雙排抗滑樁在邊坡中受力分析與計算的探討

范 斌 廖維敏

雙排抗滑樁在邊坡中應用較為廣泛，但其受力機理較為復雜，前后樁間土對樁的作用未有明確的結論，這都對結構設計帶來了困難，本文想通過對各種理論的總結，能夠得到相對簡單明了的結論，為工程服務。

1 雙排樁的側向土壓力的計算

雙排抗滑樁在邊坡中受到巨大滑坡推力，直接采用深基坑支護結構中的有關理論算法不合適，但我們可以對其相關算法進行一定的修正就可以作為邊坡的計算。

深基坑的算法主要有以下3種[1]:

1)基于經典土力學的計算方法;2)基于Wink ler假定的計算方法;3)基于土拱理論的計算方法。

而根據以上的算法邊坡雙排抗滑樁主要采用修正的Winkler彈性地基梁方法和有限元的理論建立求解，認為前排樁受樁間土主動土壓力 qa和擠壓作用產生附加土壓力qf，主動土壓力是二次拋物線函數和附加土壓力可由半平面體在邊界上受法向分布力的解析解求得，樁間土對后排樁的作用按照彈性支承考慮[2，3]。

2 樁布置和排距對雙排樁內力的影響

根據萬智[4]和劉金龍[5]分析雙排樁布置我們可以知道，雙排樁主要有兩種布置方式，即梅花形和前后矩形排列，而不同的布置方式對后排樁樁間土體的應力分布影響較大，矩形布置情況下，后排樁間土體的土拱效應不明顯，而梅花形布置方式有利于前排樁與后排樁共同產生土拱效應，其作用效果優于矩形布置。

根據申永江[6]分析雙排樁排距我們可以知道:假定雙排樁排距為 D，h表示樁的截面高度，L表示樁排凈距，但樁頂無連系梁，可以知道隨著樁排距的增大，前排樁的彎矩和剪力不斷減小，說明前排樁所承受的滑坡推力越來越小。樁排距達到 4h以后，樁排距對樁內力的影響已經很小，前排樁所承受的滑坡推力，也已經相當小。若樁頂有連系梁，根據周翠英[2]分析雙排樁排距我們可以知道:首先考慮兩種極限情況。當前排樁與后排樁之間的間距為零時，這時樁間沒有夾土，前排樁受到的樁間夾土的主動土壓力qa=0;當前排樁與后排樁的間距大于8倍的樁徑或樁寬B時，可以認為樁間夾土對前排樁產生的主動土壓力 qa和單排樁受到的主動土壓力 σa相同。當 0＜b＜8B時，認為前排樁受到的樁間夾土的主動土壓力qa與單排樁受到的主動土壓力σa之比為樁間距b與樁寬B之比的函數，即qa=β(b/B)σa;我們同樣認為，前排樁受到的樁間夾土的主動土壓力 qa與單排樁受到的主動土壓力σa之比是樁間距與樁寬之比的二次拋物線函數，且當b/B=8時，前排樁受到的樁間夾土的主動土壓力qa達到極值，即為拋物線的頂點。因此，函數β(b/B)為:

其中，b為雙排樁的間距;b0=8B，B為樁徑或樁寬。

3 計算實例

某縣人民法院擬對法院辦公樓南側邊坡進行加固處理工作，擬建工程靠近某河岸坡，長75m左右，設計支擋措施為:1號段長16.2m，為5根φ1 200抗滑樁，樁間距3 m;2號段長37.4m，為23根φ1 200抗滑樁，樁設置成 2排，前后之間間距3m，平行岸坡樁距2.5m，樁之間用格柵梁連接;1號段位于2號段北側;3號段長33.6m，為13根φ1 200抗滑樁，樁間距3m，樁之間為連系梁(1 000×1 200)連接，樁和連系梁混凝土強度等級為 C30。

擬建工程重要性為二級，場地類別為中等復雜場地，綜合確定本次工程地質勘察等級為二級，具體見圖 1，圖 2。

據地面調查及鉆探揭露，擬建場區內分布有第四系全新統雜填土、殘坡積層粘土下伏基巖為寒武系上統耿家店組(∈3g-Ml)灰巖。按其巖性及垂向空間分布分述如下:

基巖頂面埋深12.00m(ZY1)～22.41m(ZY2)，一般都在14m～ 18m左右，基巖頂面總體傾斜某河，傾角大部分 5°～10°，最大傾角達 25°。按規范場地基巖僅為中等風化帶。

中等風化帶:巖芯較完整，多呈短柱狀、柱狀。本次鉆孔揭露最大厚度11.90m(ZY1)?；規r地基巖體水平抗力系數370MN/m3，粘性土土體水平抗力系數的比例系數 15MN/m4，經計算發現與文獻[2]較好吻合。

4 結語

1)雙排樁較懸臂樁受力合理，節省造價。2)雙排樁建議按照梅花形布置，可充分發揮土拱效應，受力更合理。雙排樁的排距根據樁頂有無連系梁而有所不同，建議排距控制在 8h范圍內，同時應設置連系梁以便于發揮雙排樁受力的優越性。3)雙排樁還可以設置錨索，但受力更為復雜，現階段僅能通過有限元分析，不便于工程人員的使用，應進一步研究其機理。

[1] 聶慶科.深基坑雙排樁支護結構設計理論與應用[M].北京:中國建筑工業出版社，2008.

[2] 周翠英.門架式雙排抗滑樁設計計算新模式[J].巖土力學，2005，26(3):441-449.

[3] 孫 勇，張廣棟.雙排抗滑樁受力機理及計算方法探討[J].山西建筑，2008，34(4):120-121.

[4] 萬 智.雙排樁支護結構的分析與計算[J].湖南大學學報(自然科學版)，2001，28(3):116-120.

[5] 劉金龍.不同布置方式對雙排抗滑樁土拱效應的影響[J].中國科學院研究生學報，2010，27(3):364-369.

[6] 申永江.樁排距對雙排抗滑樁內力的影響[J].巖土工程學報，2008，30(7):1033-1037.