城市建筑边坡抗滑桩支护效果分析

李栋

摘 要：本篇文章采用了有限元强度折减法，对某城市建筑边坡不同工况条件下的稳定性进行了计算并分析。计算结果表明：针对本工程的边坡，采用抗滑桩加固设计能较好地满足安全性与经济性的要求。

关键词：城市建筑；边坡抗滑；支护效果

1 引言

随着城市建设的快速发展，建筑边坡在山地城市建设中日益增多，而且规模越来越大，支持维护难度也随之增高。中国因建筑边坡失稳造成的灾害事故屡见不鲜。而抗滑桩作为治理滑坡的有效工程措施，在世界各国滑坡治理中均占有重要的地位。迄今为止，它是在治理滑坡技术中应用最广泛的。

2 边坡稳定性分析

天然存在的土质边坡一旦失稳，将引起严重的后果。由于工程活动中出现的填土新边坡，发生事故的几率更高，其危害更大。崩塌、塌方、滑坡及泥石流等，都是因为边坡处理不当或边坡自然失稳而造成的地质灾害，常常摧毁村镇和大批农田，并阻塞水道和陆路交通，历史上这样的案例不胜枚举。

在工程设计中，边坡是否安全合理，必须通过边坡的稳定性分析来进行检验。目前分析边坡稳定性的方法较多，但大多数理论都是基于极限平衡原理，认为边坡之所以失稳，是由于坡体在自重应力的作用下，达到了极限平衡状态。当边坡达到极限平衡状态时，坡体内某一点的剪应力将与土体的抗剪强度相平衡，这一点称之为极限平衡点。当所有的极限平衡点，连通成—个面时，则形成一个连续的滑动面，边坡便出现稳定极限破坏。边坡出现稳定性破坏后，其滑动面可通过地质勘探手段来确定滑动面的形态。进行边坡稳定性分析时，通常假定边坡的纵向尺寸远大于横向尺寸，所以可按平面问题来考虑坡体的受力条件。在进行具体分析时，对于已经出现稳定性玻坏的边坡，可按勘探确定的滑动面，逐点进行抗剪强度验算。对于目前还属于稳定的边坡，为验算其安全度，或验算其在工程活动后的稳定状态，-般是先根据经验假定一个可能的滑动面进行验算。现行的边坡验算，常假定滑动面为平面、圆柱面、对数螺旋曲面及折面等多种形式。边坡的稳定性分析是—个比较复杂的问题，目前还没有一个万能的分析计算模式可用分析计算各种边坡的稳定性，因此只能在一定的理论指导下，对边坡的现状进行仔细的调查研究和认真的分析，结合已有的经验，确定计算模型，选择切合现场实际的理论，测试出切合实际的参数，从而进行分析十算。对边坡的稳定性分析，精心测试有关分析计算参数是至关重要的。因为参数在分析计算中是一组比较敏感的数据，例如土的内摩擦角和粘聚力，这些参数略有变动，便会较大地影响边坡的安全度和可靠度的计算结果。如果参数选择不正确，再严密的理论也是枉然。边坡的计算参数必须进行现场原位测试，且必须直接在滑动面上进行，才不至于出现较大的误差。现场测试装置和试验方法的设计，必须符合所选用的计算理论，不然将引起很大的偏差。

3 抗滑桩的破坏形式及加固方法

抗滑桩一般应当设置在滑坡前缘抗滑段滑体较薄处，以便充分利用抗滑段的抗滑力，减小作用在桩上的滑坡推力，减小桩的截面和埋深，减少工程造价，并应垂直滑坡的主滑方向成排布设。而对于大型滑坡，当水平排桩的抗滑力不足以平衡滑坡推力时，可布设两排或三排桩。只有在少数情况下因治理滑坡的特殊需要才把桩布设在主滑段或牵引段。

抗滑桩的破坏形式有以下几种：

（1） 抗滑桩的间距过大、滑体含水量高呈流塑状态，滑体土从桩间流出：

（2） 抗滑桩的抗剪能力不足，桩身在滑动面处被剪断；

（3） 抗滑桩的抗弯能力不足，在最大弯距处被拉断：

（4） 抗滑桩的埋深不足，锚固力不够，桩被推倒：

（5） 抗滑桩桩前滑面以下岩土软弱抗力不足产生较大塑性变形，使桩的变形过大而超过允许范围：

（6） 抗滑桩高出滑面的高度不足或桩位选择不合理。

关于流塑状粘性土滑体从两桩闻流出的问题，有的学者曾提出用桩侧壁与土的摩擦阻力和土体的抗剪强度比较以确定桩间距大小。我们认为对这类滑坡首先应考虑采用排水措施（如支撑盲沟） 消除滑体提高其抗剪强度，然后再设桩支档，两者同时应用较好。对—般滑坡，桩间距取决于两桩间土体能形成的破坏拱的大小，其主要作用力是滑坡推力，而不是重力。拱的大小取决于桩间岩土体的强度。实用上取桩中一中间距为桩径的2倍～5倍，小直径的钻孔桩间距取2m～3m，土质滑坡中的挖孔桩间距取5m～6m，较完整的岩质滑坡可以取7m～8m。当然桩间距的大，J 、还与单桩承受的推力大小有关。有时因单桩受的滑坡推力过大，也可适当缩小桩间距。当桩间距过小时，桩的计算宽度和桩前滑床的抗力将受到限制。只要滑坡推力计算接近滑坡的实际情况，并预测到滑坡可能扩大的范围、多层滑面滑动的可能，留有一定的安全储备，桩被剪断和受弯而拉断的情况是较少发生的。但桩的埋深不足和桩前滑床抗力不足而引起桩体顷斜过大甚至倾倒的情况曾发生多次，因此设桩之前对桩锚固段地基详细勘察和评价是十分重要的。

因抗滑桩的高度不足使滑坡从桩顶滑出的事故时有发生，所以在支档工程中，不论是抗滑挡土墙、抗滑桩，还是抗滑反压土堤，支档工程的高度都不能任，意{段定，而必须通过“越顶检算”，即滑坡因前部增加支档而从支档工程顶部滑出的可能检算，而目前工程設计中，常常遗漏此项工作。它实际上是形成了新的滑面.最好的办法是采用有限元强度折减法自动寻找新滑面。只有当新滑面的稳定系数大于或等于设计安全系数时，才表明桩高是满足要求的。否则应调整桩顶高程。当桩顶已位于地面时，应调整桩位。

4 抗滑桩加固中的关键技术

4.1 滑坡推力及分布圉式

滑坡推力是作用在抗滑桩土的主要外力，其大小通i 摊力来计算决定。国内采用的传递系数法，其作用方向平行于桩以上的一段滑动面；其分布图式一般是从滑动面到桩顶范围按矩形分布，规范也做这样的规定，这是比较安全的。但实际上不同类型的滑坡体岩土和结构，推力分布不一定都是矩形，国内外曾有三角形、抛物线型和梯形分布的讨论，但由于实测资料太少，还未形成统一的意见，目前设计上以采用矩形分布较合适。

4.2 桩前抗力大小和分布

所谓“桩前抗力”是指桩前滑体对桩的作用力。由于滑动面的存在，桩前滑体难以形成连续的弹性抗力，一般采用剩余抗滑力（桩在抗滑段时） 和被动土压力二者中的较值，当用剩余抗滑力时其分布图式为矩形，当用被动土压力时为三角形。当桩前滑体有可能滑走时则不能考虑桩前抗力。

4.3 抗滑桩是将滑动面

以下锚固段作弹性地基梁计算的，将滑动面以上的作用力转移到滑动面上。所以，地基的弹性抗力系数K 或其随深度变化的比例系数M ，以及桩侧地基的侧向承载能力的选取都是重要的设计参数。由于实测资料有限，目前还主要是参照桥梁和隧道设计手册中的一些参数选用。

5 结束语

开展城市建筑边坡抗滑桩支护效果分析，首先应当明确边坡稳定性，进而采用适当的抗滑桩的破坏形式及加固方法，实现抗滑桩加固中的关键技术的有效应用。建筑边坡在山地城市建设中日益增多，而且规模越来越大，支持维护难度也随之增高，实现城市建筑边坡抗滑桩支护效果的有效提升，对于城市的整体发展具有不可忽视的重要性。

参考文献：

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[2] 郑颖人，雷文杰，赵尚毅，邓卫东.抗滑桩设计中的两个问题[J].公路交通科技，2015（S1）.

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