双排抗滑桩在边坡中受力分析与计算的探讨

范 斌 廖维敏

双排抗滑桩在边坡中应用较为广泛，但其受力机理较为复杂，前后桩间土对桩的作用未有明确的结论，这都对结构设计带来了困难，本文想通过对各种理论的总结，能够得到相对简单明了的结论，为工程服务。

1 双排桩的侧向土压力的计算

双排抗滑桩在边坡中受到巨大滑坡推力，直接采用深基坑支护结构中的有关理论算法不合适，但我们可以对其相关算法进行一定的修正就可以作为边坡的计算。

深基坑的算法主要有以下3种[1]:

1)基于经典土力学的计算方法;2)基于Wink ler假定的计算方法;3)基于土拱理论的计算方法。

而根据以上的算法边坡双排抗滑桩主要采用修正的Winkler弹性地基梁方法和有限元的理论建立求解，认为前排桩受桩间土主动土压力 qa和挤压作用产生附加土压力qf，主动土压力是二次抛物线函数和附加土压力可由半平面体在边界上受法向分布力的解析解求得，桩间土对后排桩的作用按照弹性支承考虑[2，3]。

2 桩布置和排距对双排桩内力的影响

根据万智[4]和刘金龙[5]分析双排桩布置我们可以知道，双排桩主要有两种布置方式，即梅花形和前后矩形排列，而不同的布置方式对后排桩桩间土体的应力分布影响较大，矩形布置情况下，后排桩间土体的土拱效应不明显，而梅花形布置方式有利于前排桩与后排桩共同产生土拱效应，其作用效果优于矩形布置。

根据申永江[6]分析双排桩排距我们可以知道:假定双排桩排距为 D，h表示桩的截面高度，L表示桩排净距，但桩顶无连系梁，可以知道随着桩排距的增大，前排桩的弯矩和剪力不断减小，说明前排桩所承受的滑坡推力越来越小。桩排距达到 4h以后，桩排距对桩内力的影响已经很小，前排桩所承受的滑坡推力，也已经相当小。若桩顶有连系梁，根据周翠英[2]分析双排桩排距我们可以知道:首先考虑两种极限情况。当前排桩与后排桩之间的间距为零时，这时桩间没有夹土，前排桩受到的桩间夹土的主动土压力qa=0;当前排桩与后排桩的间距大于8倍的桩径或桩宽B时，可以认为桩间夹土对前排桩产生的主动土压力 qa和单排桩受到的主动土压力 σa相同。当 0＜b＜8B时，认为前排桩受到的桩间夹土的主动土压力qa与单排桩受到的主动土压力σa之比为桩间距b与桩宽B之比的函数，即qa=β(b/B)σa;我们同样认为，前排桩受到的桩间夹土的主动土压力 qa与单排桩受到的主动土压力σa之比是桩间距与桩宽之比的二次抛物线函数，且当b/B=8时，前排桩受到的桩间夹土的主动土压力qa达到极值，即为抛物线的顶点。因此，函数β(b/B)为:

其中，b为双排桩的间距;b0=8B，B为桩径或桩宽。

3 计算实例

某县人民法院拟对法院办公楼南侧边坡进行加固处理工作，拟建工程靠近某河岸坡，长75m左右，设计支挡措施为:1号段长16.2m，为5根φ1 200抗滑桩，桩间距3 m;2号段长37.4m，为23根φ1 200抗滑桩，桩设置成 2排，前后之间间距3m，平行岸坡桩距2.5m，桩之间用格栅梁连接;1号段位于2号段北侧;3号段长33.6m，为13根φ1 200抗滑桩，桩间距3m，桩之间为连系梁(1 000×1 200)连接，桩和连系梁混凝土强度等级为 C30。

拟建工程重要性为二级，场地类别为中等复杂场地，综合确定本次工程地质勘察等级为二级，具体见图 1，图 2。

据地面调查及钻探揭露，拟建场区内分布有第四系全新统杂填土、残坡积层粘土下伏基岩为寒武系上统耿家店组(∈3g-Ml)灰岩。按其岩性及垂向空间分布分述如下:

基岩顶面埋深12.00m(ZY1)～22.41m(ZY2)，一般都在14m～ 18m左右，基岩顶面总体倾斜某河，倾角大部分 5°～10°，最大倾角达 25°。按规范场地基岩仅为中等风化带。

中等风化带:岩芯较完整，多呈短柱状、柱状。本次钻孔揭露最大厚度11.90m(ZY1)。灰岩地基岩体水平抗力系数370MN/m3，粘性土土体水平抗力系数的比例系数 15MN/m4，经计算发现与文献[2]较好吻合。

4 结语

1)双排桩较悬臂桩受力合理，节省造价。2)双排桩建议按照梅花形布置，可充分发挥土拱效应，受力更合理。双排桩的排距根据桩顶有无连系梁而有所不同，建议排距控制在 8h范围内，同时应设置连系梁以便于发挥双排桩受力的优越性。3)双排桩还可以设置锚索，但受力更为复杂，现阶段仅能通过有限元分析，不便于工程人员的使用，应进一步研究其机理。

[1] 聂庆科.深基坑双排桩支护结构设计理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[2] 周翠英.门架式双排抗滑桩设计计算新模式[J].岩土力学，2005，26(3):441-449.

[3] 孙 勇，张广栋.双排抗滑桩受力机理及计算方法探讨[J].山西建筑，2008，34(4):120-121.

[4] 万 智.双排桩支护结构的分析与计算[J].湖南大学学报(自然科学版)，2001，28(3):116-120.

[5] 刘金龙.不同布置方式对双排抗滑桩土拱效应的影响[J].中国科学院研究生学报，2010，27(3):364-369.

[6] 申永江.桩排距对双排抗滑桩内力的影响[J].岩土工程学报，2008，30(7):1033-1037.