王 雄

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

對(duì)邊坡工程防滑樁的合理間距進(jìn)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(duì)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(qiáng)度狀況以及拱腳處所在截面強(qiáng)度狀況合理推斷出樁間距。在掌握了合理樁間距的計(jì)算公式之后，就可以通過計(jì)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(shí)際工程應(yīng)用中我們也發(fā)現(xiàn)，這個(gè)樁間距公式的推導(dǎo)比較合理，很好地考慮了各方面的影響因素，根據(jù)計(jì)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(jì)算公式實(shí)用價(jià)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?yàn)榭够瑯毒哂惺┕け憬荨踩煽啃员容^高等比較明顯的優(yōu)勢，從而它的應(yīng)用范圍較廣。而進(jìn)行抗滑樁的施工時(shí)，樁間距的確定是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，因?yàn)闃堕g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(huì)崩落，達(dá)不到防滑的效果，間距過小，雖然會(huì)提高抗滑效果，但會(huì)增加工程資金耗費(fèi)，可能會(huì)使得整個(gè)工程不經(jīng)濟(jì)。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(dān)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(gè)定論?；诖耍疚闹饕獙?duì)邊坡工程中抗滑樁的合理樁間距進(jìn)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(xiàng)目完工后，抗滑樁就會(huì)發(fā)生作用，主要是阻礙坡體發(fā)生位移，但與此同時(shí)，抗滑樁本身就會(huì)因?yàn)槭芰Πl(fā)生變形，抗滑間距間的坡體就會(huì)有向外位移的趨勢，并且這種趨勢還會(huì)隨著樁前土體的開挖進(jìn)一步發(fā)展。從力學(xué)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)?？吹剑够瑯堕g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(gè)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?yàn)橥凉暗男纬墒沟脴逗笃麦w的壓力很大程度上由兩側(cè)抗滑樁承擔(dān)。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(gè)最優(yōu)研究意義并且在滑面以上的土拱作為研究對(duì)象，因此，我們很多時(shí)候都是選取土拱在樁頂及其以下的部分進(jìn)行研究，并建立計(jì)算樁間距的模型。

二、計(jì)算模型

抗滑樁在實(shí)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(jìn)行解釋，一般而言，外界環(huán)境變化過于頻繁，無法絕對(duì)計(jì)算出一個(gè)合理的樁間距，因此，為了研究方便，我們做如下幾點(diǎn)假定：第一，抗滑樁施工完成后，在相鄰兩樁之間的坡體會(huì)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(biāo)準(zhǔn)，所以為了計(jì)算方便，我們假定相鄰兩樁之間形成的土拱形狀為標(biāo)準(zhǔn)的拋物線，對(duì)于小區(qū)域范圍內(nèi)的小厚度土拱，我們予以忽略不計(jì)；第二，相鄰抗滑樁之間形成的土拱體通常都有一定厚度，會(huì)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(jìn)行簡化，只對(duì)沿樁長方向的平面進(jìn)行研究；第三，樁后坡體對(duì)抗滑樁施加的壓力通常情況下是不均勻的，這樣會(huì)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(huì)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(duì)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淖饔煤螅仨氁朔旅娴耐馏w抗力P′和土拱本身在滑動(dòng)面形成的抗滑力，那么兩個(gè)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(gè)有效推力F′的作用，就會(huì)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(jìn)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(qiáng)度較高的地段應(yīng)用較廣，整個(gè)抗滑樁分為兩個(gè)部分，把滑動(dòng)面以下的部分稱為嵌固長度，滑動(dòng)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(qiáng)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(huì)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(jì)；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(huì)造成樁位移過大，進(jìn)而引起滑坡治理工程失敗。

一般來說，采用抗滑樁進(jìn)行分段阻滑時(shí)，多以單排布置為主，對(duì)于彎矩過大的情況，可以使用預(yù)應(yīng)力錨拉樁。抗滑樁的長度一般小于35m，因此在采用抗滑樁對(duì)滑帶埋深大于25m的滑坡進(jìn)行阻滑時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)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(yàn)看，很多情況下并不能取得預(yù)期的效果。就使用頻率而言，抗滑樁使用較多的多為5m～10m，進(jìn)行抗滑樁施工時(shí)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(jìn)行抗滑樁施工時(shí)，在相鄰的兩個(gè)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(shí)這么做的目的就是為了保證滑體不從樁間擠出，增強(qiáng)抗滑樁的穩(wěn)定性。

查閱有關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，我們?cè)趯?duì)抗滑樁間距進(jìn)行考慮時(shí)，一般要考慮兩個(gè)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(duì)滑體就起不到預(yù)期的約束作用，這是工程投資不經(jīng)濟(jì)的表現(xiàn)，造成資金浪費(fèi)；第二，如果樁間距設(shè)置過大，相鄰兩樁之間的巖體抗彎強(qiáng)度的發(fā)揮就會(huì)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(fèi)，甚至很可能造成人員傷亡。

在對(duì)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(duì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)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(qiáng)度狀況以及拱腳處所在截面強(qiáng)度狀況的相關(guān)指標(biāo)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(shí)中巖體可能經(jīng)常變化，可能適應(yīng)這個(gè)地方的樁間距不適應(yīng)另一個(gè)地方，所以就要求施工單位要及時(shí)因施工環(huán)境而變，及時(shí)根據(jù)施工狀況改變樁間距，確?；w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(shí)上這也是抗滑樁最基本的作用機(jī)理。

結(jié)語

為了確?；w的安全和穩(wěn)定，有必要對(duì)其進(jìn)行邊坡支檔工程的施工處理，在施工進(jìn)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(qiáng)度狀況以及拱腳處所在截面強(qiáng)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(jī)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(duì)樁間距計(jì)算時(shí)做出的幾點(diǎn)假設(shè)，進(jìn)而對(duì)抗滑樁形成的土拱效應(yīng)的受力進(jìn)行了分析，最后用了很大一部分篇幅對(duì)抗滑樁本身特征進(jìn)行了詳細(xì)地描述，對(duì)工程中使用的抗滑樁的施工要求做了簡單介紹，進(jìn)而探討了樁間距確定時(shí)的兩點(diǎn)考慮，最后針對(duì)抗滑樁施工也提出了筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為需要關(guān)注的地方。綜上，對(duì)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(duì)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(jià)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(xué)報(bào)，2014（11）：180-182.

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