艾闖 馬永超

摘要：抗滑樁是防治工程滑坡的一種工程建筑物，這種樁具有施工方便、效果突出的特點(diǎn)，是我國工程建設(shè)中常用的滑坡防治措施，近些年來在我國得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展，本文結(jié)合現(xiàn)有工程實(shí)例和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對抗滑樁進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，為其他類似的抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算提供一定的參考價值。

關(guān)鍵字：滑坡，抗滑樁，設(shè)計(jì)，計(jì)算。

中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一前言

滑坡是坡體沿其內(nèi)部軟弱面或者軟弱帶做緩慢、間歇和整體滑動的不良地質(zhì)現(xiàn)象，是山區(qū)工程建設(shè)中存在的較常見的自然災(zāi)害之一，嚴(yán)重的滑坡可以掩埋村莊、堵塞交通，會給人們帶來巨大的損失和生命安全隱患，所以對滑坡災(zāi)害的防治就顯得極其重要，在現(xiàn)實(shí)工程中主要是通過加固處理的方法來改變巖土體的力學(xué)性能來防治滑坡的，主要采取的方法有固結(jié)灌漿法、修筑擋土墻法、預(yù)應(yīng)力錨桿法和鋼筋混凝土抗滑樁法。

二抗滑樁的介紹

樁是深入巖層或者土層的柱形構(gòu)件，滑坡處治工程中的抗滑樁是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體，依靠樁下部的側(cè)向阻力來承擔(dān)邊坡的下推力，而使邊坡保持平衡或穩(wěn)定?？够瑯杜c一般樁基類似，但主要是承擔(dān)水平荷載?？够瑯兑彩沁吰绿幹喂こ讨谐Ｒ姵Ｓ玫奶幹畏桨钢?，從早期的木樁，到近代的鋼樁和目前在邊坡工程中常用的鋼筋混凝土樁，斷面型式有圓形和矩形，施工方法有打入、機(jī)械成孔和人工成孔等方法，結(jié)構(gòu)型式有單樁、排樁、群樁，有錨樁和預(yù)應(yīng)力錨索樁等。

抗滑樁的工作原理是通過樁與周圍巖土的共同作用，把滑坡的滑動推力傳遞至下部穩(wěn)定的土層，利用穩(wěn)定土層的被動抗力和錨固力來削減平衡滑動體的滑動力，與其他防治措施如擋土墻、減載和排水相比，具有效果突出和施工方便等特點(diǎn)，因此得到了人們的重視并在國內(nèi)外迅速發(fā)展起來。下面結(jié)合一個工程實(shí)例對抗滑樁的設(shè)計(jì)和計(jì)算做詳細(xì)的介紹。

三涵洞滑坡采用鋼筋混凝土抗滑樁防治的工程實(shí)例

3.1工程概況

有一4*3.0m暗拱涵，上面為填土路基，填土高度為5m至9.4m不等，涵洞長度為55.9m，縱坡為10%，該涵洞施工過程中出現(xiàn)滑動，決定采取鋼筋混凝土抗滑樁進(jìn)行加固處理。

3.2抗滑樁的設(shè)計(jì)

抗滑樁的立面和平面布置如下圖所示：

根據(jù)鉆孔資料和實(shí)際勘察分析，滑動面為土石交界面處，滑體主要以粘土為主，經(jīng)研究分析取：γ1=19 kN/m3，φ1=9°，為了偏安全計(jì)算，取內(nèi)摩擦角C1=0 kPa；同樣滑床主要以強(qiáng)風(fēng)化泥巖為主，取：γ2=21 kN/m3，φ2=45°，C2=0 kPa，根據(jù)巖性及地層情況，由《公路橋涵地基礎(chǔ)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》表P.0.2-1可知：滑面以上地基系數(shù)的比例系數(shù)m1= 10000 KN/m4，樁后土層厚度取為a2=30米，樁前土層厚度取a1=12米。由表P.0.2-2可知：滑面以下地基系數(shù)的比例系數(shù)m2=30000 KN/m4。

抗滑樁采用C30鋼筋混凝土，樁長18m，其中受荷段12m，錨固段6m，樁間距為3.5m，樁斷面為直徑為d=1.8m的圓形，其彈性模量Ec =30x106 kPa，根據(jù)《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》公式2-6和2-10可知此樁的換算深度小于為2.07m小于2.5m，應(yīng)按剛性樁進(jìn)行計(jì)算。

3.3外力計(jì)算

滑坡推力按不平衡推力傳遞系數(shù)法計(jì)算。由于滑體中有鋼筋混凝土的涵洞，經(jīng)過計(jì)算涵洞的自重小于與其體積相同的滑體的自重，在此為了安全考慮，將整個涵洞直接用滑面以上的土體代替。故可將樁后滑體分為三個土條，如圖所示：

由《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》公式2-1可計(jì)算出三個土條的滑坡推力如下表1所示，由此計(jì)算結(jié)果可知：滑坡推力為En=730 kN/m ；不考慮樁前土的抗滑作用，可知每根樁所受的水平推力T=730×3.5=2555 kN。

滑坡體推力 表1

3.4 受荷段樁身內(nèi)力計(jì)算

滑坡推力按三角形分布，如下圖：

其中

四、受荷段樁身內(nèi)力計(jì)算：

由以上受力圖示可以計(jì)算：

1、剪力

2、彎矩

各截面計(jì)算結(jié)果見下表2：

受荷段樁身內(nèi)力表 表2

由表2可知：滑面處的剪力QA=2555kN，滑面處彎矩MA=10220 kN·m。

3.4錨固段樁側(cè)應(yīng)力和樁身內(nèi)力計(jì)算

由《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》公式3-4、3-7和3-9可以確定錨固段抗滑樁的轉(zhuǎn)動中心距滑面的距離為4.129m，轉(zhuǎn)角為0.001948 rad。

滑動面以下深度y處樁截面的位移xy 、剪力Qy、彎矩My以及側(cè)應(yīng)力σy，由內(nèi)力平衡方程求得如下表3所示：

錨固段樁身內(nèi)力及側(cè)應(yīng)力表 表3

綜合表2及表3可以樁的內(nèi)力及側(cè)應(yīng)力簡圖如下：

σ（樁側(cè)應(yīng)力）圖（kpa）Q（剪力）圖（KN）

M（彎矩）圖（）

3.5抗滑樁樁側(cè)地基應(yīng)力驗(yàn)算

根據(jù)《抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算》公式2-7可知樁身對地層的側(cè)壁壓應(yīng)力需滿足：

由表3可知最大側(cè)應(yīng)力出現(xiàn)在錨固段的兩端分別為錨固段以下0.255m和6m處，經(jīng)計(jì)

算這兩處的容許地基壓應(yīng)力分別為1317.2kpa和1934.6kpa，分別大于877.3kpa和1645.5kpa，均滿足要求。

3.5抗滑樁配筋設(shè)計(jì)

縱向受力筋應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄E中對圓形混凝土構(gòu)件的抗彎設(shè)計(jì)和表3中的最大彎矩11705.69 經(jīng)計(jì)算確定，計(jì)算所需鋼筋的截面面積為，現(xiàn)在可選用78根HRB335、直徑為32的鋼筋，鋼筋截面面積為，滿足要求。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.1和6.3.15經(jīng)計(jì)算知抗滑樁截面尺寸滿足規(guī)范要求。

箍筋根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.4-2進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算知受荷段箍筋采用HRB335直徑20mm,間距取150mm；錨固段箍筋可采用HRB335直徑為20mm間距取100mm。

四結(jié)束語

在工程實(shí)際中尤其是在山區(qū)公路建設(shè)中，滑坡是一種較常見的工程災(zāi)害，抗滑樁是一種較常用的滑坡治理措施，本文結(jié)合工程實(shí)例對抗滑樁的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了分析，希望能對其他類似工程的抗滑樁設(shè)計(jì)計(jì)算提供一些參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]鐵道部第二勘察設(shè)計(jì)院科學(xué)技術(shù)研究所.抗滑樁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M]. 1981.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]葉代成.抗滑樁樁間土拱效應(yīng)及合理樁間距的研究[J].土工基礎(chǔ)，2008（4）.

[4]張友良等. 抗滑樁與滑坡體相互作用的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012（6）.

[5]李偉等. 抗滑樁滑坡推力和內(nèi)力計(jì)算理論探討[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007(4).

[6]戴自航. 抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規(guī)律的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002（4）.