摘 要：針對某高速公路沿線某開挖邊坡的滑動受力特點，分析了抗滑樁-土共同作用原理，由反分析得到了巖體的計算參數，介紹了利用抗滑樁技術加固邊坡。
　　關鍵詞：巖土工程；樁-土共同作用；抗滑樁；邊坡加固
　　引言
　　如何將巖石開挖工作減至最少和預測巖質邊坡的安全度和極限狀態，是公路工程設計中較為重要的問題。若斜坡陡峻，安全問題又很重要，或者邊坡設計明顯地影響工程費用的話，巖質邊坡的合理設計就顯得尤為重要。在陡峻巖質坡體加固方案中，抗滑樁加固措施是比較有效而且技術應用也是很成熟的一種。抗滑樁可對滑坡巖體提供水平支撐力，從而保持斜坡的穩定性，常用來加固陡峭的滑坡巖體。本文分析了橫向荷載下樁-土共同作用原理，并以此為基礎，對切方邊坡上的影響巖體整體性的邊坡進行了抗滑樁加固設計，取得了良好的加固效果。
　　1邊坡工程簡況
　　某高速公路k105+680～780段右側邊坡為一古滑坡體，由于路基開挖解除掉古滑坡體坡角上的壓重體，導致部分古滑坡體開始緩慢下滑。加固前在滑坡頂部已出現明顯的張裂縫，滑坡體上的大樹明顯向下傾斜，表明古滑坡體已經復活。滑坡體面積約為2200m2，體積約為17600m3，頂部張裂縫離公路軸線最遠達49.02m。由于切方邊坡較高、較陡，處在較高的應力集中條件和巖石風化、軟化等條件共同作用下，需要進行邊坡分析計算和邊坡工程設計。
　　k105+680～780段沿線右坡巖層主要由砂巖、灰巖、泥巖基煤層組成。根據鉆孔資料分析，第一層為5.6～6.8m厚的含砂礫和碎石的強風化粘土層；第二層為薄層狀粉砂巖和砂質泥巖層，強到中風化，含有薄煤層；第三層為細砂巖夾薄層灰巖，呈互層狀，局部夾有泥巖，中風化。邊坡體主要由第一、第二層組成，滑動面沿第二層中的軟弱破碎帶和第一、第二層界面生成。從鉆探資料來看，第二層中的破碎帶有地下水滲出，其余砂巖和薄層灰巖均為透水性較好的巖層。由此可以看出，地表水(降雨)滲入巖層中的軟弱夾層，使其長期飽水，而形成易滑動的軟弱層面。根據地形及實際切方坡面斷面圖，選取了一典型剖面進行了邊坡穩定性反分析計算，其計算簡圖如圖1所示。滑體的容重采用γ=22kN／m3。設定滑動面的φ角為l0°、l2°、l4°，通過反分析求出穩定系數k≤1.0時的c值。然后采用上述三套c、φ值計算出穩定安全系數k達到1.25所需要的加固力En值。計算結果列于表1。
　　
　　圖1邊坡滑坡區段右坡計算坡面
　　
　　表1滑體穩定性反分析計算結果

　　根據表1所示計算結果，取圖1所示滑動面，采用物理力學指標γ=22kN／m3，c=14.0kPa，φ=12°，則可計算出安全系數從0.998提高到1.25所需的附加力。計算表明k105+702～722段及k105+763～782段加固力為285kN／m；在k105+722～763段加固力為380kN／m。
　　2抗滑樁作用原理及設計原則
　　抗滑樁并不直接承受外荷，而是由于樁周土體在自重或外荷發生變形或運動而受到影響，因而屬于被動樁一類。樁的抗滑穩定作用來自兩個方面：①樁的表面摩阻力，它將土體滑動面以上的部分土重傳至滑動面以下，從而減少了滑動力；②樁本身剛度提供的抗滑力，它直接阻止土體的滑動。國內外計算樁抗滑力的主要方法有港工地基規范法，在港工碼頭設計的整體穩定性驗算中應用較為廣泛；丹麥的漢森法；沈珠江的繞流阻力法，雖然理論推導比較嚴謹，但由于未考慮土對樁的協同作用，計算結果偏小；基床系數法，即把樁看成是彈性地基上的梁，應用文克爾假定計算樁的水平抗力。本文所采用的計算方法為“m”法。即此時土抗力模數K=mx。
　　抗滑樁一般屬于挖孔(鉆孔)就地灌注樁，水泥砂漿的滲透無疑提高樁周一定厚度地層的強度，加上孔壁粗糙，樁與地層的粘結咬合十分緊密，在滑動面以上推力作用下，樁可以把超過樁寬范圍相當大的一部分土層抗力調動起來，同樁一起抗滑。這種樁-土共同作用的效能是其他許多被動承受荷載的支擋建筑物難以媲美的。
　　抗滑樁的作用原理及功能要求設計應滿足以下原則：①整個滑坡體具有足夠的穩定性。即抗滑穩定安全系數滿足設計要求，保證滑體不越過樁頂，不從樁間擠出；②樁身要有足夠的強度和穩定性。樁的斷面和配筋合理，能滿足樁內應力和樁身變形的要求；③樁周的地基抗力和滑體的變形都在容許范圍內；④抗滑樁的間距、尺寸、埋深等都比較適當，保證安全，方便施工，并使工程量最省。
　　抗滑樁的平面位置和間距一般應根據滑坡的地層性質、推力大小、滑動面坡度、滑坡厚度、施工條件、樁截面大小以及錨固深度等因素綜合考慮。滑體下部滑動面較緩。下滑力較小或系抗滑地段，經常是設樁的好位置。實踐表明，對地質條件簡單的中小型滑坡，宜在滑體前緣設1排抗滑樁，布置方向與滑體滑動方向垂直或接近垂直。對于軸向很長的多級滑動或推力很大的滑坡，宜設2排或3排抗滑樁分級處治，或下設擋土墻聯合防治。抗滑樁的間距受許多因素的影響，它的合理與否直接關系到抗滑樁的成敗。樁距過大，土體可能從樁間擠出，樁距過小則增加投資并影響工期。樁的合理間距應使樁間土體剛剛形成土拱的狀態，保證滑坡土體的穩定，抗滑樁的間距一般為樁徑的2～4倍。
　　3抗滑推力樁加固設計計算
　　針對此段邊坡的地形、地貌、巖性和滑坡體的形狀特點，在離公路軸線32m處施工1排抗滑樁，k105+702～722及k105+763～782樁距為4m，k105+722～763樁距為3m，樁長12m，其中滑動面以上為6～8m，滑動面以下為4～5m，計算時概化為自由段h1=7m，錨固段h2=5m，樁徑1.4m，樁孔徑1.8m，護壁厚度0.2m，滑動面以下地基系數的比例系數m=50000kN／m4，樁體砼的彈性模量E=26×106kN／m2。
　　樁對土的相對柔度系數a===0.466，計算深度ah2=2.33<2.5，故按剛性樁計算。樁前被動土壓力Ep=γltan(45°+φ／2)／2=665.6kN／m，樁前剩余抗滑力En=16m×14kPa=224kN／m，Ep>En，故采用樁前剩余抗滑力作為樁前地層抗力。假定按三角形分布，則滑動面處QA=(dq—dq)×h1／2=467.985kN，MA=QA×hl／3=1091.965kN•m，滑動面至樁轉動中心距yo=h2[2A(3MA+2QA•h2)+mh2×(4MA+3QA•h2)]／{I[3A(2MA+QA•h2)+mh2(3MA+2QA•h2)]}=3.4137m，此處[σ0]=332.25kN／m3，σy0=132.69kN／m2，可見滿足要求。由QA，y0可反算出樁的轉角△φ=0.000774rad，最大剪應力、最大剪力及最大彎矩分別計算得，σymax=189.076kN／m2，σymax=-577.913kN，Mymax=1405.35kN•m，此處[σymax]=375.265kN／m3，σymax=189.31kN／m2，可見樁側土應力復核滿足要求。然后根據Qymax、Mymax即可對抗滑樁進行配筋計算，此處不再詳述。
　　4施工要點及設計體會
　　1)邊坡處理很大程度上是對水的處理，故在本工程中采取了多種防護措施：認真封堵滑坡頂部張裂縫，充填粘土后要進行夯實；在滑體頂部張裂縫外10m處修筑1條截水溝攔截坡面流水；滑體表面無植被大部分砌筑拱形骨架護坡，骨架內噴草；1：1的坡面采用漿砌片石護面墻，同時埋設3排排水孔；坡角與路基排水溝之間的碎落平臺用漿片護面。抗滑樁挖孔時每開挖1.5m澆注一段鋼筋砼護壁，而且要分批錯開施工，樁孔開挖完成后立即施工樁體鋼筋砼，當第一批鋼筋砼樁身施工完畢后立即開始開挖第二批抗滑樁孔。
　　2)抗滑樁加固對于巖石陡坡地區及挖方地區是一種行之有效的加固措施。目前，在我國已得到廣泛應用，盡管抗滑樁的加固作用受到很多因素的影響，且在設計方法上還存在一定問題有待商榷，但通過工程實踐還是積累了不少施工經驗。隨著施工技術、機具設備的改進以及對影響抗滑樁設計的各種因素的試驗研究的開展，特別是本身所具有的優點，一定會在我國工程建設中得到迅速發展。
　　參考文獻：
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