复杂地质环境下高边坡稳定项目中抗滑桩运用分析

史劲

（湖南城建职业技术学院，湖南 湘潭 411105）

1 研究意义

随着经济的发展与社会进步，我国诸多行业都已经得到了全方位的发展与完善，地质、水利以及矿产等产业也随之来到了一个全新的发展高度。但是，在其高速发展的过程中，不可避免地会遭遇多种多样的地质灾害。其中最常见的地质灾害为边坡灾害，例如，在道路施工过程中切坡、路基以及库边边坡治理。边坡的稳定性分析工作也越来越受到有关管理人员的重视与关注。边坡防护一般可以分为2 个部分，分别为内部支挡以及坡面防护，其中坡面防护又涵盖植草、锚喷网护以及混凝土喷射等工程措施，而内部支挡涵盖挡土墙、抗滑柱以及多种多样的支护组合。抗滑桩由于自身所具有的成本及效果优势，使得其在当前的高边坡治理工作中得到了广泛的应用。抗滑桩在当前的工程领域中被充分地应用，据有关专业人士调查显示，抗滑桩是当前边坡防治中应用最为普遍的一种支护体系。诸多的专家及学者在对抗滑桩治理理论进行研究的过程中，也取得了十分重要的研究成果。一些学者在对其桩土效应进行分析与研究时，做出了大量的假设，但是其并没有对桩土之间的真实界面进行理论研究，并且在对抗滑桩进行涉及的过程中，抗滑桩的安全系数相对较高，从而使得抗滑桩的真正承载力并没有被充分地发挥出来，进而导致当前边坡防治成本的提升。所以，需要切实做好抗滑柱设计及研制，并使用正确且科学的理论来对其应用进行指导，进而有效地提升复杂地质环境下高边坡稳定项目中抗滑柱的实际运用质量及水平。

2 国内外研究现状分析

2.1 国外研究现状分析

边坡稳定问题最早源于18 世纪，当时的士兵在修建土石坝时便遇到了边坡问题，随后在其对水库以及道路建设的过程中都相继遇到了同样的边坡问题。后经由运河工程师威廉姆.史密斯，在对大量的工程实例进行分析与总结后，得出岩层相序理论。后于19 世纪中叶，由Gregoty、Collin 借助工程实例，分析并总结出滑动面的形状以及在特定的条件下，滑坡在滑动的过程中所生产的滑动曲线，并开始对边坡稳定性进行分析与研究。

危险滑动面最早起源于瑞典，分条法是对边坡稳定性进行分析的基本方法，在实际的工程中有着极广泛的应用，分条法对边坡的滑动进行了一系列的假设，其中涵盖滑动面的形状以及库伦准则。西方学者弗兰纽斯于20 世纪30 ～40 年代，根据瑞典分条法，并在计算机的帮助下，得出了两条极为重要的结论。第一，内摩擦角度为0 的黏土其危险滑动面需要经由坡角，由此便可以借助图解法，对其临界圆心位置进行确定。第二，非黏性土质，其滑动面所在的圆心，在其临界圆心上会向上进行移动。

自20 世纪的70 年代以来，多种样式的抗滑柱支护方式便开始应用在边坡治理中。奥地利第一次将抗滑桩与锚索进行有机结合，并将其成功地应用在实际的边坡治理中，其抗滑桩深入基岩7m 左右。

2.2 国内研究现状

20 世纪，我国学者潘家铮提出了极大值原理以及极小值原理，对滑坡理论的发展起到了极大的推动作用。当滑坡出现失稳现象时，其会优先选择抗滑性相对较小的滑动面来进行滑动。待其确定滑动面后，则滑动面的内部应力会进行调整，并以滑坡面抗滑性最大的滑动面为主。

随着时间的推移，边坡稳定性理论以及实际的工程应用都已经得到了全方位的发展，边坡稳定性分析及研究问题，也逐渐成为当前工程施工领域的重要研究内容。当前有关边坡稳定性的研究其重点可以分成3 个部分来进行阐述：第一，持续加强边坡稳定性理论的研究与分析，切实做好试验分析，从而客观地验证出稳定性分析法的优缺点，进而更好地对其边坡稳定性分析法进行完善与补充。第二，相对较为单一的边坡稳定性分析法已然无法再满足当前稳定性的分析要求。复合分析法是当前边坡稳定性分析研究中的新型分析方法，复合分析法所使用的理论以及研究方式都十分契合当前的实际工程情况。第三，由于边坡问题相对较为复杂，技术人员借助可靠度法以及灰色理论法都可以充分地对其边坡稳定性问题进行分析与研究。

我国技术人员在20 世纪80 年代，便对其抗滑桩的参数、理论以及分析方法进行了全方位的研究，并取得了优异的成绩。随着计算机技术以及物联网技术的不断革新，抗滑桩到如今已经被应用在诸多的行业中，其抗滑桩治理效果也得到了外界一致的好评。

3 高边坡稳定性分析

本文将以我国南方某山区公路施工为实例，对其复杂地质下高边坡稳定项目进行分析。案例工程为地质灾害频发地段，其高边坡出现的主要地质灾害为滑坡，工程案例区四季分明，年平均气温为17 ～18℃，工程案例地区产生滑坡的主要原因与其区域内的河流径流有着直接的关系，其区域内河道相对较宽，汛期最高水位可至230m，河流对其两岸的冲击作用相对较为明显，该地多为灰岩及板岩，其风化程度相对较大。主山体坡度为17°～24°，局部地区的坡度高达26°，岩层裸露相对较为明显，堆积层分布相对不均。

3.1 有限元分析

技术人员优先对其高边坡的稳定性进行分析与总结，并使用GeoStudio 以及PLAXIS 模型对其进行对比分析，并借助控制变量法对其参数的实际影响程度进行分析。技术人员优先选择非均质边坡，其边坡高为30m，坡率为1:1，其上层土质为碎石土，下层为岩石，在对其边坡进行简化处理后，技术人员借助有限元计算方法，对其安全系数进行了计算，其安全系数为1.269。技术人员在对两种模型机械能有限元计算后，其所计算出的安全系数相对较小、之后，技术人员又通过PLAXIS 模型对其土体质量、坡角、黏力、内摩擦角以及坡高要素进行综合的分析，其对高边坡稳定影响最大的为内摩擦角，其次为黏力、质量、边坡角度以及边坡高度。

3.2 有限元模式构建

技术在对其有限元模型的构建上，所选取的断面为滑动断面，其边坡为岩土混合体，针对其滑坡问题，技术人员采用了抗滑桩加固治理方式，其抗滑桩参数如表1 所示。

表1 抗滑桩参数表

3.3 抗滑桩加固计算分析

技术人员在对单排抗滑桩进行设计时，可以将抗滑桩设置在左侧边界的60 ～140m 处，并借助有限元稳定性计算，对其抗滑桩的不同安全系数进行分析，其计算结果如表2 所示。

表2 抗滑桩（单排）安全参数表

由上表可知，当对其边坡设置单排抗滑桩时，其安全参数最高为1.034，也就是抗滑桩距离其左侧边界120m 处。

当技术人员在设置双排抗滑桩后，仍需要借助有限元稳定计算来对其安全参数进行计算。例如，在60m、120m 处设置抗滑桩，则表示技术人员会在其左侧边界60m 以及120m 处设置抗滑桩。

由表3 可知，双排抗滑桩的安全参数要普遍高于单排抗滑桩，其双排抗滑桩的最高安全参数为1.733，也就是抗滑桩距离左侧边界60 ～120m 处。

表3 抗滑桩（双排）安全参数表

4 复杂地质环境下高边坡稳定项目中抗滑桩运用分析

4.1 抗滑桩施工

（1）技术人员需要在实际的工程作业中对抗滑桩的中心位置以及十字护桩位置进行确定，并使用长度为100cm 的钢筋对岩体进行嵌入，其嵌入深入不少于30cm，技术人员需要对其嵌入稳定性进行保证。之后便可以对其锁口进行浇筑，其锁口一般为钢混结构，呈矩形，需要高出地面约40cm 左右，并在其周围60cm 的范围内进行混凝土硬化处理，同时做好排水，并要对其设置不低于1.2m 的安全防护栏，以此来保证其抗滑桩的安全。通常情况下，施工人员会在电葫芦的帮助下，进行施工作业，电葫芦需要具有自动刹车保险，同时技术人员需要定期对其使用性能进行检测，在对其抗滑桩孔洞进行开挖之前，需要将其井字架固定在其支撑面上。

（2）施工技术人员需要使用水磨打孔机对其基坑周围进行取样。首先，技术人员使用水钻对其桩基岩壁进行取样，其钻芯为15cm，钻取深度为70cm。在钻取完成后，要保证其桩体处于四面临空的状态下。技术人员使用水钻在桩体中心处，沿着水平以及垂直方向，各抽取一排岩芯，从而使得桩体变成4等份，之后同发炮制，将其分成8 等份，以便于将其样品取出。其次，使用破桩法在岩石上嵌入钢楔，并对钢楔进行锤击，使其可以深入岩体内部，其岩体在外部锤击应力的影响下，会出现拉裂，使得岩石破碎成小块，技术人员分别对8 等份岩体进行依次破碎，以便于后续的出渣作业。再次，技术人员需要通过风镐对岩石孔壁进行处理修复，并对其残渣进行清理。最后，当技术人员完成施工作业后，需要对其桩孔的中心、尺寸等要素进行复刻，并对其进行详实的记录。如果遇到地质情况与其工程设计不符时，需要及时向上级进行反馈。

4.2 挡土板施工

当抗滑桩以及剩余锚索施工完成后，技术人员需要对其护壁混凝土进行破除，并将其抗滑桩与其挡土板之间的连接处进行整平，同时，搭建脚手架对其进行挡土板浇筑，每块挡土板都需要预留两个排水孔洞，其抗滑桩都会预埋连接钢筋，同时，挡土板之间都需要借助钢筋来进行焊接固定。技术人员还需要对抗滑桩与挡土板之间的加固模板进行全方位的考量，在对抗滑桩的护壁进行施工作业时，需要先在挡土板内侧进行预埋钢筋，之后再对其抗滑桩固定钢筋进行连接。针对高边坡而言，需要对其进行刷坡施工，将挡土板以及抗滑桩接触的锁口进行清洁，对其残渣、石渣进行彻底的清理。其挡土板可以使用C30 混凝土来对其进行制备，C30 混凝土需要由罐车进行运输，并采用吊车配合料斗的形式，对其进行入模浇筑，并使用振捣棒对其进行捣实。除此以外，需要对其混凝土进行养护，其顶部需要进行覆盖保温，其侧面需要对其进行保湿养护，对其进行养护的时间不得少于一周。

技术人员在进行放坡卸载施工时，需要对其进行逐层开挖，并对其进行逐层防护，要最大限度地避免开挖土层长期暴露在空气中，防止雨水对其进行冲刷。同时，技术人员还需要注意交叉施工作业干扰，在对其进行放坡卸载时，需要对其进行定期监测，并在监测过程中形成报告，以便于对后续的工作进行全方位的指导。

5 结语

综上所述，在复杂地质环境下，高边坡稳定项目是确保当前工程建设安全性的重要内容。因此，在工程建设过程中，应当充分、有效地将抗滑桩充分的应用其中，不仅可以有效地对其稳定性进行计算，同时还可以最大限度地提升工程项目的施工安全及质量。因此，有关技术人员需要在实际的高边坡稳定项目中充分地利用好抗滑桩，以此来切实提升高边坡稳定，从而促进当前工程建设的安全平稳发展，进而行之有效地推动我国边坡治理工作的开展与完善。