斜坡地基上路基分層填筑對抗滑樁影響數值研究

支有 李德榮 陳剛 李選金 馬邵明

摘 要：在斜坡地基上進行路基填筑的施工，容易發生滑坡事故，抗滑樁板墻在路基邊坡穩定性治理方面已經得到廣泛應用，但以往對抗滑樁的研究多集中在路基填筑完成后的階段。本文探討了路基分層填筑施工過程對抗滑樁板墻內力和位移變化規律的影響。結果表明：抗滑樁最大位移發生在樁頂，樁板墻水平位移隨著路基填筑高度的增加而增加，但是增長率逐漸減小，并趨于穩定。

關鍵詞：斜坡地基;樁板墻;位移

中圖分類號：U416.1? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）24-0073-03

Numerical Study on the Influence of Subgrade Layered Filling on Slab-pile Wall on Slope Foundation

ZHI You? ? LI Derong? ? CHEN Gang? ? LI Xuanjin? ? MA Shaoming

（Yunnan Transportation Group Highway Construction Co.， Ltd.，Kunming Yunnan 677506）

Abstract： The construction of subgrade filling on slope foundation is prone to landslide accidents. At present， the anti-slide pile slab wall has been widely used in the treatment of subgrade slope stability， but the previous research on anti-slide pile is mostly focused on the stage after the subgrade filling is completed. This paper discusses the influence of subgrade layered filling construction process on the variation law of internal force and displacement of anti-sliding pile slab wall. The results show that the maximum displacement of anti-slide pile occurs at the top of pile， and the horizontal displacement of pile slab wall increases with the increase of the filling height of subgrade， but the growth rate decreases gradually and tends to be stable.

Keywords： the slope of foundation; slab-pile wall; displacement

在斜坡地基上填筑路基，較易引發路基的失穩、路基路面開裂等現象。針對陡坡路基的研究，大量的學者開展了相關研究，謝濤等[1]以某陡坡地基樁板墻支護路堤為研究對象，構建了以限制樁前地基土橫向應變為核心、檢算點樁體位移為表征的樁板墻長期變形狀態評價方法;吳江等[2]以某高速鐵路無砟軌道陡坡地段路肩式樁板墻工點為原型，研究由墻背土壓力變化產生的路基附加沉降大小及分布形態;張智超等[3]提出了一個適用于陡坡路基的微型樁-加筋土擋墻結構，采用模型試驗對三種不同加固工況的加筋土擋墻進行了對比研究。

為進一步了解樁板墻在路堤填筑過程中的內力和位移變化規律，本文以云南省臨滄臨翔至清水河高速公路為依托，采用有限元方法對路基填筑施工過程進行模擬，分析路基填筑工后抗滑樁板墻與土協同變形規律，以及路基填筑過程中抗滑樁板墻內力及位移變化規律，為其他施工提供借鑒。

1 工程概況

臨滄臨翔至清水河高速公路位于云南省臨滄市臨翔區、耿馬縣境內，是規劃的昆明至臨滄至耿馬至清水河高速公路的重要組成部分，其項目路線全長約153.591 km。本文選用典型的K98+940斷面進行研究，該斷面路基填料來源于隧道開挖的洞渣。路基寬度38 m，路基的平均填筑厚度為14.06 m，抗滑樁長32 m，厚度2 m，其路基地質結構形狀如圖1所示。工程項目的施工步驟大致可分為：①地表土清理;②抗滑樁（樁板墻）的施工;③路基分層填筑。

2 數值模型建立

采用有限元ABAQUS軟件建立路基對稱性的三維數值模型，用其模擬路基施工分層填筑的過程。其底部邊界采用全部約束的方案（U1=U2=U3=0）、沿著路堤橫斷面約束y方向的水平位移（即U2=0），左右兩側采用無限單元進行模擬半無限地基土體。對模型網格劃分時，有限單元采用C3D8R類型，無限單元用CIN3D8類型進行劃分計算，在數值模擬過程中嚴格按照施工順序進行仿真。

2.1 模型計算參數

本文對卵石、礫石、粉質黏土及土石混填采用彈塑性摩爾-庫倫本構參數計算，對白云巖（基巖）和混凝土樁板墻采用線彈性本構計算。其具體計算參數如表1所示。

2.2 模型中的接觸作用

不同的兩物體進行接觸，其接觸面必定存在著接觸的作用。根據有關研究表明[4，5]，抗滑樁在外荷載作用下會產生樁-土之間的相對滑動和脫開，樁-土之間接觸面的不連續變形;樁-土之間的接觸應力包括垂直于接觸面的正壓力以及沿切線方向和環向的剪應力。在本文當中，對樁-土之間的接觸采用Coulomb摩擦模型給表征，其接觸面間的接觸壓應力為p，則摩擦模型中的極限摩擦力值為[τcrit=μp]，其中[μ]為土體與樁間的界面摩擦值，通常取值為[μ=0.4]。