邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的研究

單人杰 李華平 核工業江西工程勘察研究總院有限公司

作為邊坡工程中的重要施工環節，抗滑樁直接關系到邊坡工程能否正常開展。要想發揮抗滑樁作用需要控制樁間距，同時考慮樁之間的土拱效應，從而基于靜力平衡條件、拱腳處截面強度等要素準確設置抗滑樁之間的距離，保證邊坡工程順利展開。

一、抗滑樁相關概述

所謂抗滑樁，主要指的是深埋在邊坡內的樁體，負責控制坡體滑動，保證邊坡穩定性，一般情況下，主要運用于淺層和中厚層的聯合工程。從當前相關技術發展現狀來看，抗滑樁主要有木、鋼、混凝土等材質，根據不同施工需求進行針對性選擇。在將其應用于邊坡工程后，其會產生對抗滑動的力，以此提升邊坡整體穩定性，避免坍塌等安全事故的發生。開展抗滑樁施工作業時，需要先平整場地，并布置通風、排水等設施，鉆孔作業開展時保證鉆孔第一節高出地面，記錄鉆孔過程中地質剖面和滑動面位置信息等，保證施工實效性[1]。

二、研究抗滑樁在邊坡工程中合理樁間距的確定方式

（一）土拱效應

抗滑樁在邊坡工程中主要發揮阻礙坡體發生位移的作用，但是在力的影響下，抗滑樁自身發生變形，在該情況下，樁之間的坡體會有向外位移的趨勢，隨著抗滑樁前土體的開挖，這種趨勢會進一步發展。當坡體位移大于抗滑樁橫向位移時，樁受力側坡體擠壓抗滑樁產生土壓力，在抗滑樁間土體與抗滑樁后土體抗剪能力的一同作用下形成土拱，該效應以抗滑樁為拱腳。該效應形成后，能夠有效改善抗滑樁之間坡體的剝落現象，這是因為抗滑樁承擔了大部分的樁后坡體壓力，所以，在研究抗滑樁合理間距時，應選取土拱在樁頂及以下部分，以此為基礎進行樁間距計算模型的建立。抗滑樁如圖1所示。

圖1 抗滑樁

（二）抗滑樁間距計算模型

由于邊坡工程存在差異性，所以在抗滑樁實際應用過程中，以截面形狀為基礎可以將其分為方形、圓形和矩形等。其中，矩形截面抗滑樁應用較為廣泛，在計算樁間距時，由于外界環境處于不斷變化的狀態，所以無法獲得絕對準確的樁間距，因而需要作出幾點假設，并構建計算模型。假設內容為：①完成抗滑樁施工作業后，兩個抗滑樁之間的坡體具有土體剝落現象，與拋物線相似，通常狀況是兩邊小中間大，雖然不夠標準，但為了便于計算，將其假定為標準拋物線，忽略不計小厚度土拱。②由于土拱體具有一定厚度，存在自重影響，但是在土拱體較高的情況下，其厚度顯得微不足道，因此，在計算、控制抗滑樁間距時，忽略土拱自重。此外，由于樁后土拱效應存在遞減現象，所以需要簡化土拱問題，至研究抗滑樁樁長方向的平面。③抗滑樁受到來自樁后坡體的壓力是不均勻的，所為降低研究難度，假定該壓力是均勻分布的。在上述三個假定條件下，壓力作用于土拱，抗滑樁發揮拱腳作用。

在該假設條件下，抗滑樁上部滑坡推力作用于土拱前面，其后側受下面土體抗力作用，而土體抗力和滑坡推力是一對相互作用力，具有大小相等、作用方向相反的關系。在對土拱受到滑坡推力的作用進行分析時，需要克服土體抗力和土拱自身抗滑力，所以，抗滑樁受到的滑坡推力就是兩個作用力的合力，在該合力的作用下產生側摩阻力。由此可見，通過假定條件和力的分析來看，邊坡工程中抗滑樁能夠順利發揮土拱效應，并降低甚至抑制滑體坍塌等情況[2]。

（三）抗滑樁合理樁間距的設置

如上所述，抗滑樁主要運用于滑坡體厚度較小、推力適中的地段，尤其嵌巖段地基強度較高，在這種地段應用最為廣泛，發揮的作用最為理想。在抗滑樁應用過程中，將其以嵌固長度和非嵌固長度分為兩個部分，前者指的是抗滑樁滑動面以下的部分，后者則滑動面以上和承受滑坡推力作用的部分，相較于非嵌固長度，嵌固長度具有較多影響因素。目前主要包括滑坡推力大小、滑床地層強度、抗滑樁截面、抗滑樁間距和抗滑樁剛度。因此，嵌固段長度需要適中，若是長度過長，會給后續施工作業造成影響，若是長度不足，則會影響抗滑樁作用的發揮，無法給邊坡穩定性提供保證。對于非嵌固長度而言，其影響因素較少，主要包括抗滑樁設置位置、含水量、滑體厚度和滑體物質成分，同樣，非嵌固長度也應適中。若是該長度過長，抗滑樁的樁身彎矩過大，在受力條件不良的情況下，可能出現較大樁位移現象，如果情況嚴重可能會引起邊坡工程失敗；若是非嵌固長度過段，其抗滑效果無法得到保證，甚至可能失去抗滑效果，從而造成滑體越頂而過，作用發揮接近于零。

因此，在邊坡工程中布置抗滑樁時，可以采用分段阻滑的方式進行，即單排布置為主，若是彎矩過大，則使用預應力錨拉樁。一般情況下，抗滑樁長度在35m以下，所以在對25m以上的滑帶埋深的滑坡進行阻滑時，需要綜合考慮施工可行性要求。從使用頻率的角度來看，5m-10m是抗滑樁使用較多的情況，具體使用過程中在滑床中嵌入抗滑樁嵌固段，嵌入長度為抗滑樁總長度的1/3-2/5，當其應用于邊坡支擋工程時，兩個相鄰的抗滑樁需要進行鋼筋砼等擋板的設置，若是施工區域較為重要，還需要落實鋼筋聯系梁聯接作業，從而保證滑體穩定性，避免其從抗滑樁之間擠出來，保證抗滑樁自身穩定性。在考慮抗滑樁之間的距離時，相關工作人員需要綜合考慮兩方面問題，問題一是在抗滑樁之間距離較小的情況下，土拱效應無法順利發揮，難以對滑體發揮約束作用，一方面影響邊坡工程施工質量和施工效率，另一方面也極易造成資金浪費；問題二是在抗滑樁之間距離較大情況下，巖體抗彎強度難以順利發揮，即便設置了抗滑樁，滑體也可能從樁間距中擠出來，進而引發大面積坍塌等不良情況，既沒有發揮出土拱效應，也沒有體現出抗滑樁的實際效果，造成資金、資源浪費的同時，甚至帶來嚴重安全事故。因此，在邊坡工程中開展抗滑樁施工作業時，相關工作人員應全面考慮施工地段以及所在區域的巖體結構，將數據錄入到計算機系統中，利用大數據分析技術進行數據處理，從而得到抗滑樁間距的有效信息，比如跨中截面強度、樁間靜力平衡條件等。在掌握這些數據的情況下，確定抗滑樁的合理間距，保證其設計和設置符合邊坡工程施工需要和施工環境需求，有效抑制滑體，切實發揮以兩抗滑樁為拱腳的土拱效應，將抗滑樁基本作用機理落實在實處[3]。

（四）抗滑樁施工要點

由于抗滑樁施工質量直接關系到邊坡工程整體施工效果和安全性，所以，相關施工人員開展抗滑樁施工作業時，應掌握以下注意事項：

相關施工人員在對抗滑樁的間距進行分析時，需要綜合明確掌握抗滑樁間距大和小帶來的后果，比如間距過小可能造成土拱效應無法切實形成，雖然也能夠穩固坡體，但是無法達到預期效果，造成不必要的經濟和資源成本浪費。若是抗滑樁間距較大，則對降低抗滑樁自身效果，施工過程中出現坡體大量脫落等情況，最終引發坡體坍塌等現象，那么整個邊坡工程的前期各項投入完全浪費，甚至損害現場施工人員的人身安全。因此，在具體抗滑樁施工作業開展過程中，應具有專業技術人員全面考察工程所在區域的各項數據，記錄與邊坡工程有關的信息數據，通過分析數據、結合抗滑樁距離計算模型后，方可確定抗滑樁的合理間距。之后，以此為基礎進行抗滑樁施工方案的編制，確保其符合施工需求后方可開始施工。值得注意的是，在邊坡工程開展過程中，周邊環境處于不斷變化狀態，這也是抗滑樁施工方案不能照搬在不同邊坡工程中的主要原因，這要求相關施工單位開展施工作業時以實際情況為基礎進行合理判斷，不可在沒有做出任何調整的情況下施工過去方案開展抗滑樁施工作業，從而保證抗滑樁作用的充分發揮，為邊坡安全、穩定提供保障。以某邊坡工程為例，其滑坡體寬度和總長度分別為115m和360m，為保證施工安全，對該滑坡進行治理。主要流程是結合邊坡實際情況使用CAD技術分析樁孔位置，之后搭設防雨棚，最后落實護壁、清孔、鋼筋籠制作等作業，有效保證施工安全。

三、結論

綜上所述，抗滑樁間距直接關系到邊坡工程施工質量、施工安全，所以，相關人員應合理控制抗滑樁間距，綜合考慮靜力平衡條件、拱腳處所在截面強度等要素，從而充分發揮抗滑樁作用，實現對邊坡的有效穩固。