洱海東岸的某區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域上部為擬建的雙向四車道的次干道與多棟3層加1層地下室的重要建筑群，下部為已建雙向四車道的道路。該坡底標高為2 091.47 m，坡頂場平標高為2 147.15 m，邊坡安全等級劃分為一級。

2.1 地質(zhì)及水文情況

坡體巖土體結(jié)構(gòu)上部土體以素填土為主，填土主要為新近填土，極少部分為粉質(zhì)粘土、下覆基巖為全～強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖地層。根據(jù)地下水賦存及運營空間，區(qū)內(nèi)地下水劃分為孔隙水、裂隙水兩大類，鉆孔揭露深度內(nèi)無地下水位分布，如表1所示。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)邊坡專項勘查資料和野外調(diào)查情況，各地層巖性分述如下：

①層素填土：褐黃、灰黃為主，少量褐灰、褐紅色，由混碎石角礫的粉質(zhì)粘土組成，為大理該區(qū)域建設(shè)時場地平整時就地堆填或修筑公路之棄土，堆填時間不到2年的新近填土，欠固結(jié)。

②含碎石粉質(zhì)粘土：褐黃、褐紅、褐灰、棕灰等色，具條帶狀或團塊狀結(jié)構(gòu)；可～硬塑狀，硬塑狀為主，中壓縮性。建議承載力特征值fak=150 kPa。

3)奧陶系下統(tǒng)向陽組(O1x3)。

③1全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：褐黃、灰黃夾灰及褐紅色，巖芯呈含(混)礫粉質(zhì)粘土夾碎石土狀，巖體組織結(jié)構(gòu)基本破壞或大部分破壞，可干鉆。建議承載力特征值fak=170 kPa。

③2強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：褐黃、灰黃色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖體破碎，巖體結(jié)構(gòu)呈碎裂狀，干鉆較難，屬極軟巖，巖體破碎，建議承載力特征值fak=280 kPa。

場地內(nèi)坡體頂部存在3層建筑以及道路，故計算時考慮工程荷載，擬建建筑為3層，建筑工程荷重45 kN/m；車輛活載30.0 kN/m。

2.2 方案內(nèi)力位移情況對比

圖1中上排樁計算樁長32 m，不考慮填土的嵌固作用的情況下，外伸段長為14 m，截面尺寸為2.0 m×3.0 m，樁間距為6.0 m，計算得出下滑力的水平分力為1 175 kN/m。下排樁計算樁長為22 m，懸臂段長為12.5 m，截面尺寸為2.0 m×2.5 m，樁間距為6.0 m，計算得出下滑力的水平分力為651 kN/m，樁端暫都按自由端考慮，嵌固點位置按零點考慮。在進行方案比選時，按是否施加錨索為劃分依據(jù)，樁頂位移按支護高度的0.5%進行控制。

從圖2～圖4中可以得出：

在未施加錨索的情況下，上排樁最大位移比施加錨索時接近1.8倍且遠超樁頂位移限值；最大彎矩、剪力接近1.8倍，未施加錨索時抗滑樁迎土面縱筋配筋率達1.2%，當支擋超過一定高度時，在不施加錨索的情況下既不安全也不經(jīng)濟。

從圖5～圖7中可以得出：

在未施加錨索的情況下，上排樁最大位移與施加錨索時之比為1.9倍但小于超樁頂位移限值；最大彎矩之比為1.9倍，在未施加錨索時迎土面縱筋配筋率0.9%，當支擋低于一定高度時，可以不施加錨索以免耽擱工期，又造成浪費。

從上述工程中可以看出當采用錨拉式抗滑樁時，鋼筋用量及樁頂位移都控制得比較合理，但錨拉式擋墻中包括錨索工程，有一

定的施工難度并需要做抗拔試驗驗證相關(guān)參數(shù)。方案對比應(yīng)綜合考慮多因素，包括技術(shù)的可行性、經(jīng)濟的合理性、施工的難易程度等。最終確定上排樁采用錨拉式抗滑樁，下排樁采用懸臂式抗滑樁。

2.3 樁端約束條件分析

該剖面抗滑樁樁端設(shè)置在強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖中，樁端支撐條件分別按自由端與鉸支端進行計算，鉸支點約束了位移，不可以傳遞彎矩，但可以傳遞剪力，上排樁采用錨拉式抗滑樁，下排樁采用懸臂式抗滑樁進行分析。

從圖8～圖13中可以得出無論是錨拉式還是懸臂式不同的樁端約束形式對樁端剪力有一定的影響，但因抗滑樁截面一般比較大，對箍筋的影響幾乎可以忽略，對彎矩與位移也有一定的影響，但對截面選型及縱向配筋影響不大。最終得出不同的樁端約束形式，對本支護方案的選定不起決定性的作用。

3 結(jié)語

1)對于坡頂有重要建筑物的復(fù)雜填土邊坡，在邊坡蠕動階段之前就應(yīng)進行支護，及時處理、提前預(yù)防，以免造成滑坡等工程地質(zhì)災(zāi)害。2)錨拉式抗滑樁相對于懸臂式抗滑樁結(jié)構(gòu)而言，其受力方式更加合理。在樁頂及以下設(shè)置錨索后，樁身受力狀況可產(chǎn)生較大的優(yōu)化，其力學(xué)模型類似于簡支梁或其他超靜定結(jié)構(gòu)。隨著約束的增加，樁頂位移相對容易控制，進而其樁身的彎矩、剪力也在相當程度上得以減小。簡言之，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁變一般抗滑樁的被動受力為主動受力。當支護結(jié)構(gòu)樁頂位移超0.5%時，建議采用錨拉式抗滑樁這種主動受力的支護形式。3)當位移控制可以適當放大，且支護高度較低時，盡量采用受力明確、傳力途徑清晰、計算簡便、施工工藝簡單、工期較短的懸臂式板樁墻這一支護形式。4)抗滑樁樁端為強風(fēng)化巖時，因抗滑樁截面大，不同的樁端約束條件對彎矩、剪力、位移雖有一定的影響，但對抗滑樁截面尺寸、樁長、樁配筋影響可以忽略。

[1] 鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等．邊坡與滑坡工程治理[M]．北京:人民交通出版社，2007.

[2] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S]．

[3] 方玉樹.填土邊坡潛在滑面抗剪強度指標取值的兩個問題[J].重慶建筑，2015,9(14):23-26.

[4] 曹興松,周德培.軟巖高邊坡預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的設(shè)計計算[J].山地學(xué)報，2005,7(23):447-452.

Study on application of anti slide pile in complex slope

Zhang Yinxing1Nie Lei2

(1.YunnanAntaiCheckingCenterofConstructionProjectDrawingDocuments，Kunming650228，China; 2.YunnanConstructionEngineeringGroupCo.,Ltd，Kunming650021，China)

Taking a project in Dali as an example, the author analyzed the anchor anti slide pile and cantilever anti slide pile in the practical application of complex slope in their respective advantages, the paper also compared the internal force and displacement of the support scheme under different pile end constraints. It also provides reference for the application of anti slide piles in similar slope engineering.

anchor anti slide pile, cantilever anti slide pile, displacement of pile tip, pile end

1009-6825(2017)20-0064-02

2017-04-13

張銀興(1984- )，男，碩士，工程師； 聶 磊(1970- )，男，碩士，工程師

P642.2

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