边坡工程抗滑桩合理桩间距初探

王 雄

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

边坡工程抗滑桩合理桩间距初探

王 雄

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000）

对边坡工程防滑桩的合理间距进行探讨，要考虑抗滑桩间存在的土拱效应因素桩间距的影响，在对土拱效应分析之后就可以根据桩间静力平衡条件、跨中截面强度状况以及拱脚处所在截面强度状况合理推断出桩间距。在掌握了合理桩间距的计算公式之后，就可以通过计算公式看出桩间距与决定条件的关系，通常而言，如果保持其他因素不变，桩间距与桩后土体粘聚力成正比，与内摩擦角成正比，而与桩后坡体推力成反比。实际工程应用中我们也发现，这个桩间距公式的推导比较合理，很好地考虑了各方面的影响因素，根据计算出来的结果设置抗滑桩的桩间距，防滑效果甚好，所以说该计算公式实用价值比较高。

边坡工程；抗滑桩；桩间距

在边坡支档工程施工中，经常要用到抗滑桩，主要是因为抗滑桩具有施工便捷、安全可靠性比较高等比较明显的优势，从而它的应用范围较广。而进行抗滑桩的施工时，桩间距的确定是一个需要重点关注的问题，因为桩间距能够决定抗滑桩的抗滑作用，间距过大的话，桩间土体依然会崩落，达不到防滑的效果，间距过小，虽然会提高抗滑效果，但会增加工程资金耗费，可能会使得整个工程不经济。这就使得岩土工程师产生了两难，既要考虑抗滑桩抗滑效果，又要考虑工程资金的承担能力。另外桩间距的确定受很多因素的影响，确定起来有一定难度，虽然目前有多种确定桩间距的方法，但始终没有一个定论。基于此，本文主要对边坡工程中抗滑桩的合理桩间距进行探究，指在为边坡支档工程提供一定的参考。

一、土拱效应概述

边坡支档工程项目完工后，抗滑桩就会发生作用，主要是阻碍坡体发生位移，但与此同时，抗滑桩本身就会因为受力发生变形，抗滑间距间的坡体就会有向外位移的趋势，并且这种趋势还会随着桩前土体的开挖进一步发展。从力学角度分析，抗滑桩横向发生的位移小于坡体的位移，抗滑桩受力侧的坡体挤压抗滑桩就产生了土压力，我们经常看到，抗滑桩间的坡体存在不同程度的剥落现象，越靠近桩体，坡体剥落越少。因此，由于抗滑桩间土体与桩后土体抗剪能力的共同作用下，形成以两个抗滑桩为拱脚的土拱，也就是所谓的土拱效应。一旦土拱效应正式形成，桩间坡体剥落现象将明显改善，这是因为土拱的形成使得桩后坡体的压力很大程度上由两侧抗滑桩承担。通常情况下，抗滑桩后面的坡体存在一定高度范围内的土拱效应，为了选择一个最优研究意义并且在滑面以上的土拱作为研究对象，因此，我们很多时候都是选取土拱在桩顶及其以下的部分进行研究，并建立计算桩间距的模型。

二、计算模型

抗滑桩在实际应用中按截面形状不同可以分为多种类型，有圆形、方形以及矩形等，但总的说来，它们的原理都很相似，这里为了说明问题更加清楚使读者理解，故选取矩形截面抗滑桩进行解释，一般而言，外界环境变化过于频繁，无法绝对计算出一个合理的桩间距，因此，为了研究方便，我们做如下几点假定：第一，抗滑桩施工完成后，在相邻两桩之间的坡体会存在不同程度地土体剥落现象，基本呈现为中间大两边小，和抛物线很相似，但不够标准，所以为了计算方便，我们假定相邻两桩之间形成的土拱形状为标准的抛物线，对于小区域范围内的小厚度土拱，我们予以忽略不计；第二，相邻抗滑桩之间形成的土拱体通常都有一定厚度，会有一定的自重影响，但是我们也看到土拱体通常比较高，土拱厚度与之相比就显得微不足道，因此，这里不考虑土拱自重的影响，另外，桩后土拱效应不是一成不变的，而是自上而下存在递减现象，这里我们把土拱问题进行简化，只对沿桩长方向的平面进行研究；第三，桩后坡体对抗滑桩施加的压力通常情况下是不均匀的，这样会加大研究难度，所以就假定桩后坡体压力在桩间是均匀分布的，经过这样假定之后，压力就作用于土拱了，抗滑桩也就起到了拱脚的作用。

三、土拱受力分析

土拱形成以后的受力图，如图1所示。

从图1中我们可以看到，由于上部滑坡推力P作用于土拱前面，使得土拱后侧也会受到土拱下面土体抗力P′的作用，滑坡推力P和土体抗力P′是一对大小相等作用方向相反的作用力。可以分析得到土拱受到滑坡推力的作用后，必须要克服下面的土体抗力P′和土拱本身在滑动面形成的抗滑力，那么两个作用力的合力就是抗滑桩收到的滑坡推力，就是图中的力F′，土拱一旦受到这个有效推力F′的作用，就会产生相应的侧摩阻力T。通过上面的分析，可以看出进行抗滑桩施工能够发挥出土拱效应，抑制滑体坍塌。

四、抗滑桩合理桩间距的探究

抗滑桩一般在滑坡体厚度较薄、推力较小，嵌岩段地基强度较高的地段应用较广，整个抗滑桩分为两个部分，把滑动面以下的部分称为嵌固长度，滑动面以上以及承受滑坡推力作用的部分称为非嵌固长度，具体说来，嵌固长度的影响因素比较多，比如滑床地层的强度、滑坡推力大小以及抗滑桩间距、截面、刚度。嵌固段过长过短皆不宜，如果嵌固段过短，稳定性就会下降，而嵌固段过长，则有可能造成施工困难，并且这样的做法也显得不经济；非嵌固长度的影响因素主要是设桩位置与滑体厚度、滑体物质成分、含水量，非嵌固段长度也有很大讲究，如果过短，抗滑桩就失去了抗滑效果，有可能造成滑体越顶而过，而非嵌固段长度过长的话，桩身弯矩就显得很大，受力条件恶化，很可能会造成桩位移过大，进而引起滑坡治理工程失败。

一般来说，采用抗滑桩进行分段阻滑时，多以单排布置为主，对于弯矩过大的情况，可以使用预应力锚拉桩。抗滑桩的长度一般小于35m，因此在采用抗滑桩对滑带埋深大于25m的滑坡进行阻滑时，应考虑实施的可能性要求，结合笔者长期从事边坡支档工程施工的经验看，很多情况下并不能取得预期的效果。就使用频率而言，抗滑桩使用较多的多为5m～10m，进行抗滑桩施工时要将抗滑桩嵌固段嵌入滑床中，通常约为桩长度的1/3～2/5之间，很多情况可以看到，边坡支档工程进行抗滑桩施工时，在相邻的两个抗滑桩之间设置钢筋砼或者浆砌块石拱形挡板，重要建筑区还可以看到钢筋砼联系梁联接，其实这么做的目的就是为了保证滑体不从桩间挤出，增强抗滑桩的稳定性。

查阅有关资料可以发现，我们在对抗滑桩间距进行考虑时，一般要考虑两个方面：第一，如果桩间距过小的话，土拱效应就无法发挥出来，对滑体就起不到预期的约束作用，这是工程投资不经济的表现，造成资金浪费；第二，如果桩间距设置过大，相邻两桩之间的岩体抗弯强度的发挥就会受到阻碍，滑体很可能从桩间距中挤出，很可能出现大面积地垮塌，土拱效应也得不到发挥，这样抗滑桩的抗滑效果就没有体现出来，相反造成工程资金浪费，甚至很可能造成人员伤亡。

在对边坡支档工程抗滑桩的建筑施工以前，要由专门的抗滑桩施工技术人员对岩体结构以及施工地段等因素做考查，记录有关数据，然后录入计算机系统进行数据处理，得出确定桩间距的有效信息，比如说关于桩间静力平衡条件、跨中截面强度状况以及拱脚处所在截面强度状况的相关指标数据，有了这些有效数据，就可以很清楚地确定桩间距的大小，现实中岩体可能经常变化，可能适应这个地方的桩间距不适应另一个地方，所以就要求施工单位要及时因施工环境而变，及时根据施工状况改变桩间距，确保滑体能够被抑制住，真正发挥出以两桩为拱脚的土拱效应，事实上这也是抗滑桩最基本的作用机理。

结语

为了确保滑体的安全和稳定，有必要对其进行边坡支档工程的施工处理，在施工进行中经常遇到抗滑桩间距的确定问题，它是抗滑桩正确使用并能发挥重要作用的基本前提。前文我们已经提到，抗滑桩间距的大小受桩间静力平衡条件、跨中截面强度状况以及拱脚处所在截面强度状况三者的影响以及抗滑桩间距与他们的正反比关系。文中我们首先分析了抗滑桩应用中重要作用机理之一—土拱效应，论述了土拱效应的形成原因，接着说明了施工中抗滑桩使用中对桩间距计算时做出的几点假设，进而对抗滑桩形成的土拱效应的受力进行了分析，最后用了很大一部分篇幅对抗滑桩本身特征进行了详细地描述，对工程中使用的抗滑桩的施工要求做了简单介绍，进而探讨了桩间距确定时的两点考虑，最后针对抗滑桩施工也提出了笔者结合实践经验认为需要关注的地方。综上，对于抗滑桩间距之所以作出这么多探讨，主要是基于抗滑桩应用广泛并且在边坡支档工程中所发挥的重要作用，探讨目的也是为了针对抗滑桩间距提出笔者的看法和意见，以期能够对边坡支档工程抗滑桩应用提供一些有用的参考价值。

［1］张骞，李树才，张乾清，等.抗滑桩岩拱效应与合理桩间距分析［J］.岩土工程学报，2014（11）：180-182.

［2］霍欣，苏爱军，吴柳东，等.边坡工程中变截面抗滑桩设计探索［J］.科学技术与工程，2014，14（33）：12-15.

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