解瑞松，鞏悅，韓飛，張蛟，尹培杰*，晏長根

(1.陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司，西安 710075；2.長安大學(xué)公路學(xué)院，西安 710064)

近年來，高速公路等工程建設(shè)發(fā)展迅速，其中有大量的公路路線需要經(jīng)過溝谷陡坡，為減少施工活動對自然環(huán)境的破壞，避免大規(guī)模的填挖方，通常將橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)置在邊坡上。位于邊坡上的橋梁樁基受力較為復(fù)雜，除了上部結(jié)構(gòu)作用產(chǎn)生的豎向和橫向荷載，還承受樁周坡體的剩余下滑力，具有承重和抗滑雙重作用。針對上述問題，專家學(xué)者基于理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗和現(xiàn)場監(jiān)測開展了大量的研究工作。

楊明輝[1]指出邊坡上的橋梁樁基有承受上部荷載和抗滑的雙重功能，其力學(xué)特性遠(yuǎn)比平地樁基復(fù)雜。嚴(yán)飛淞等[2]基于陡坡地段上的簡支橋梁樁基的現(xiàn)場監(jiān)測，對橋梁樁基和陡坡巖土體在施工荷載影響下的位移分布與變化特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，得出樁身位移和彎矩量值隨坡頂施工載荷的增加而增大，且在上下兩層巖土的交界面處會出現(xiàn)樁身最大彎矩量值的結(jié)論。余繼東等[3]利用有限元模擬對比分析樁身彎矩與坡頂施工載荷之間的變化關(guān)系，得到邊坡土體塑性變形發(fā)展與坡頂施工荷載的關(guān)系。楊明輝等[4]基于高陡地段橫向坡橋梁雙排樁基及其復(fù)雜的載荷特征，提出了滑坡推力以拋物線二維形式分布,通過與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對比分析得到與實際工程設(shè)計相吻合的結(jié)論。鄔龍剛[5]將邊坡段橋梁樁基視為承重阻滑樁結(jié)構(gòu)，考慮樁頂效應(yīng)、樁基側(cè)摩阻力、樁身自重、邊坡推力、地基系數(shù)等因素影響，獲得了承重阻滑樁的內(nèi)力特性及位移特征的有限差分?jǐn)?shù)值解，研究了其承載機(jī)理和荷載傳遞規(guī)律。劉建華等[6]對橋基邊坡穩(wěn)定性，橋基埋置位置和橋基承載機(jī)理等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。關(guān)曉靜[7]采用MARC軟件模擬分析了陡坡橋梁樁基承載特性，探究了樁端與陡坡坡腳相對位置、樁頂與極陡坡臨空坡面外側(cè)距離、坡腳坡形等變化時，對樁基受力特性的影響。楊明輝等[8]就高陡橫向坡地段雙樁橋梁結(jié)構(gòu)特征和荷載提出樁間土相互作用及樁土相互作用的新模式。近年來，尹平保[9]通過斜坡基樁豎向承載室內(nèi)模型試驗，分析了不同坡度及樁長條件下斜坡基樁屈曲臨界荷載，獲得了基樁屈曲臨界荷載理論計算公式及擬合公式。何良德等[10]針對黏性土抗滑樁合理樁間距的確定進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出抗滑樁最大樁間距的計算公式。趙明華等[11]對高陡橫坡段橋梁雙樁基礎(chǔ)進(jìn)行合理分析,提出一種適用的有限差分法,考慮樁土相互作用及樁頂變形協(xié)調(diào),建立了適用于高陡橫坡段橋梁雙樁基礎(chǔ)內(nèi)力及位移分析的簡化計算模型。蔣一波等[12]采用FLAC3D軟件對比分析不同荷載組合、坡度、巖土性質(zhì)和各層巖層厚度下邊坡對于橋梁樁基的內(nèi)力和位移的影響。李浩等[13]探究樁間距及樁位對樁-土作用下抗滑樁及土體力學(xué)特性的影響，采用ABAQUS對不同樁間距及樁位的樁-土有限元計算模型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析模型達(dá)到臨界破壞時的抗滑樁樁身內(nèi)力及土體力學(xué)特性的分布規(guī)律。王念秦等[14]分析了邊坡變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出針對性對策。

設(shè)置于邊坡上的橋梁樁基往往水平承載能力有限,常常需要設(shè)置抗滑樁對橋基進(jìn)行支護(hù)，抗滑樁和橋基是相互作用的。邊坡上橋梁樁基受到兩部分側(cè)向荷載的作用,即位于抗滑樁和橋基之間的滑體產(chǎn)生的下滑力和抗滑樁變形擠壓土體將荷載傳遞給橋梁樁基。目前，抗滑樁支護(hù)下滑坡段橋梁樁基的相關(guān)研究成果發(fā)表較少,抗滑樁與橋梁樁基的相互作用及位置關(guān)系尚不明確，亟須進(jìn)行相關(guān)的研究。現(xiàn)基于子姚高速K34+580-K34+680段抗滑樁治理滑坡區(qū)橋基工程，對橋梁樁基及抗滑樁樁頂位移及樁側(cè)土壓力進(jìn)行監(jiān)測，分析抗滑樁位置差異對橋梁樁基受力及位移的影響。同時采用ABAQUS對抗滑樁布設(shè)位置差異對橋梁樁基影響進(jìn)行數(shù)值模擬分析，為類似滑坡段抗滑樁加固橋梁樁基的設(shè)計提供參考。

1 工程概況及現(xiàn)場監(jiān)測

1.1 工程概況

崖坬溝3號大橋位于延川縣崖坬溝村，橋梁全長為440 m，從滑坡中前緣通過。滑坡整體形態(tài)清晰，呈馬蹄形，后緣較陡立，自然坡度約31°，如圖1所示?；轮骰较蜷L約72 m，寬約100 m，滑體最大厚度6.5～13.5 m，土體松散，為中型黃土牽引式滑坡?；麦w位于黃土梁峁斜坡上，巖土體主要由粉質(zhì)黏土(滑體土)、粉質(zhì)黏土(滑帶土)和下伏黃土(滑床)組成。如滑坡體開挖坡腳和發(fā)生特大暴雨或長時期降雨，滑坡表面(裂縫和落水洞)雨水灌入對滑面起到潤滑作用，減小滑床摩阻力，滑坡體平衡狀態(tài)被破壞，滑坡體有發(fā)生次生滑坡的可能。路基開挖后滑面在暴雨工況穩(wěn)定性系數(shù)為1.095，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是不滿足安全儲備，剩余推力為387 kN/m，需對邊坡進(jìn)行治理。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及地質(zhì)勘查資料，結(jié)合路線構(gòu)筑物情況，經(jīng)綜合分析，確定了抗滑樁支擋的治理方案，治理段落里程樁號K34+580～K34+680。設(shè)防推力為387 kN/m，布設(shè)段落長度總計72 m，抗滑樁樁徑為2.5 m×2 m，樁長25 m，間距均為6 m，共計13根。

圖1 邊坡-橋梁樁基-抗滑樁全貌圖

1.2 現(xiàn)場監(jiān)測

1.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)

數(shù)據(jù)的采集和傳輸通過遠(yuǎn)程無線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)，如圖2所示，其主要由感知系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制分析系統(tǒng)三部分組成。感知系統(tǒng)主要為監(jiān)測傳感器，指能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由供電裝置、采集模塊、防護(hù)裝置等組成，采用4、8、16通道自動化采集儀，配置移動SIM卡和信號天線進(jìn)行GPRS無線傳輸，將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺；采集儀通過40 W單晶太陽能電池板進(jìn)行供電；現(xiàn)場采集得到的數(shù)據(jù)通過GPRS無線傳輸上傳到指定的網(wǎng)絡(luò)云平臺上，可以實時監(jiān)控各測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)；歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)會長期保存在云平臺中。

圖2 監(jiān)測元件及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1.2.2 監(jiān)測方案

坬溝3號大橋的10～12孔于子姚高速沿線HP108滑體前緣通過，屬于典型的橋址滑坡，為研究樁基與抗滑樁的相互作用關(guān)系，選取了K34+598和K34+638斷面進(jìn)行監(jiān)測，如圖3所示。

圖3 橋梁樁基與抗滑樁位置關(guān)系圖

為獲取橋梁樁基上的受力，在#10-0和#12-0橋梁樁基處布設(shè)直徑d=2.5 m的土壓力盒，如圖4所示。兩樁基均為坡中樁，在樁基旁邊沿滑坡滑動方向布設(shè)1個6 m深的方形截面探井，土壓力盒從樁頂墊層下頂部開始布設(shè)，間隔為1 m，受力面朝向邊坡坡體，土壓力盒埋設(shè)完成后人工分層回填夯實，確保樁側(cè)的下滑力能被準(zhǔn)確監(jiān)測。在#12-0橋梁樁基及#10-0橋梁樁基靠近坡體一側(cè)布設(shè)#TY01-07及#TY08-14，深度分布為樁頭下1、2、3、4、5、6 m；在#12-0橋梁樁基一側(cè)布設(shè)#CX01, 在#10-0橋梁樁基一側(cè)布設(shè)#CX02。

圖4 橋梁樁側(cè)土壓力盒及測斜儀布設(shè)圖

在與上述橋梁樁基同一斷面的抗滑樁上布設(shè)土壓力盒，如圖5所示，在樁側(cè)土體回填過程中將土壓力盒埋設(shè)至靠近邊坡一側(cè)。#9抗滑樁及#2抗滑樁靠近坡體一側(cè)分別布設(shè)#TY13-17及#TY18-22深度分布為樁頭下1、3、5、7、9 m。在抗滑處布設(shè)測斜儀時，將測斜儀布設(shè)在抗滑樁鎖口處，用混凝土進(jìn)行澆筑固定。#9抗滑樁布設(shè)#CX03,#2抗滑樁布設(shè)#CX04。

圖5 抗滑樁樁側(cè)土壓力盒及測斜儀布設(shè)圖

2 監(jiān)測結(jié)果及分析

2.1 橋梁樁基監(jiān)測結(jié)果

橋梁樁側(cè)土壓力及樁頂位移均從2019年4月20日開始采集，數(shù)據(jù)每隔1 h上傳一次，各個點監(jiān)測數(shù)據(jù)波動不大。對各個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)取平均值，得到兩橋梁樁基各個監(jiān)測點的樁側(cè)土壓力值對比圖，如圖6(a)所示。對樁頂位移監(jiān)測數(shù)據(jù)按月取均值得到兩樁頂位移對比圖，如圖6(b)所示。

圖6 橋梁樁側(cè)土壓力及樁頂位移對比圖

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，兩橋梁樁側(cè)土壓力值變化規(guī)律基本一樣，壓力最大位置均在4 m處，監(jiān)測期間#12-0的樁側(cè)土壓力最大為23.07 kPa，#10-0最大壓力是24.52 kPa,相差1.45 kPa。在同一深度#12-0的樁側(cè)土壓力值均小于#10-0樁的土壓力值。其中#12-0樁距離同一段斷面的抗滑樁8 m，#10-0樁距離同一斷面的抗滑樁4 m，間距8 m時橋梁樁側(cè)土壓力值在同一深度均比間距4 m時小，對橋梁樁基更為有利。分析水平位移變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，#12-0樁頂位移增長了2.14 mm，#10-0樁頂位移增長了2.47 mm，相差0.33 mm，在8月與9月時樁頂位移陡增是由于施工吊裝箱梁等荷載的增加，整體上#12-0樁頂位移均小于#10-0樁頂位移，位移的增長規(guī)律與樁側(cè)土壓力的變化規(guī)律一致，在抗滑樁距離橋基8 m時對橋梁樁基更為有利，說明抗滑樁與橋樁之間具有相互作用關(guān)系。由此分析抗滑樁布設(shè)位置對加固陡坡段橋梁樁基效果存在影響，由于抗滑樁與橋梁樁基的相互作用，抗滑樁加固橋基應(yīng)該存在一個最佳距離，對于實際工程處理時將抗滑樁設(shè)置于最佳位置時，對加固效果及經(jīng)濟(jì)投入都將取得良好的效益。

2.2 抗滑樁監(jiān)測結(jié)果

對橋梁樁基進(jìn)行監(jiān)測的同時，監(jiān)測抗滑樁樁側(cè)土壓力，土壓力值略有浮動但是變化不大，取各監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值，如圖7(a)所示。將所有測斜儀采集數(shù)據(jù)按月取均值，繪制于圖7(b)。

圖7 抗滑樁樁側(cè)土壓力及樁頂位移對比圖

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，#9抗滑樁(與#12-0同一斷面)樁側(cè)土壓力值在同一斷面均大于#2抗滑樁(與#10-0同一斷面)，在9 m深處#9抗滑樁樁側(cè)土壓力均值為38.06 kPa,#2抗滑樁為33.06 kPa,相差5 kPa。對比橋梁樁基樁側(cè)土壓力[圖5(a)]可知，雖然#9號抗滑樁側(cè)土壓力值大于#2抗滑樁，但是位于相應(yīng)同一段斷面的#12-0橋樁樁側(cè)土壓力均小于#10-0樁側(cè)土壓力，抗滑樁距離橋基8 m時比4 m時橋梁樁側(cè)土壓力更有利于橋梁樁基安全。由圖6(b)可知，整體上#9抗滑樁樁頂位移均大于#2抗滑樁樁頂位移，對比橋梁樁頂位移[圖5(b)]可知，抗滑樁樁頂位移變化規(guī)律與所對應(yīng)的橋梁樁頂位移變化成負(fù)相關(guān)關(guān)系，#9抗滑樁所對應(yīng)的#12-0橋梁樁頂位移均小于#2號抗滑樁所對應(yīng)的#10-0所對應(yīng)的橋梁樁頂位移。綜上所述，在抗滑樁距離橋梁樁基8 m和4 m時，橋梁樁側(cè)土壓力、樁頂位移變化規(guī)律與抗滑樁樁側(cè)土壓力、樁頂位移變化規(guī)律成負(fù)相關(guān)關(guān)系，體現(xiàn)了抗滑樁與橋梁樁基之間的相互作用關(guān)系，對于抗滑樁加固橋梁樁基，抗滑樁與橋梁樁基之間存在一個最佳間距。

3 抗滑樁位置對橋梁樁基受力變形影響數(shù)值分析

由監(jiān)測結(jié)果可知，抗滑樁與橋梁樁基之間存在相互作用關(guān)系，合理的抗滑樁位置布設(shè)對滑坡區(qū)橋基加固至關(guān)重要。橋梁設(shè)計路線途經(jīng)邊坡時，將橋梁樁基埋設(shè)于下滑力較小的位置有利于降低橋梁樁基的受力和變形，然而由于需要對設(shè)計路線的整體高程和經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行考慮，可能會出現(xiàn)橋梁樁基位于邊坡不同位置的情況。此時需要在樁基周邊設(shè)置抗滑樁等支擋結(jié)構(gòu)，在提高邊坡的穩(wěn)定性的同時，減少邊坡對橋梁樁基的變形影響。根據(jù)子姚高速現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，大部分樁基位于坡體中前部，為此選取坡腳樁(臨坡距5 m)分析后排抗滑和坡中樁(臨坡距20 m)分析前后排抗滑樁布設(shè)位置對所支護(hù)橋梁樁基受力變形的影響規(guī)律，得到抗滑樁加固橋梁樁基的最佳間距，以期為類似工程提供設(shè)計指導(dǎo)。

3.1 模型建立及參數(shù)選取

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，基于子姚高速沿線崖坬溝3號大橋橋址區(qū)的地質(zhì)情況建立數(shù)值分析模型，采用ABAQUS進(jìn)行計算分析。模型尺寸及地層如圖8(a)所示，根據(jù)現(xiàn)場鉆孔情況，從上至下由三層不同的巖土體構(gòu)成，邊坡為黃土，坡度為1∶1，坡高40 m；中間一層為紅黏土地基，深度為15 m；最下面一層為三疊系強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖，深度取20 m。三維模型中X軸方向長度100 m，Y軸方向長度24 m，模型高度為78 m。橋梁樁基為圓形樁，樁直徑2.5 m，樁長40 m；抗滑樁為矩形樁，樁橫截面2.5 m×2 m，樁長25 m，樁頂處無荷載。網(wǎng)格劃分時，沿坡腳，坡頂和樁身兩側(cè)的樁端水平面劃分土坡，加密橋梁樁基及附近巖土體的網(wǎng)格，采用三維應(yīng)力單元(C3D8)對模型進(jìn)行劃分，網(wǎng)格尺寸為4 m，網(wǎng)格劃分如圖8(b)所示。

圖8 模型尺寸及網(wǎng)格劃分

橋梁樁基和抗滑樁使用彈性模型，巖土體采用Mohr-Coulomb模型，模型的邊界條件規(guī)定如下：①邊坡坡面、頂面和模型的地表面都是自由邊界，不添加任何約束；②模型左右兩個側(cè)面約束X方向的位移；③前后兩個側(cè)面約束Y方向位移；④模型底面限制3個方向位移。模型中巖土體及橋梁樁基的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 模型中巖土體及橋梁樁基的物理力學(xué)參數(shù)

3.2 后排抗滑樁樁位變化對坡腳橋梁樁基影響分析

基于現(xiàn)場工況，坡腳樁采用后排抗滑樁進(jìn)行加固，模型中橋梁樁基頂部施加橫向200 kN、豎向5 MN的組合荷載。為了分析不同邊坡情況下抗滑樁加固效果，模擬計算時邊坡土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩次折減，加設(shè)c=16.4 kPa、φ=25°和c=16.4 kPa、φ=21.6°兩種情況，其中c=16.4 kPa、φ=21.6°為現(xiàn)場所取原狀土飽和后的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。使用后排抗滑樁對坡腳樁基進(jìn)行加固時，保持坡腳樁基后的后排抗滑樁設(shè)計參數(shù)不變，只變化抗滑樁和橋梁基礎(chǔ)之間的距離，取1h、2h、3h、4h、5h、6h(h為抗滑樁沿滑坡走向的截面長度，本模型h=2 m)作為計算工況，如圖9所示。

圖9 坡腳橋梁樁基后排抗滑樁不同埋設(shè)位置圖

提取各工況下樁頂水平位移如圖10所示，隨著抗滑樁的布置位置與橋梁樁基距離的增大，樁頂處水平位移呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，當(dāng)抗滑樁距離橋梁樁基至某一距離后樁頂位移出現(xiàn)陡增的趨勢。當(dāng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=30.8 kPa，φ=25°時，抗滑樁布設(shè)在距橋樁5h位置處最有利于減少樁頂處位移；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=25°時，同樣在5h處樁頂水平位移最小；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=21.6°時，在3h處樁頂水平位移最小。綜合判定對于類似工程情況下根據(jù)巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選定抗滑樁與橋基最佳距離為3h～5h。

圖10 橋梁樁基樁頂水平位移

提取各工況下橋梁樁基最大彎矩及最大剪力如圖11(a)、圖11(b)所示。由圖11可知，樁身彎矩及剪力變化規(guī)律均為隨著抗滑樁距橋梁樁基距離的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，在距離超過一定值時，樁身剪力及彎矩值均出現(xiàn)增長速率加快的趨勢，變化規(guī)律與樁頂位移變化規(guī)律一致，當(dāng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=30.8 kPa，φ=25°時，抗滑樁布設(shè)在距橋樁5h位置處最有利于減少樁身剪力及彎矩，對橋基自身材料安全起到最佳保護(hù)效果；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=25°時，同樣在距離5h處樁身剪力及彎矩最??；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=21.6°時，距離3h處樁頂剪力及彎矩水最小。綜合判定對于類似工程情況下根據(jù)巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選定抗滑樁與橋基最佳距離為3h～5h時，對橋梁樁基安全最有利。

圖11 坡腳橋梁樁基后排抗滑樁不同埋設(shè)位置對橋梁樁基內(nèi)力的影響

3.3 后排抗滑樁樁位變化加固坡中橋樁受力變形分析

保持坡中橋梁樁基后的后排抗滑樁截面尺寸不改變，只變化抗滑樁和橋梁基礎(chǔ)之間的距離，取1h、2h、3h、4h、5h、6h作為計算工況，如圖12所示。

圖12 坡中橋梁樁基后排抗滑樁不同埋設(shè)位置圖

提取各工況下樁頂水平位移如圖13所示。對于坡中樁，分析樁頂水平位移圖可知：隨著抗滑樁的布置位置與橋梁樁基距離的增大，樁頂處水平位移呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，但其增長趨勢較為平緩。當(dāng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=30.8 kPa，φ=25°時，抗滑樁布設(shè)在距橋樁5h位置處最有利于減少樁頂處位移；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=25°時，在2h處樁頂水平位移最??；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=21.6°時，在4h處樁頂水平位移最小。綜合判定對于類似坡中橋樁的加固工程情況下根據(jù)巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選定抗滑樁與橋基最佳距離為2h～4h。

圖13 橋梁樁頂水平位移圖

提取各工況下樁身最大彎矩及樁身最大剪力如圖14(a)、圖14(b)所示，可知樁身彎矩及剪力變化規(guī)律均為隨著抗滑樁距橋梁樁基距離的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，變化趨勢較為平緩，變化規(guī)律與樁頂位移變化規(guī)律一致，當(dāng)邊坡土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=30.8 kPa，φ=25°時，抗滑樁布設(shè)在距橋樁5h位置處最有利于減少樁身彎矩及剪力，對橋基自身材料安全起到最佳保護(hù)效果；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=25°時，同樣在距離4h處樁身剪力及彎矩最??；當(dāng)c=16.4 kPa，φ=21.6°時，距離3h處樁頂彎矩及剪力水最小。綜合判定對于類似工程情況下根據(jù)巖土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)選定抗滑樁與橋基最佳距離為2h～4h時，對橋梁樁基水平位移及樁身彎矩及剪力最有利。

圖14 坡中橋梁樁基后排抗滑樁不同埋設(shè)位置對橋梁樁基內(nèi)力的影響

3.4 前排抗滑樁樁位變化加固坡中橋樁受力變形分析

在坡中橋樁前側(cè)布設(shè)抗滑樁時，同樣只變化抗滑樁和橋梁基礎(chǔ)之間的距離，取1h、2h、3h、4h、5h、6h作為計算工況，如圖15所示。

圖15 橋樁前排抗滑樁不同埋設(shè)位置圖

提取各工況下橋梁樁頂水平位移如圖16所示。隨著前排抗滑樁和橋梁樁基之間距離的增大，橋梁樁基樁頂處的水平位移呈現(xiàn)增大的趨勢，在邊坡穩(wěn)定性較差時樁頂位移增加速率增快，當(dāng)抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=30.8 kPa，φ=25°時，最大位移為12.14 mm，比最小位移10.10 mm增大了20.19%；抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=16.4 kPa，φ=25°時，最大位移為 19.85 mm，比最小位移14.74 mm增大了34.67%；當(dāng)抗剪強(qiáng)度參數(shù)c=16.4 kPa，φ=21.6°時，最大位移為 33.16 mm，比最小位移22.35 mm增大了48.37%。這是因為隨著前排抗滑樁距離橋樁越來越遠(yuǎn)，協(xié)同防護(hù)作用降低，且在抗剪強(qiáng)度較低時兩樁間土體有滑動趨勢，土體提供的樁側(cè)土抗力減少。

圖16 樁頂水平位移圖

提取各工況下樁身最大彎矩及樁身最大剪力如圖17(a)、圖17(b)所示。對比不同抗剪強(qiáng)度情況下樁基的最大剪力和彎矩值可知，無論抗剪強(qiáng)度為多少，前排抗滑樁受力最小的加固地點都是1h，與樁頂水平位移變化規(guī)律一致，結(jié)合前述位移狀況綜合分析，前排抗滑樁距離樁基越近加固效果越好。對比后排與前排抗滑樁加固橋基各工況下樁頂水平位移、樁身最大彎矩、樁身最大剪力可知，3種抗剪強(qiáng)度下，后排樁對于降低橋基內(nèi)力和位移的作用均優(yōu)于前排樁，如果只需要布置一排抗滑樁加固時，應(yīng)該采用后排樁，其具有較好的抵抗滑坡體滑坡推力及減小樁身內(nèi)力的作用。如果樁基在坡體中上部位時，樁體前部土體較多，邊坡可能會逐步演化為牽引式滑坡，這時候同樣要考慮橋樁前部的局部穩(wěn)定性，防止因前部土體滑動，造成橋梁樁基偏移破壞等問題。當(dāng)有這類隱患存在是要設(shè)置前排抗滑樁進(jìn)行支護(hù)，雖然前排樁靠近樁基時對其加固效果最好，但此時對與橋基前部邊坡穩(wěn)定而恰恰相反，因此需要進(jìn)行多方面考慮確定合理的加固位置。

圖17 橋樁前排抗滑樁不同埋設(shè)位置對橋梁樁基內(nèi)力的影響

4 結(jié)論

基于子姚高速崖坬溝3號大橋的現(xiàn)場監(jiān)測，分析不同樁位布設(shè)下樁側(cè)土壓力及樁頂位移變化規(guī)律，并通過數(shù)值模擬分析抗滑樁布設(shè)位置改變對坡腳橋梁樁基受力變形的影響，并研究了前后排抗滑樁位置布設(shè)改變對加固坡中橋梁樁基受力變形的影響。得到以下結(jié)論。

(1)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果從樁頂位移及樁側(cè)土壓力兩方面均表明抗滑樁距離橋基8 m時加固橋梁樁基效果優(yōu)于距離橋梁樁基4 m時，由于抗滑樁與橋梁樁基之間的相互作用，抗滑樁與橋梁樁基之間存在一個最佳距離。

(2)數(shù)值分析結(jié)果表明后排抗滑樁距離橋樁過遠(yuǎn)或則過近均對橋梁樁基加固效果有限，抗滑樁加固橋基存在一個最佳距離，對于坡腳橋梁樁基抗滑樁加固最佳距離為3h～5h(h為抗滑樁沿滑坡走向的截面長度)，對于坡中樁抗滑樁加固最佳距離為2h～4h。

(3)前排抗滑樁離橋基越近其加固效果越好，但是如果橋梁樁基在坡體中上部時，樁體前部土體較多，橋梁樁基前的邊坡可能會逐步演化為牽引式滑坡，需進(jìn)行多方面考慮確定合理的加固位置。