论抗滑桩加固边坡方案的影响因素

雷得鸿

摘要 基于某公路工程路基边坡防护实例，明确常见抗滑桩设计的缺点，并通过对抗滑桩加固前后边坡稳定性参数的比较，明确桩间距、抗滑桩长度、桩位置、截面尺寸等因素与边坡安全系数的关联性。研究结果指出：（1）保持其他条件不变的情况下，随着截面尺寸和桩长增加，边坡安全系数增大且两者存在非线性相关性，随着桩间距增大边坡安全系数呈现非线性减小。（2）增加桩长与截面尺寸，可明显提升边坡安全系数。（3）于阻滑段后半部设置抗滑桩，可降低抗滑桩越顶受损风险。

关键词 公路工程项目；路基边坡；抗滑桩；影响因素分析

中图分类号 TU457文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0113-03

0 引言

抗滑桩适用范围广、抗滑性能突出、桩位灵活，在滑坡防治领域内应用广泛。该文基于某高速公路路基边坡防护工程实例，对桩间距、抗滑桩桩长、截面尺寸、抗滑桩位置等与边坡安全系数间关系进行分析，基于研究结果优化设计抗滑桩绕地、越顶等情况，为抗滑桩边坡加固提供技术参考。

1 工程概况

某公路项目位于丘陵地区，地形特征复杂。极端天气影响下，边坡滑塌风险大。地质勘测结果显示，场地抗震基本设防烈度为6级。场地地层包括泥盘系基岩层、残积层、冲洪积层、人工填土层四层，基于地形特点，无须单独进行地震工况下边坡稳定性校验。

2 边坡稳定性分析

数值分析法和极限平衡法为边坡稳定性分析的常用手段。该项目目标边坡有多个滑面，以不平衡推力法为基础求得安全系数值在0.98～1.35之间，故边坡稳定性不佳，需采取支挡加固边坡，详见图1所示。以该项目特点，拟选用矩形抗滑桩进行支护，以提高边坡结构稳定性，改善其安全系数[1]。采用单因素分析明确桩间距、截面尺寸、抗滑桩长度与安全系数关联性，从而获得最佳的抗滑桩支护边坡方案并确定相关参数与安全系数的内在关联。

3 抗滑桩加固对边坡稳定性的影响

3.1 抗滑桩加固原理

抗滑桩加固是处置边坡滑移的重要措施，通过将抗滑桩贯穿于坡体滑动面使其作用于持力层，为边坡提供较好的锚固力，以平衡边坡受力[2]。抗滑桩滑动面主要作用力包括滑坡推力、桩前滑体动力，详见图2所示。滑坡推力与滑坡抗力差作用于抗滑桩桩体，沿桩体传递至底层中，借助抗滑桩将下滑力抵消，从而提高边坡安全系数提高其稳定性[3]。

3.2 抗滑桩长度的影响

边坡加固施工过程中，需将抗滑桩穿越滑动面，方可为边坡提供足够的锚固力，以增加边坡的安全系数。确定抗滑桩位置后，选定抗滑桩间距为4 m，且截面尺寸保持2～2 m，分别设置抗滑桩桩长为6～10 m，通过对抗滑桩桩长度与边坡稳定性关系分析，得出不同桩长条件下的边坡安全系数，详见图3所示[4]。

由图3可知：①随着抗滑桩桩长增加，边坡安全系数增加，两者呈现非线性关系，边坡安全系数F取值达到稳定安全系数值Fst=1.35，随着桩长增加，边坡安全系数增幅变小；②抗滑桩桩长6 m时边坡安全系数为0.99，边坡处于不稳定状态下，抗滑桩长度小于潜在滑裂面，该长度抗滑桩难以为边坡提供足够锚固力，滑坡抗力值不足；③抗滑桩桩长为8.5 m时，边坡安全系数为1.39，边坡处于稳定状态，抗滑桩长度大于潜在滑裂面，能为边坡提供足够锚固力，该长度达标。

3.3 桩间距的影响

合理控制抗滑桩桩距可以有效地发挥抗滑桩间土拱效应，从而提升边坡结构稳定性，该文固定抗滑桩位置和界面尺寸，选定4～10 m区间间隔1 m设置抗滑桩间距[5]，计算不同桩间距条件下边坡安全系数，探究桩间距与边坡稳定性之间的关系，详见图4所示。

对图4分析可知：①边坡安全系数随抗滑桩间距增大而非线性减小；②抗滑桩间距为4 m时，边坡安全系数为1.38大于稳定安全系数1.35，边坡结构稳定，此时抗滑桩间距较小，不会出现边坡失稳；③抗滑桩间距为8 m，边坡安全系数为1.21，边坡处于不稳定状态。抗滑桩间距增大，桩间土强度难以承担上部坡体传递的滑坡推力[6]。

3.4 截面尺寸的影响

抗滑桩边坡支护施工中矩形截面抗滑桩应用广泛，研究指出抗滑桩截面尺寸与抗滑能力之间关系密切。选定固定桩长，保持抗滑桩的位置固定，探究不同抗滑桩截面尺寸与边坡稳定性之間的关系。选取截面宽度为2 m，截面长度从2.2 m增加到3.4 m，计算不同截面尺寸情况下对应的边坡安全系数，详见图5所示。

对图5分析可知：①边坡安全系数随着抗滑桩截面长度增大而非线性增加，且增幅不断减小。抗滑桩截面长度从2.4 m增大至3.4 m时，边坡安全系数从1.31增加为1.38，由此可见边坡安全系数随着截面尺寸增加而增大，且截面尺寸增大的同时，边坡安全系数增幅减缓；②抗滑桩截面尺寸的增加对改善边坡稳定性有积极作用，但是其改善边坡稳定性的作用存在限度，盲目扩大桩身尺寸增强边坡安全系数的做法不可取[7]。

3.5 抗滑桩越顶或绕底破坏的影响

滑坡体主滑面或次滑面以上的抗滑桩越长，滑坡桩顶更不会出现滑面，抗滑桩越顶破坏的概率越小，详见图6所示。抗滑桩长度不足会导致嵌岩深度不达标，从而引发绕底破坏。

综上所述，抗滑桩桩长为8.5 m时边坡安全系数为1.35，故结合项目特点选择桩长为9 m，保持桩间距为5 m，固定截面尺寸为2 m×3 m，分析抗滑桩越顶破坏和绕底破坏情况，详见图7、8所示。

对图7、8分析可知，桩长9 m、桩间距5 m、截面尺寸2 m×3 m条件下，边坡安全系数大于1.35，滑动面经过抗滑桩时不会出现绕底破坏，符合项目要求。抗滑桩桩顶的安全系数为1.20，小于稳定安全系数1.35，即该情况下抗滑桩无法为边坡提供足够锚固力，可能出现越顶破坏，需对其进行验算[8]。

抗滑桩布设完毕后，应力作用下抗滑桩稳定性不断提升，桩顶处坡体结构稳定性未增强，易出现次级滑动面并对滑坡越顶破坏的出现产生直接影响[9]。抗滑桩位置的选择与越顶破坏之间的关系密切，为提高边坡结构稳定性多将抗滑桩设定于抗滑桩后半部，详见图9所示。

由图9可知，边坡阻滑段后半部分设置抗滑桩情况下，边坡安全系数在1.35～2.0之间，以不平衡推力法计算的边坡安全系数值为1.51，大于稳定边坡安全系数1.35，符合规范值，即边坡处于稳定状态。由此可知，抗滑桩位置的合理选择能有效地降低越顶破坏风险[10]。

4 结论

综上所述，影响抗滑桩加固边坡方案稳定性的因素表现为如下3个方面：

（1）边坡安全系数随着抗滑桩的桩长和截面尺寸增加而增大，边坡安全系数增大趋势逐渐减小，边坡安全系数与桩长、截面尺寸之间为非线性关系。抗滑桩间距增大，边坡安全系数减小，两者之间为非线性关系。

（2）有效加固范围内，边坡安全系数随着抗滑桩桩长、截面尺寸增大而增加，超出加固范围后，桩长和截面尺寸增大，并不会改善边坡安全系数。

（3）设桩位置会明显影响边坡越顶破坏，抗滑桩设于阻滑段后半部，能有效地降低边坡越顶破坏风险。

图9 调整设桩位置后边坡稳定性计算结果

参考文献

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