某滑坡双排桩加桩加固设计模拟研究

2019-08-06邓钧文

建材发展导向 2019年3期

邓钧文范瑛

（湖北工业大学，河北武汉 430070）

基于工程实践，双排桩加桩的研究为解决工程中遇到的实际问题，能够为抗滑桩加固理论提供更多的支撑，为行业的发展贡献力量，为保障工程安全运行做更好的服务。本文将结合以往实际的工程实例经验，利用数值模拟探讨双排桩加桩及优化，和其加桩后对滑坡稳定性的影响。为以后的抗滑桩加固提供基础资料。

1 双排桩理论研究

双排桩支护结构的理论研究主要根据不同的理论分为三类：一类是基于经典土压力理论;另一种是基于Winkler弹性地基梁的假设;另一种是基于土拱理论。

目前，我国对双排桩的研究主要集中在桩基顶部桩基础作用下基坑支护桩或抗滑桩或双排桩的联合作业。对于大行间距，当双排桩完全独立工作时，如何分担双排桩的推力以及如何确定合适的桩位和行距，使双排桩能达到最佳效果工作时的防滑效果。还是纯粹的经验。

2 某滑坡地形及双排桩设计

以下是某地区大型滑坡区域介绍及其原有双排桩的设计概况，由于大气降水，水量随季节变化较大，局部已经出现前排抗滑桩变形破裂迹象，并有进一步发展的趋势。

2.1 滑坡区工程地质、水文地质概况

该滑坡区属丘陵地貌，地形北高南低，坡顶面标高256.40m，场地整平后，有两个平台（海拔高度为249米，235.5米，220.5米），平台上有建筑物。在平台之间形成1＃和15m高的2＃工程斜坡。如图1所示。

图1 某滑坡地貌

根据勘查分析，滑坡区的岩性由粘土，全风化泥岩，强风化和中度风化泥岩组成。其中，残余粘土和全风化泥岩部分夹有薄层粉砂和淤泥，具有良好的透水性，成为地下水富集区，对上下粘土层和全风化泥岩产生不利影响。

2.2 双排桩的平面设计

根据已有支护桩布置及现场滑坡后的实际情况，简单绘制出滑坡的双排桩的设计情况。

如下图2所示。

图2 双排桩布置平面示意图

前后双排桩的间距为600cm，前后双排桩桩径为100cm，桩距为500cm。

2.3 滑坡的破坏性分析

滑坡区为坡地地貌，地层为坡向，高差较大。平整后，它逐步下降，形成更多的前沿表面，没有明显的防滑部分，为滑坡提供了大的动态势能和移动空间。

滑体土主要为膨胀土和膨胀岩，暴露在水中易软化，在岩土界面形成软滑带土，含泥沙淤泥较多的泥岩。在大气降雨和人为工程活动的共同作用下，滑体土的岩土界面上的软土经历蠕变变形和局部滑移，在后缘形成拉伸裂缝。在滑动表面完全穿透之后，形成滑坡。这是一种典型的蠕动拉式滑坡。

2.4 双排桩的受力分析

前排桩的功能是直接阻挡桩后土体的滑坡，承受部分滑坡的土压力。由于前排桩的堵塞，桩后土壤慢慢形成连续的土拱，滑坡体的推力和土压力通过土拱传递到前排桩。除了前桩通过梁传递的推力之外，后桩还应该承受桩和桩之间的土壤的局部压力。

3 双排桩加桩加固设计

根据已有双排桩布置及现场滑坡后的实际情况，取定前后排距为300cm处，前后排桩交叉点位置，设置新的抗滑桩，所置新抗滑桩的桩径为100cm，桩间距为500cm（考虑到双排桩工作状态下前排桩-桩间土（土压）-桩间抗滑桩-桩间土（土压） -后桩平面布置的协调性，确定为是500厘米）。前后交错布置，前后排桩都与新增抗滑桩整体呈现为锯齿形排布，前排桩与新增抗滑桩之间通过盖梁连接，形成平面桁架结构。如图3所示。

双排桩的竖向设计:前排桩支挡的高度800cm，新增抗滑桩的高度控制在500cm。为了减小桩的内力，前桩的顶部根据支撑的高度悬臂150cm，并在悬臂位置与倾斜梁连接，以增加承载能力和嵌入桩底的影响。新的抗滑桩和前桩由梁和支撑连接，梁和支撑共用来自前桩的压力，间接阻挡桩的后滑坡和滑坡的土压力。如图4所示。

图3 新增抗滑桩设计(注：不表示盖梁)

图4 双排桩的竖向设计剖面图

为了安全起见，采用荷载结构法的内力计算结果来设计钢筋。据计算，抗滑桩不仅需要计算正弯曲部分的加固，而且由于存在负弯矩，原边只有加固布置也需要计算加固。在双排抗滑桩加固过程中应引起足够的重视。混凝土为C30，纵向钢筋为RRB400，箍筋为HPB235。对抗滑桩的正，负弯曲段进行了加固设计，分别计算了正截面的抗弯承载力，斜截面的抗剪承载力，扭转承载力和裂缝宽度。优化设计后，根据地层结构方法进行计算。从滑动体的塑性区的发展来看，没有从下边缘切出整体的现象。之后，执行内力计算，并执行增强计算。经验算，抗滑桩强度符合规定。