淺談預應力錨索抗滑樁

孫熙

西南交大峨眉校區 四川樂山 614202

摘要：預應力錨索抗滑樁作為近年來廣泛使用的支擋結構，通過錨索提供的錨固力和抗滑樁提供的滑阻力極大的改善了邊坡受理情況，阻止了滑體位移。本文通過與常用抗滑樁的對比，突出了預應力抗滑樁的優點。全面介紹了預應力錨索抗滑樁的作用機理和施工方法，并對其今后的發展方向做出展望。

關鍵詞：預應力；錨索；抗滑樁；施工工法；機理；受力

滑坡治理是一項投資巨大、技術復雜、施工危險而艱巨的抗災工程。我國是一個滑坡災害相當嚴重的國家，滑坡在長江流域及云貴川等地分布相當廣泛。滑坡時常導致公路、鐵路、水利工程等破壞，嚴重威脅著人民生命、財產的安全。滑坡可以發生在土質邊坡，也可以發生在巖質邊坡多年來。為確保人民生命財產的安全，保障經濟建設的順利進行，國家在滑坡防治工作上，耗費了大量的人力、物力和財力。

建國后的相當長的一段時間內，我國多用擋土墻來治理滑坡，此種擋土墻的優點是山體破壞少，穩定滑坡收效快。但是據資料統計表明，多數擋土墻在使用中出現了不同程度的開裂、變形和破壞，說明這種結構形式無論從理論和施工方法上，都既不經濟也不合理，而且只能治理下滑力不大的中小型滑坡，因此此種方法在很多情況下已經不能滿足社會發展的需要。

70年代后期，開始使用抗滑樁治理滑坡，抗滑樁是借助樁與周圍巖土共同作用，把滑坡推力傳遞到穩定地層的一種抗滑結構。這種方法是把樁基嵌入滑床或者破裂體之下，用樁身的抗剪強度阻止滑體滑移，其強度受外部因素的影響較小，而且容易在結構設計方面得到滿足。抗滑樁一般適用于非塑體淺層和中厚層滑坡前緣，利用樁基自身的強度和地基抗力共同作用來抵抗滑移或傾覆力矩，具有位置靈活、可分散使用、圬工體積小、開挖面小、破壞滑體較少、施工速度快，并能立即產生抗滑作用等優點，很快在全國推廣應用，至今仍在大規模使用。

但隨著需要治理的滑坡規模的增大，抗滑樁截面積和長度也越來越大，材料消耗量變的非常龐大，人們便逐漸認識到其結構的缺陷：抗滑樁是大懸臂受力，主要靠滑動面以下的樁身所受的地基反力來平衡滑坡推力，受力機制不合理，需要的樁長截面大，材料消耗多，工程造價昂貴。為了改善抗滑樁的這種受力狀況，減小樁截面，縮短懸臂長度，增大抵抗力矩，工程技術人員不斷研究新的抗滑結構，經過不斷摸索和實踐，預應力錨索抗滑樁便逐漸在滑坡治理中得到應用，同時隨著煉鋼工藝的不斷發展，高強度鋼材特別是高強度鋼絞線的廣泛應用，為預應力錨索抗滑樁的推廣應用提供了技術和物質保證。

圖一.懸臂式抗滑樁受力機理

傳統的抗滑樁的工作原理其實是大懸臂受力，用地基抗力、平衡強大的滑坡推力，故又稱懸臂式抗滑樁。事實上，樁基承受側向荷載的能力非常小，只有垂直荷載的1/10～1/13。這是因為兩種力對樁產生截然不同的受力機制。在垂直受荷時，樁基能發揮樁壁摩阻力和樁端反力的共同作用，而且還充分利用砼的優良抗壓性能；在承受側向荷載時，樁基是一個受彎構件，而砼的受拉性能非常低。這時強大的滑坡推力往往使樁的直徑和配筋大幅增加，且抗滑樁的斷面積隨著治理滑坡的規模的增大也越來越大，所以在滑體厚度較厚的土層滑坡中，采用懸臂式抗滑樁就不十分經濟。另外，從樁的受力機制看，懸臂抗滑樁是被動型的受力狀態，施工后在滑坡推力的繼續作用下發生位移，樁才能逐漸具備抗滑能力，這對保護滑體上的己有建筑物非常不利。還有，一般懸臂式抗滑樁，設計者只能利用己有資料的參數進行設計，樁的實有抗滑能力卻無法確知和直接驗證。

2 設計計算方法

早期的抗滑樁的設計主要參照樁基的設計推導演變而來。70年代末以來國內外許多研究者對抗滑樁的設計理論、方法和參數進行了廣泛的研究探討。并結合實際土程進行了現場測試，使得抗滑樁設計理論自80年代初以來逐步完善。隨著對抗滑樁研究的重視，建立在理論分析和試驗基礎上的計算方法，越來越接近于其實際受力狀況。

一般懸臂抗滑樁，設計者只能利用已有的資料參數進行設計，樁的實有抗滑能力無法確知和直接驗證。預應力錨索抗滑樁由于張拉預應力，它的抗滑能力是確切可知的，這種設計容易做到經濟合理、準確可靠。預應力錨索抗滑樁的受力特點類似上端鉸支、下端彈性團結或簡支的梁式結構，滑坡推力在其上的分布近似矩形，由于樁頂位移需控制在2cm～4cm，因此預應力錨索抗滑樁的計算可采用“變位協調法”。根據樁頂抗滑樁和錨索位移變形協調條件，先確定錨索設計拉力后，把它視為集中力作用在樁上，采用相應公式便可計算出樁身內力，然后即可進行配筋計算。

結語

從預應力錨索抗滑樁的設計計算和工程實踐中，得出以下幾點體會：

（1）預應力錨索抗滑樁作為一種支擋結構物，技術上具有明顯優越性。通過調整錨索作用點位置使得抗滑樁內力分布更趨合理，從而達到節省工程造價的目的。

（2）預應力錨索抗滑樁較普通抗滑樁而言，能承受更大外力，因此它的應用范圍更為廣泛。

（3）預應力錨索抗滑樁因預應力錨索的約束，使得抗滑樁的變位受到有效控制，從而使樁前土體強度得到充分發揮。

（4）預應力錨索抗滑樁作為一種新型的支擋結構物，其計算理論尚不夠成熟，“變位協調法”基于錨索與樁身變位一致，但實際上，地質情況千變萬化，施工工藝不盡相同，使得變位計算結果與實際存在較大出入，變位也不一定能很好協調，因此還需要進行深入地研究和探討。

參考文獻：

[1]張敬書 工程抗震與加固改造 第 33 卷第 1 期 2011（2）

[2]薛彥濤 范蘇榕 傳統抗震加固技術與加固新技術介紹 中國建筑科學院 工程抗震研究所北京 100013