某滑坡雙排樁加樁加固設計模擬研究

鄧鈞文 范 瑛

（湖北工業(yè)大學，河北 武漢 430070）

基于工程實踐，雙排樁加樁的研究為解決工程中遇到的實際問題，能夠為抗滑樁加固理論提供更多的支撐，為行業(yè)的發(fā)展貢獻力量，為保障工程安全運行做更好的服務。本文將結(jié)合以往實際的工程實例經(jīng)驗，利用數(shù)值模擬探討雙排樁加樁及優(yōu)化，和其加樁后對滑坡穩(wěn)定性的影響。為以后的抗滑樁加固提供基礎資料。

1 雙排樁理論研究

雙排樁支護結(jié)構(gòu)的理論研究主要根據(jù)不同的理論分為三類：一類是基于經(jīng)典土壓力理論;另一種是基于Winkler彈性地基梁的假設;另一種是基于土拱理論。

目前，我國對雙排樁的研究主要集中在樁基頂部樁基礎作用下基坑支護樁或抗滑樁或雙排樁的聯(lián)合作業(yè)。對于大行間距，當雙排樁完全獨立工作時，如何分擔雙排樁的推力以及如何確定合適的樁位和行距，使雙排樁能達到最佳效果工作時的防滑效果。還是純粹的經(jīng)驗。

2 某滑坡地形及雙排樁設計

以下是某地區(qū)大型滑坡區(qū)域介紹及其原有雙排樁的設計概況，由于大氣降水，水量隨季節(jié)變化較大，局部已經(jīng)出現(xiàn)前排抗滑樁變形破裂跡象，并有進一步發(fā)展的趨勢。

2.1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概況

該滑坡區(qū)屬丘陵地貌，地形北高南低，坡頂面標高256.40m，場地整平后，有兩個平臺（海拔高度為249米，235.5米，220.5米），平臺上有建筑物。在平臺之間形成1＃和15m高的2＃工程斜坡。如圖1所示。

圖1 某滑坡地貌

根據(jù)勘查分析，滑坡區(qū)的巖性由粘土，全風化泥巖，強風化和中度風化泥巖組成。其中，殘余粘土和全風化泥巖部分夾有薄層粉砂和淤泥，具有良好的透水性，成為地下水富集區(qū)，對上下粘土層和全風化泥巖產(chǎn)生不利影響。

2.2 雙排樁的平面設計

根據(jù)已有支護樁布置及現(xiàn)場滑坡后的實際情況，簡單繪制出滑坡的雙排樁的設計情況。

如下圖2所示。

圖2 雙排樁布置平面示意圖

前后雙排樁的間距為600cm，前后雙排樁樁徑為100cm，樁距為500cm。

2.3 滑坡的破壞性分析

滑坡區(qū)為坡地地貌，地層為坡向，高差較大。平整后，它逐步下降，形成更多的前沿表面，沒有明顯的防滑部分，為滑坡提供了大的動態(tài)勢能和移動空間。

滑體土主要為膨脹土和膨脹巖，暴露在水中易軟化，在巖土界面形成軟滑帶土，含泥沙淤泥較多的泥巖。在大氣降雨和人為工程活動的共同作用下，滑體土的巖土界面上的軟土經(jīng)歷蠕變變形和局部滑移，在后緣形成拉伸裂縫。在滑動表面完全穿透之后，形成滑坡。這是一種典型的蠕動拉式滑坡。

2.4 雙排樁的受力分析

前排樁的功能是直接阻擋樁后土體的滑坡，承受部分滑坡的土壓力。由于前排樁的堵塞，樁后土壤慢慢形成連續(xù)的土拱，滑坡體的推力和土壓力通過土拱傳遞到前排樁。除了前樁通過梁傳遞的推力之外，后樁還應該承受樁和樁之間的土壤的局部壓力。

3 雙排樁加樁加固設計

根據(jù)已有雙排樁布置及現(xiàn)場滑坡后的實際情況，取定前后排距為300cm處，前后排樁交叉點位置，設置新的抗滑樁，所置新抗滑樁的樁徑為100cm，樁間距為500cm（考慮到雙排樁工作狀態(tài)下前排樁-樁間土（土壓）-樁間抗滑樁-樁間土（土壓） -后樁平面布置的協(xié)調(diào)性，確定為是500厘米）。前后交錯布置，前后排樁都與新增抗滑樁整體呈現(xiàn)為鋸齒形排布，前排樁與新增抗滑樁之間通過蓋梁連接，形成平面桁架結(jié)構(gòu)。如圖3所示。

雙排樁的豎向設計:前排樁支擋的高度800cm，新增抗滑樁的高度控制在500cm。為了減小樁的內(nèi)力，前樁的頂部根據(jù)支撐的高度懸臂150cm，并在懸臂位置與傾斜梁連接，以增加承載能力和嵌入樁底的影響。新的抗滑樁和前樁由梁和支撐連接，梁和支撐共用來自前樁的壓力，間接阻擋樁的后滑坡和滑坡的土壓力。如圖4所示。

圖3 新增抗滑樁設計(注：不表示蓋梁)

圖4 雙排樁的豎向設計剖面圖

為了安全起見，采用荷載結(jié)構(gòu)法的內(nèi)力計算結(jié)果來設計鋼筋。據(jù)計算，抗滑樁不僅需要計算正彎曲部分的加固，而且由于存在負彎矩，原邊只有加固布置也需要計算加固。在雙排抗滑樁加固過程中應引起足夠的重視。混凝土為C30，縱向鋼筋為RRB400，箍筋為HPB235。對抗滑樁的正，負彎曲段進行了加固設計，分別計算了正截面的抗彎承載力，斜截面的抗剪承載力，扭轉(zhuǎn)承載力和裂縫寬度。優(yōu)化設計后，根據(jù)地層結(jié)構(gòu)方法進行計算。從滑動體的塑性區(qū)的發(fā)展來看，沒有從下邊緣切出整體的現(xiàn)象。之后，執(zhí)行內(nèi)力計算，并執(zhí)行增強計算。經(jīng)驗算，抗滑樁強度符合規(guī)定。

4 滑坡體的治理體會

（1）滑坡體的整治是一個系統(tǒng)工程。它不僅需要深入的歷史氣候資料的調(diào)查和周圍的地理環(huán)境分析，更重要的是，采取措施消除滑坡不穩(wěn)定的不利因素。

（2）所述支撐結(jié)構(gòu)的可靠性取決于調(diào)查的準確性。它還要求滑坡體的正確分析和類型的評價，綜合滑動原因和穩(wěn)定性研究。在此基礎上，選擇合適的支持方案。加入樁對原有雙排樁而言，是中間輔助一個簡單的力學設計，易于操作，用更少的干擾土壤，也是一個支擋可靠的方法。