路堤邊坡滑塌中抗滑樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算應(yīng)用分析

張治軍

(山西省公路局臨汾分局勘察設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000)

1 研究背景

我國很多地方的公路路段由于地貌復(fù)雜、地勢起伏大、經(jīng)費(fèi)不足等問題，經(jīng)技術(shù)人員一系列實(shí)地調(diào)查與地質(zhì)勘探，最終使用了高路堤筑路。然而例如廣西、江西等南部地區(qū)降雨量大、降雨頻繁、地勢地形復(fù)雜，但公路的填料材質(zhì)無法匹配當(dāng)?shù)氐母呓涤炅?。因此，許多高路堤都存在很多路堤失去穩(wěn)定性，甚至開裂。例如，研究發(fā)現(xiàn)在廣西建成的55條公路之中，其中很多工程都因?yàn)槁返滩环€(wěn)定造成延期甚至是返工的現(xiàn)象。

2 路堤邊坡存在的問題

2.1 路堤填筑高

以高路堤為例，一般高路堤的填筑體高度要達(dá)到3 m才可以。雖然我國未對高路堤的高度有著明確的定義，但是根據(jù)公路與鐵路的設(shè)計(jì)規(guī)范可以看出。實(shí)際上，一般以砂石、碎石為填料的路堤極限高度需要小于或者等于12 m，而以黏土，粉質(zhì)土作為填筑基料的路堤高度限制在20 m以下。否則很容易導(dǎo)致公路的填筑質(zhì)量不過關(guān)，帶來相關(guān)施工或者使用事故。

2.2 地貌復(fù)雜

由于地勢復(fù)雜，路堤多用高路堤填筑。反之復(fù)雜的地勢，路堤底部可能會存在傾斜狀態(tài)。加上重力問題，高路堤可能會相應(yīng)地存在滑坡現(xiàn)象，沿著地基滑動，產(chǎn)生變形甚至開裂的現(xiàn)象。結(jié)合此類問題，查閱相關(guān)資料，結(jié)合當(dāng)?shù)氐贸龅馁Y料分析發(fā)現(xiàn)路基滑塌原因?yàn)椋河捎诤铀q，形成沖刷，人工填土坡腳臨空。另外，由于雨水沿人工填土后緣滲入，使后緣和原地層表面含水量增大，抗滑力減小，形成了上部人工填土沿原地層表面向下滑塌?；缶壘嗦愤呑罱s8m，沿原地層表面向河道滑塌，滑塌體上有多處裂縫，剪出口位于汾河河邊，主滑方向垂直于汾河。

3 抗滑樁計(jì)算設(shè)計(jì)

3.1 下滑力計(jì)算

1)計(jì)算項(xiàng)目：復(fù)雜土層土坡穩(wěn)定計(jì)算。通過對坡面進(jìn)行簡單的建模，可以得出下計(jì)算簡圖(見圖1)。

圖1 計(jì)算簡圖(單位：m)

控制參數(shù) ：采用規(guī)范為通用方法，以安全系數(shù)計(jì)算為計(jì)算目標(biāo)，滑裂面形狀為圓弧滑動法、地震烈度為8度、水平地震系數(shù)0.200、地震作用重要性系數(shù)為1.000、地震力作用位置在質(zhì)心處、水平加速度分布類型為矩形。

2)土層信息。在不考慮水作用下，當(dāng)前穩(wěn)定性計(jì)算目標(biāo)為自動搜索最危險(xiǎn)滑裂面，搜索時(shí)圓心步長3.000 m，半徑步長為1.000 m；并且使用瑞典條分法進(jìn)行圓弧穩(wěn)定性分析，條分法的土條寬度為3 m；在土條重切向分力與滑動方向反向時(shí)將其當(dāng)作下滑力對待。表1為土層參數(shù)信息。

表1 土層參數(shù)信息

3.2 24 m樁基驗(yàn)算

根據(jù)以下所述的墻身尺寸，采用M法的計(jì)算方法來對樁長進(jìn)行驗(yàn)算。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意滑坡推力、庫侖土壓力分項(xiàng)(安全)系數(shù)=1.200。樁總長為24.000 m、嵌入深度19.500 m、截面形狀為圓樁、樁徑1.600 m，樁間距為6.00 m，嵌入段土層數(shù)為兩層，樁底支撐條件：自由。

3.2.1 樁身內(nèi)力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，得計(jì)算結(jié)果如下：抗滑樁的背側(cè)是擋土側(cè)，面?zhèn)葹榉菗跬羵?cè)。其中背側(cè)最大彎矩=1304.991 kN·m，其距離樁頂8.400 m。而面?zhèn)茸畲髲澗?7.156 kN·m，距離樁頂18.638 m。最大剪力308.851 kN，距離樁頂4.500 m，最大位移8 mm。表2為樁身內(nèi)力計(jì)算參數(shù)1。

3.2.2 樁身配筋計(jì)算

1到50點(diǎn)號距頂距離以0.500 m遞增，面?zhèn)瓤v筋均為2 011 mm2、背側(cè)縱筋均為4 021 mm2、箍筋為322 mm2。

3.2.3 樁身內(nèi)力計(jì)算

抗滑樁的背側(cè)是擋土側(cè)，面?zhèn)葹榉菗跬羵?cè)。其中背側(cè)最大彎矩=1302.983 kN·m，其距離樁頂8.077 m。而面?zhèn)茸畲髲澗?3.504 kN·m，距離樁頂18.013 m。最大剪力308.851 kN，距離樁頂4.500 m，最大位移8 mm。表3為樁身內(nèi)力計(jì)算參數(shù)2。

3.2.4 樁身配筋計(jì)算

1到50點(diǎn)號距頂距離以0.409 m遞增，面?zhèn)瓤v筋均為2 011 mm2、背側(cè)縱筋均為4 021 mm2、箍筋為322 mm2。

表2 樁身內(nèi)力計(jì)算參數(shù)1

表3 樁身內(nèi)力計(jì)算參數(shù)2

4 總 結(jié)

通過上述計(jì)算，結(jié)合實(shí)例，得出該路段左側(cè)路堤邊坡滑塌方案如下。

1)在路基左側(cè)外6 m處設(shè)置樁徑1.6 m的抗滑樁，樁距為6 m，中間5根抗滑樁長度為24 m，其余抗滑樁長度為20 m；樁頂采用鋼筋混凝土系梁進(jìn)行連接。

2)對樁頂系梁以上的邊坡采用植草進(jìn)行防護(hù)。

3)對路基邊坡外土體進(jìn)行平整，并采用紫穗槐進(jìn)行綠化。

4)對此段路基右側(cè)的破損邊溝進(jìn)行維修。

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