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抗滑桩在滑坡治理工程中的运用

2014-04-07

山西建筑 2014年33期
关键词:抗滑桩坡体滑坡

乔 旭 俊

(山西省地质勘查局二一二地质队,山西 长治 046000)

抗滑桩在滑坡治理工程中的运用

乔 旭 俊

(山西省地质勘查局二一二地质队,山西 长治 046000)

综合论述了抗滑桩的类型,优点及破坏形式,对目前抗滑桩在滑坡治理中存在的问题进行了简要介绍,分析了滑坡产生的原因和抗滑桩设计上的缺陷,并阐释了抗滑桩的设计和施工措施,以供借鉴参考。

抗滑桩,滑坡治理,滑坡推力

滑坡是受自然条件,如河流冲刷、地震、地下水活动等的影响而形成的斜坡,由此使部分土体或者岩体在重力的作用下,发生水平为主的迁移。国内外的相关专家均致力于研究如何更好的治理滑坡工程,并且提出了一系列的应对措施,诸如削坡、反压、排水等,然而都未取得预期的效果。之后,各国专家纷纷转向对抗滑桩的研究,并且最终得到了理想的成效。截至目前为止,抗滑桩被认为是最佳的一项滑坡工程治理技术措施。

1 抗滑桩概述

1.1 抗滑桩的类型

根据不同的分类方式,抗滑桩分为多种类型。制造抗滑桩桩身的材质是不同的,包括木质、钢筋混凝土、钢轨及钢板等;桩身的截面形状也是不尽相同的,主要有圆形、矩形、方形、管形等;施工时采用不同的方式,有钻孔与挖孔两种;还有根据桩体的组合形式的不同,可分为单桩、排架桩、钢架桩等;安装抗滑桩时的受力状态也不同,可分为全埋式和半埋式。

1.2 抗滑桩的优点

首先,抗滑桩所需的工程量较小,但是抗滑的能力却很强,相同条件下,与其他的抗滑工程相比,更加经济、有效。其次,抗滑桩的使用比较灵活,可以配合其他建筑物一起使用,也可以单独使用,在安装中的安装位置也相对较为灵活,可以尽量安装在有利于滑坡的位置。再次,在抗滑桩施工时,所需的设备十分简单,与其他的抗滑工程相比,施工的质量与安全性较高,施工时不必连续开工,可以分隔开进行开挖,这样一旦在施工中出现问题,也不会相互影响,可以及时补救。最后,抗滑桩的施工有利于滑坡缓慢滑动阶段的治理。

1.3 抗滑桩的破坏形式

正是因为抗滑桩的桩身埋的不够深,遇到较大的外力时,极易被推倒;另外,其抗剪能力和抗弯能力不强,可能导致在滑面被剪断,亦或是在最大弯矩处被拉断;还有就是两个抗滑桩之间的间距过大,滑体可以从两个桩之间滑落;当超过桩的变形范围后,也会引起抗滑桩的破坏。

2 目前抗滑桩研究中存在的问题

2.1 关于抗滑桩的计算不合理

国内外的研究者在对抗滑桩进行计算时,往往将坡体作为一种理想的塑性或者弹性材料,这就导致作用在抗滑桩上的压力无法确定,根据经验公式计算往往与实际不相符。有的研究者提出在计算时采用极限土压力的方法,但是在实际中抗滑桩的支护坡体无法达到这样的极限条件,此类方法只能用于理论的估算,不能应用于实际中。另一种方式是根据滑坡推力确定抗滑桩可承受的压力,但是该方法采用传递系数法进行计算,同样也会与实际产生较大误差。

2.2 对滑坡推力传递机理的研究较少

上述中提到的极限土压力法,并没有研究抗滑桩负荷传递的过程,只是给出了理想状态下桩所能承受的压力。土拱理论可以运用到抗滑桩负荷传递的研究中去,但是研究还是十分浅显,不能解决滑坡推力在坡体和桩间的传递过程。另外,在确定桩体间的间距时,并未全面考虑桩前滑体的稳定以及桩的实际承受的极限压力等问题。

2.3 压力法计算抗滑桩内力的缺陷

目前普遍采用压力法计算抗滑桩的负载数值,但是在计算中通常采用经验法进行计算,而不考虑实际中桩土相对位移造成的影响,实际中桩土的相对变形会影响到抗滑桩的负荷,因为抗滑桩是被动桩,它的负荷就是由桩土的相对变形造成的。采用压力法往往考虑不到这些实际的问题,经验公式只能进行近似的估算,而做不到精确则会致使计算结果与实际相差甚远。

2.4 抗滑结构的施工技术存在不足

在实施抗滑桩的施工时,要进行开挖工程,施工技术的好坏直接影响开挖坡体的稳定性,尤其是高陡边坡的开挖。合理的施工技术有助于减少施工对坡体的影响,由此使坡体变得稳定,并且减少抗滑坡的负荷。但现阶段的施工技术尚达不到较高的水平,尚且存在一定的问题,因而会影响抗滑桩的效果。因此,要加强抗滑结构施工技术的研究,尽快开发新的技术,保证抗滑桩的稳固。

3 抗滑桩基本要素的设计

3.1 抗滑桩桩位的设计

合理的桩位对于抗滑桩是非常重要的,一个合理的桩位能够使抗滑推力变小,从而使滑坡得到很好的控制。根据经验,可以将滑坡分为三部分,分别是牵引段、主滑段和抗滑段。通常情况下,将抗滑桩设置在抗滑段上,因主滑段上的滑坡推力较大,而在抗滑段上的滑坡推力是逐渐减小的,理论上应将抗滑桩设在滑坡推力最小位置,即滑坡下部的出口处。但是在实际中设立抗滑桩以后,会改变土体内部的应力条件,因而无法在此处设桩,应沿着坡体的方向向上移动一段,这样有助于避免浅部滑动的发生。从理论上看,滑坡推力的分布可近似认为是正态分布,根据函数的图像,在两个下反弯点的上部,滑坡推力减少的较快,在它的下面推力减少的不太明显。因此,在设桩时,将抗滑桩设立在下反弯点和滑坡的出口之间最为理想。

3.2 抗滑桩桩间距的设计

抗滑桩间距的大小,直接关系到抗滑桩设立是否成功。如果桩间距太大,土体就会从桩间滑落,造成抗滑桩的不稳定,引发诸多的安全隐患;如果将桩间距减小,固然会增加抗滑桩的稳定性,但是耗费的材料与时间都会增加,工期延长,增加施工的成本。因此,确定合理的桩间距十分重要。在实际施工中,滑坡推力的大小、滑坡的倾角、滑体的厚度以及施工的技术条件等都会影响抗滑桩的间距。

对于抗滑桩桩间距的计算,目前还没有总结出一套详细的计算体系。一般情况下,根据理论进行估算,即桩间土体与桩侧面产生的摩擦力应大于滑坡推力。当然,这样的计算结果会与实际产生误差,为了更精确的计算,可以结合实际情况,考虑土拱效应。因土拱效应会对抗滑桩的间距产生影响,理论上,当土拱作用刚好能够充分发挥时,那时对应的桩间距应是最合理的。有关理论指出,滑动面深度与桩间距和土拱作用是密切相关的,滑动面深度约为桩间距的2倍~2.5倍,可以根据这个公式结合实际估算,得到的结果误差就会减少。

3.3 桩的锚固深度的设计

抗滑桩锚固深度的设计对抗滑桩的影响也是非常大的。如果锚固深度不够的话,抗滑桩就发挥不了它应有的作用,当滑坡推力稍大点的时候,就会引起抗滑桩的失效,如果锚固的深度太深的话,会增加施工工程量,增加施工的成本,另外也会增加施工的难度。影响抗滑桩锚固深度的因素非常多,采用不同材质的桩,会对锚固深度产生影响,如刚性桩和弹性桩的锚固深度就是不一样的,另外,桩身各处的弯力和弯矩都会影响桩的锚固深度。

在计算时,理论上要保证桩的最大横向压应力不大于地基横向容许承载力。当然,这种方法在实际中会产生误差,计算时还要结合实际。对于岩质的地基,一般运用“K”法计算抗滑桩的锚固深度,根据锚固深度与内力和变位间的关系进行计算,最终确定合理的抗滑桩的锚固深度,增强抗滑桩的稳固性。

4 结语

对抗滑桩的深入研究,有助于提高滑坡的治理力度,提高抗滑桩的稳定性与安全性。不可否认的是,计算抗滑桩相关参数的理论尚且有待于完善,因此,相关人员应当在实践工作中不断探索,并且尽快的采取切实有效的方法,促进滑坡治理能力的提高。

[1] 田忠青.锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用[J].科技信息,2013(24):406- 408.

[2] 史江伟.预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用[J].山西建筑,2012,38(7):65- 66.

[3] 杨长辉.预应力锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用[J].科技创新与应用,2011(19):128-129.

Applicationofanti-slidingpileinlandslidecontrolengineering

QIAOXu-jun

(ShanxiGeologySurveyBureauNo.212GeologyTeam,Changzhi046000,China)

The paper illustrates the anti-sliding pile forms and merits and damage forms, briefly introduces landslide treatment problems with anti-sliding pile, analyzes landslide occurring problems and anti-sliding pile design defects, and finally describes anti-sliding pile design and construction measures, with a view to provide some guidance.

anti-sliding pile, landslide governance, landslide thrus

1009-6825(2014)33-0070-02

2014-09-20

乔旭俊(1980- ),男,工程师

TU413.62

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