变截面抗滑桩在滑坡应急治理中的关键技术浅析

景晨平 刘奋军 马江

信息产业部电子综合勘察研究院 陕西 西安 710054

1 滑坡应急治理措施

根据世界滑坡编目，滑坡应急治理工程主要有4大类型的划分。

1.1 改变滑坡几何形态

基本原理可概括如下[1]：①从滑坡滑动区将物质搬出，针对并没有向上和两侧发展可能性的小型滑坡，可以整体挖出；②在抗滑段有针对性地增加一些反压护道或者是填土等物质；③针对一些滑坡工程，可采取相应措施对其滑动方向进行调整，或是将其坡度减缓，尽可能地做到对危害的有效控制。

1.2 排水工程

①地表排水。原则主要为拦截与旁引，对滑坡区上部山坡进行拦截，避免水向滑坡区流入，在沟道作用下将滑坡区域内的降水和地下水露头排出，为滑坡稳定性提供相应的保证；②地下排水。主要是通过相应措施的采用截断滑带补给水源，在降低地下水位的同时缓解滑带内土的孔隙水压力，以此将土体抗剪强度有效提升，达到提高滑坡稳定性的重要目的。

1.3 支挡工程

①抗滑挡土墙。主要是借助于自身重量和地基之间的摩擦阻力达到对下滑力予以抵抗的目的，通常在滑体前缘出口位置设置，需要对抗滑段的抗滑力进行有效利用，以此将截面尺寸减小；②抗滑桩。主要是沿着垂直滑坡的主滑方向进行抗滑桩的成排布置，通过对抗滑段抗滑力的有效利用，最小化桩受到的推力，以此达到将抗滑桩截面尺寸及埋深减小的目的，实现对工程投资的合理控制；③锚杆挡墙。工作原理可作如下概括：挡板受到滑坡推力的作用，并将此力经由肋柱、锚杆实现向滑动面以下相对稳定的地层的传递，此环节需要锚杆发挥锚固力的作用，用以为整个结构的稳定性提供保证。

1.4 斜坡内部加固

此类滑坡应急治理工程主要对土钉、岩石锚栓、锚杆、注浆、微型桩群以及植物种植（发挥的是根系的力学作用）等技术手段予以涉及。

2 抗滑桩用于滑坡应急治理的概况

抗滑桩主要是采用桩柱将滑坡体穿过，一直深入到滑床的位置，用以对滑体滑动力进行支挡，发挥的是稳定边坡的重要作用，在浅层以及中厚层滑坡应急治理中有较好的适用性，是现阶段滑坡应急治理较为有效、安全且便捷的一种治理技术。概括而言，抗滑桩有以下几个优点表现出来[2]：①布置上具有灵活性，既可以采用集中的方式在滑坡前缘附近的位置设置，又可以在滑体其他位置设置；②使用上具有灵活性，既可以单独使用，又可以和其他支挡工程相互配合使用；③在使用锚索抗滑桩时，能够将普通桩的受力状态改变，削弱桩身的剪力，同时，将其弯矩减小，而桩的界面以及埋深的减小又能实现对材料以及造价的节省；④在执行桩孔开挖作业时，可以进行相应资料的编录，为后期检验及调整原设计工作的开展提供便利，达到动态化设计的目的；⑤通过对从滑坡两侧位置向中间开挖施工方法的采用，可以很好地降低对滑坡体的扰动性。

在滑坡应急治理工程的设计中，通常对等截面矩形桩的方式加以采用，不过对于部分滑坡而言，由于抗滑桩受荷段的长度比较大，科学而又有效的结构形式就更显重要，下文采用具体的工程实例对变截面抗滑桩缩颈桩这一关键技术在滑坡应急治理中的应用进行分析。

3 变截面抗滑桩在滑坡应急治理中的关键技术应用示例——缩颈桩应用

此处借助于一个具体的工程实例，介绍缩颈桩这一变截面抗滑桩关键技术在滑坡中的具体应用。第一级滑动面所处位置在桩顶以下16m处，对应的，第二级滑动面所处位置在桩顶以下27m处。通过稳定性分析，求解出滑坡的推力是1500kN。在原来的工程设计中，对预应力锚索抗滑桩加以采用，规格为2m×3m，桩头所用是2排4孔预应力锚索，锚固段将第二滑动面穿过，穿过的长度在1～2m之间，设计的各个孔的锚索拉力均为1500kN，上排位置的锚索长度为60m，倾角设定为25°，下排位置的锚索长度为55m，对应的倾角设定为30°；上下两排锚索的锚固段长度都是15m。当抗滑桩的护壁施作到大约为11～12m的长度时，通过监测可知，第二级滑动面依旧处在变形滑动的过程中，通过计算其稳定性发现，滑坡推力发生了相应的变化，即由之前的1500kN增大至2000kN的水平，为了实现对稳定性要求的有效满足，需要增加抗滑桩设计截面到3m×4m的规格；另外，抗滑桩开挖作业的进行是挖一跳一间隔开挖、几根同时开挖的形式（也就是已经有几根桩的护壁已经施作到11～12m的水平），若是进行桩位的重新选择的话，既会造成现有护壁的浪费，又会因为抗滑桩需要比较大的工作面而需要对场地进行重新的平整处理，这无疑会造成滑坡整治费用的额外增加。

为了实现对已有护壁工程的充分利用，将资源浪费现象控制在最低水平，进行一种新型的桩型结构的设计，对缩颈桩技术加以运用。在桩的13～15m位置处，对其施以相应的变颈处理，主要是沿着桩的周边每边增加0.5m，对应的桩截面由初始的2m×3m规格调整为3m×4m的规格。

基于对学者林灿阳与詹海荣（2015）所提弹性抗滑桩内力计算方法的采用，执行对抗滑桩内力的计算任务，得到如图1与图2所示抗滑桩内力与桩长变化相伴随而变化的结果。

对图1进行分析，若截面规格为2m×3m，对应的滑坡推力为1500kN，桩身能够分别达到13119kN·m、-4563kN·m、4083kN以及-3589kN的最大弯矩、最大负弯矩、最大剪力以及最小剪力[3]。与之相对应，对图2进行分析，若截面规格为3m×4m，对应的滑坡推力为2000kN，桩身能够分别达到10851kN·m、-17603kN·m、4385kN以及-5861kN的最大弯矩、最大负弯矩、最大剪力以及最小剪力。对两种不同滑坡推动力作用下抗滑桩内力的计算结果进行比较分析能够知道，当滑坡推动力为2000kN时，对应的桩身内力较之滑坡推动力为1500kN时表现出一定程度的增加，不过增加量并不是特别明显，此时，可以采用增加配钢筋的方式来解决，也就是2m×3m规格的桩身截面能够实现对2000kN滑坡推力计算要求的满足。

进一步地，对图1与图2进行结合分析能够知道，在桩顶以下15m的位置内，受到1500kN与2000kN滑坡推力的影响，桩身内力的增加幅度并不是特别大，也就是桩身截面在规格增加的之前与之后对于0-15m范围以内的桩身配筋并不会产生十分明显的影响；而与之对应的，在桩顶下超过15m的位置，弯矩的增加较为明显，最大负弯矩由原来的-4563kN·m增加到-17603kN·m的水平，若是截面规格依旧是2m×3m，需要进行较多数量钢筋的布置，但是这样一来，又会出现截面比较小但是配筋数量比较多的状况，操作起来并不容易；因此需要将桩顶以下超过15m的位置的截面规格扩大到3m×4m，因为扩大以前的桩身截面能够实现对2000kN滑坡推力计算要求的满足，故而在将规格扩大至3m×4m时，计算要求亦能得到很好的满足；这样一来，在桩顶以下15m的位置内，按照2m×3m的规格配筋，而在桩顶以下超过15m的位置，则按照3m×4m的规格配筋，针对变颈位置，对相应的割筋处理方法加以采用[4]。

图1 2m×3m规格桩内力随桩长改变的关系示意图（1500kN）

图2 3m×4m规格桩内力随桩长改变的关系示意图（2000kN）

实际的应用结果显示，在滑坡应急治理中，缩颈桩这一变截面抗滑桩技术并没有施工难点存在，意味着针对处于滑动状态的边坡，如果前期对于滑坡推力的考虑有所欠缺，且一些护壁工程已经施作，可以采用将截面设计扩大的方式达到相应的弥补目的，这一技术手段具有很好的可行性。

4 结束语

本文研究中，原工程总得滑坡由于持续变形现象的存在导致原有的治理方案不能实现对稳定性要求的有效满足，经过相应的应急治理，对缩颈桩这一变截面抗滑桩技术加以运用，实现了对原抗滑桩截面不能很好地抵御更大滑坡推力难题的有效解决，此外，已经完成的挖方以及护壁工程均得到了充分而又合理的利用。滑坡应急治理之后，通过深部位移以及地表位移监测发现，在滑坡范围之内布置的测斜孔并没有异常的变形现象出现，不仅如此，在抗滑桩顶部位置布置的地表监测点同样没有出现位移现象，意味着将变截面抗滑桩缩颈桩技术应用于滑坡应急治理中具有可行性，可以为滑坡治理之后的稳定性提供可靠保证。