邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的研究

單人杰 李華平 核工業(yè)江西工程勘察研究總院有限公司

作為邊坡工程中的重要施工環(huán)節(jié)，抗滑樁直接關(guān)系到邊坡工程能否正常開展。要想發(fā)揮抗滑樁作用需要控制樁間距，同時考慮樁之間的土拱效應(yīng)，從而基于靜力平衡條件、拱腳處截面強度等要素準(zhǔn)確設(shè)置抗滑樁之間的距離，保證邊坡工程順利展開。

一、抗滑樁相關(guān)概述

所謂抗滑樁，主要指的是深埋在邊坡內(nèi)的樁體，負(fù)責(zé)控制坡體滑動，保證邊坡穩(wěn)定性，一般情況下，主要運用于淺層和中厚層的聯(lián)合工程。從當(dāng)前相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，抗滑樁主要有木、鋼、混凝土等材質(zhì)，根據(jù)不同施工需求進行針對性選擇。在將其應(yīng)用于邊坡工程后，其會產(chǎn)生對抗滑動的力，以此提升邊坡整體穩(wěn)定性，避免坍塌等安全事故的發(fā)生。開展抗滑樁施工作業(yè)時，需要先平整場地，并布置通風(fēng)、排水等設(shè)施，鉆孔作業(yè)開展時保證鉆孔第一節(jié)高出地面，記錄鉆孔過程中地質(zhì)剖面和滑動面位置信息等，保證施工實效性[1]。

二、研究抗滑樁在邊坡工程中合理樁間距的確定方式

（一）土拱效應(yīng)

抗滑樁在邊坡工程中主要發(fā)揮阻礙坡體發(fā)生位移的作用，但是在力的影響下，抗滑樁自身發(fā)生變形，在該情況下，樁之間的坡體會有向外位移的趨勢，隨著抗滑樁前土體的開挖，這種趨勢會進一步發(fā)展。當(dāng)坡體位移大于抗滑樁橫向位移時，樁受力側(cè)坡體擠壓抗滑樁產(chǎn)生土壓力，在抗滑樁間土體與抗滑樁后土體抗剪能力的一同作用下形成土拱，該效應(yīng)以抗滑樁為拱腳。該效應(yīng)形成后，能夠有效改善抗滑樁之間坡體的剝落現(xiàn)象，這是因為抗滑樁承擔(dān)了大部分的樁后坡體壓力，所以，在研究抗滑樁合理間距時，應(yīng)選取土拱在樁頂及以下部分，以此為基礎(chǔ)進行樁間距計算模型的建立?？够瑯度鐖D1所示。

圖1 抗滑樁

（二）抗滑樁間距計算模型

由于邊坡工程存在差異性，所以在抗滑樁實際應(yīng)用過程中，以截面形狀為基礎(chǔ)可以將其分為方形、圓形和矩形等。其中，矩形截面抗滑樁應(yīng)用較為廣泛，在計算樁間距時，由于外界環(huán)境處于不斷變化的狀態(tài)，所以無法獲得絕對準(zhǔn)確的樁間距，因而需要作出幾點假設(shè)，并構(gòu)建計算模型。假設(shè)內(nèi)容為：①完成抗滑樁施工作業(yè)后，兩個抗滑樁之間的坡體具有土體剝落現(xiàn)象，與拋物線相似，通常狀況是兩邊小中間大，雖然不夠標(biāo)準(zhǔn)，但為了便于計算，將其假定為標(biāo)準(zhǔn)拋物線，忽略不計小厚度土拱。②由于土拱體具有一定厚度，存在自重影響，但是在土拱體較高的情況下，其厚度顯得微不足道，因此，在計算、控制抗滑樁間距時，忽略土拱自重。此外，由于樁后土拱效應(yīng)存在遞減現(xiàn)象，所以需要簡化土拱問題，至研究抗滑樁樁長方向的平面。③抗滑樁受到來自樁后坡體的壓力是不均勻的，所為降低研究難度，假定該壓力是均勻分布的。在上述三個假定條件下，壓力作用于土拱，抗滑樁發(fā)揮拱腳作用。

在該假設(shè)條件下，抗滑樁上部滑坡推力作用于土拱前面，其后側(cè)受下面土體抗力作用，而土體抗力和滑坡推力是一對相互作用力，具有大小相等、作用方向相反的關(guān)系。在對土拱受到滑坡推力的作用進行分析時，需要克服土體抗力和土拱自身抗滑力，所以，抗滑樁受到的滑坡推力就是兩個作用力的合力，在該合力的作用下產(chǎn)生側(cè)摩阻力。由此可見，通過假定條件和力的分析來看，邊坡工程中抗滑樁能夠順利發(fā)揮土拱效應(yīng)，并降低甚至抑制滑體坍塌等情況[2]。

（三）抗滑樁合理樁間距的設(shè)置

如上所述，抗滑樁主要運用于滑坡體厚度較小、推力適中的地段，尤其嵌巖段地基強度較高，在這種地段應(yīng)用最為廣泛，發(fā)揮的作用最為理想。在抗滑樁應(yīng)用過程中，將其以嵌固長度和非嵌固長度分為兩個部分，前者指的是抗滑樁滑動面以下的部分，后者則滑動面以上和承受滑坡推力作用的部分，相較于非嵌固長度，嵌固長度具有較多影響因素。目前主要包括滑坡推力大小、滑床地層強度、抗滑樁截面、抗滑樁間距和抗滑樁剛度。因此，嵌固段長度需要適中，若是長度過長，會給后續(xù)施工作業(yè)造成影響，若是長度不足，則會影響抗滑樁作用的發(fā)揮，無法給邊坡穩(wěn)定性提供保證。對于非嵌固長度而言，其影響因素較少，主要包括抗滑樁設(shè)置位置、含水量、滑體厚度和滑體物質(zhì)成分，同樣，非嵌固長度也應(yīng)適中。若是該長度過長，抗滑樁的樁身彎矩過大，在受力條件不良的情況下，可能出現(xiàn)較大樁位移現(xiàn)象，如果情況嚴(yán)重可能會引起邊坡工程失??；若是非嵌固長度過段，其抗滑效果無法得到保證，甚至可能失去抗滑效果，從而造成滑體越頂而過，作用發(fā)揮接近于零。

因此，在邊坡工程中布置抗滑樁時，可以采用分段阻滑的方式進行，即單排布置為主，若是彎矩過大，則使用預(yù)應(yīng)力錨拉樁。一般情況下，抗滑樁長度在35m以下，所以在對25m以上的滑帶埋深的滑坡進行阻滑時，需要綜合考慮施工可行性要求。從使用頻率的角度來看，5m-10m是抗滑樁使用較多的情況，具體使用過程中在滑床中嵌入抗滑樁嵌固段，嵌入長度為抗滑樁總長度的1/3-2/5，當(dāng)其應(yīng)用于邊坡支擋工程時，兩個相鄰的抗滑樁需要進行鋼筋砼等擋板的設(shè)置，若是施工區(qū)域較為重要，還需要落實鋼筋聯(lián)系梁聯(lián)接作業(yè)，從而保證滑體穩(wěn)定性，避免其從抗滑樁之間擠出來，保證抗滑樁自身穩(wěn)定性。在考慮抗滑樁之間的距離時，相關(guān)工作人員需要綜合考慮兩方面問題，問題一是在抗滑樁之間距離較小的情況下，土拱效應(yīng)無法順利發(fā)揮，難以對滑體發(fā)揮約束作用，一方面影響邊坡工程施工質(zhì)量和施工效率，另一方面也極易造成資金浪費；問題二是在抗滑樁之間距離較大情況下，巖體抗彎強度難以順利發(fā)揮，即便設(shè)置了抗滑樁，滑體也可能從樁間距中擠出來，進而引發(fā)大面積坍塌等不良情況，既沒有發(fā)揮出土拱效應(yīng)，也沒有體現(xiàn)出抗滑樁的實際效果，造成資金、資源浪費的同時，甚至帶來嚴(yán)重安全事故。因此，在邊坡工程中開展抗滑樁施工作業(yè)時，相關(guān)工作人員應(yīng)全面考慮施工地段以及所在區(qū)域的巖體結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)錄入到計算機系統(tǒng)中，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理，從而得到抗滑樁間距的有效信息，比如跨中截面強度、樁間靜力平衡條件等。在掌握這些數(shù)據(jù)的情況下，確定抗滑樁的合理間距，保證其設(shè)計和設(shè)置符合邊坡工程施工需要和施工環(huán)境需求，有效抑制滑體，切實發(fā)揮以兩抗滑樁為拱腳的土拱效應(yīng)，將抗滑樁基本作用機理落實在實處[3]。

（四）抗滑樁施工要點

由于抗滑樁施工質(zhì)量直接關(guān)系到邊坡工程整體施工效果和安全性，所以，相關(guān)施工人員開展抗滑樁施工作業(yè)時，應(yīng)掌握以下注意事項：

相關(guān)施工人員在對抗滑樁的間距進行分析時，需要綜合明確掌握抗滑樁間距大和小帶來的后果，比如間距過小可能造成土拱效應(yīng)無法切實形成，雖然也能夠穩(wěn)固坡體，但是無法達到預(yù)期效果，造成不必要的經(jīng)濟和資源成本浪費。若是抗滑樁間距較大，則對降低抗滑樁自身效果，施工過程中出現(xiàn)坡體大量脫落等情況，最終引發(fā)坡體坍塌等現(xiàn)象，那么整個邊坡工程的前期各項投入完全浪費，甚至損害現(xiàn)場施工人員的人身安全。因此，在具體抗滑樁施工作業(yè)開展過程中，應(yīng)具有專業(yè)技術(shù)人員全面考察工程所在區(qū)域的各項數(shù)據(jù)，記錄與邊坡工程有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)、結(jié)合抗滑樁距離計算模型后，方可確定抗滑樁的合理間距。之后，以此為基礎(chǔ)進行抗滑樁施工方案的編制，確保其符合施工需求后方可開始施工。值得注意的是，在邊坡工程開展過程中，周邊環(huán)境處于不斷變化狀態(tài)，這也是抗滑樁施工方案不能照搬在不同邊坡工程中的主要原因，這要求相關(guān)施工單位開展施工作業(yè)時以實際情況為基礎(chǔ)進行合理判斷，不可在沒有做出任何調(diào)整的情況下施工過去方案開展抗滑樁施工作業(yè)，從而保證抗滑樁作用的充分發(fā)揮，為邊坡安全、穩(wěn)定提供保障。以某邊坡工程為例，其滑坡體寬度和總長度分別為115m和360m，為保證施工安全，對該滑坡進行治理。主要流程是結(jié)合邊坡實際情況使用CAD技術(shù)分析樁孔位置，之后搭設(shè)防雨棚，最后落實護壁、清孔、鋼筋籠制作等作業(yè)，有效保證施工安全。

三、結(jié)論

綜上所述，抗滑樁間距直接關(guān)系到邊坡工程施工質(zhì)量、施工安全，所以，相關(guān)人員應(yīng)合理控制抗滑樁間距，綜合考慮靜力平衡條件、拱腳處所在截面強度等要素，從而充分發(fā)揮抗滑樁作用，實現(xiàn)對邊坡的有效穩(wěn)固。