變截面抗滑樁在滑坡應(yīng)急治理中的關(guān)鍵技術(shù)淺析

景晨平 劉奮軍 馬江

信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院 陜西 西安 710054

1 滑坡應(yīng)急治理措施

根據(jù)世界滑坡編目，滑坡應(yīng)急治理工程主要有4大類型的劃分。

1.1 改變滑坡幾何形態(tài)

基本原理可概括如下[1]：①從滑坡滑動(dòng)區(qū)將物質(zhì)搬出，針對并沒有向上和兩側(cè)發(fā)展可能性的小型滑坡，可以整體挖出；②在抗滑段有針對性地增加一些反壓護(hù)道或者是填土等物質(zhì)；③針對一些滑坡工程，可采取相應(yīng)措施對其滑動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整，或是將其坡度減緩，盡可能地做到對危害的有效控制。

1.2 排水工程

①地表排水。原則主要為攔截與旁引，對滑坡區(qū)上部山坡進(jìn)行攔截，避免水向滑坡區(qū)流入，在溝道作用下將滑坡區(qū)域內(nèi)的降水和地下水露頭排出，為滑坡穩(wěn)定性提供相應(yīng)的保證；②地下排水。主要是通過相應(yīng)措施的采用截?cái)嗷瑤аa(bǔ)給水源，在降低地下水位的同時(shí)緩解滑帶內(nèi)土的孔隙水壓力，以此將土體抗剪強(qiáng)度有效提升，達(dá)到提高滑坡穩(wěn)定性的重要目的。

1.3 支擋工程

①抗滑擋土墻。主要是借助于自身重量和地基之間的摩擦阻力達(dá)到對下滑力予以抵抗的目的，通常在滑體前緣出口位置設(shè)置，需要對抗滑段的抗滑力進(jìn)行有效利用，以此將截面尺寸減小；②抗滑樁。主要是沿著垂直滑坡的主滑方向進(jìn)行抗滑樁的成排布置，通過對抗滑段抗滑力的有效利用，最小化樁受到的推力，以此達(dá)到將抗滑樁截面尺寸及埋深減小的目的，實(shí)現(xiàn)對工程投資的合理控制；③錨桿擋墻。工作原理可作如下概括：擋板受到滑坡推力的作用，并將此力經(jīng)由肋柱、錨桿實(shí)現(xiàn)向滑動(dòng)面以下相對穩(wěn)定的地層的傳遞，此環(huán)節(jié)需要錨桿發(fā)揮錨固力的作用，用以為整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供保證。

1.4 斜坡內(nèi)部加固

此類滑坡應(yīng)急治理工程主要對土釘、巖石錨栓、錨桿、注漿、微型樁群以及植物種植（發(fā)揮的是根系的力學(xué)作用）等技術(shù)手段予以涉及。

2 抗滑樁用于滑坡應(yīng)急治理的概況

抗滑樁主要是采用樁柱將滑坡體穿過，一直深入到滑床的位置，用以對滑體滑動(dòng)力進(jìn)行支擋，發(fā)揮的是穩(wěn)定邊坡的重要作用，在淺層以及中厚層滑坡應(yīng)急治理中有較好的適用性，是現(xiàn)階段滑坡應(yīng)急治理較為有效、安全且便捷的一種治理技術(shù)。概括而言，抗滑樁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)出來[2]：①布置上具有靈活性，既可以采用集中的方式在滑坡前緣附近的位置設(shè)置，又可以在滑體其他位置設(shè)置；②使用上具有靈活性，既可以單獨(dú)使用，又可以和其他支擋工程相互配合使用；③在使用錨索抗滑樁時(shí)，能夠?qū)⑵胀兜氖芰顟B(tài)改變，削弱樁身的剪力，同時(shí)，將其彎矩減小，而樁的界面以及埋深的減小又能實(shí)現(xiàn)對材料以及造價(jià)的節(jié)省；④在執(zhí)行樁孔開挖作業(yè)時(shí)，可以進(jìn)行相應(yīng)資料的編錄，為后期檢驗(yàn)及調(diào)整原設(shè)計(jì)工作的開展提供便利，達(dá)到動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)的目的；⑤通過對從滑坡兩側(cè)位置向中間開挖施工方法的采用，可以很好地降低對滑坡體的擾動(dòng)性。

在滑坡應(yīng)急治理工程的設(shè)計(jì)中，通常對等截面矩形樁的方式加以采用，不過對于部分滑坡而言，由于抗滑樁受荷段的長度比較大，科學(xué)而又有效的結(jié)構(gòu)形式就更顯重要，下文采用具體的工程實(shí)例對變截面抗滑樁縮頸樁這一關(guān)鍵技術(shù)在滑坡應(yīng)急治理中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3 變截面抗滑樁在滑坡應(yīng)急治理中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用示例——縮頸樁應(yīng)用

此處借助于一個(gè)具體的工程實(shí)例，介紹縮頸樁這一變截面抗滑樁關(guān)鍵技術(shù)在滑坡中的具體應(yīng)用。第一級滑動(dòng)面所處位置在樁頂以下16m處，對應(yīng)的，第二級滑動(dòng)面所處位置在樁頂以下27m處。通過穩(wěn)定性分析，求解出滑坡的推力是1500kN。在原來的工程設(shè)計(jì)中，對預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加以采用，規(guī)格為2m×3m，樁頭所用是2排4孔預(yù)應(yīng)力錨索，錨固段將第二滑動(dòng)面穿過，穿過的長度在1～2m之間，設(shè)計(jì)的各個(gè)孔的錨索拉力均為1500kN，上排位置的錨索長度為60m，傾角設(shè)定為25°，下排位置的錨索長度為55m，對應(yīng)的傾角設(shè)定為30°；上下兩排錨索的錨固段長度都是15m。當(dāng)抗滑樁的護(hù)壁施作到大約為11～12m的長度時(shí)，通過監(jiān)測可知，第二級滑動(dòng)面依舊處在變形滑動(dòng)的過程中，通過計(jì)算其穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，滑坡推力發(fā)生了相應(yīng)的變化，即由之前的1500kN增大至2000kN的水平，為了實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)定性要求的有效滿足，需要增加抗滑樁設(shè)計(jì)截面到3m×4m的規(guī)格；另外，抗滑樁開挖作業(yè)的進(jìn)行是挖一跳一間隔開挖、幾根同時(shí)開挖的形式（也就是已經(jīng)有幾根樁的護(hù)壁已經(jīng)施作到11～12m的水平），若是進(jìn)行樁位的重新選擇的話，既會(huì)造成現(xiàn)有護(hù)壁的浪費(fèi)，又會(huì)因?yàn)榭够瑯缎枰容^大的工作面而需要對場地進(jìn)行重新的平整處理，這無疑會(huì)造成滑坡整治費(fèi)用的額外增加。

為了實(shí)現(xiàn)對已有護(hù)壁工程的充分利用，將資源浪費(fèi)現(xiàn)象控制在最低水平，進(jìn)行一種新型的樁型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對縮頸樁技術(shù)加以運(yùn)用。在樁的13～15m位置處，對其施以相應(yīng)的變頸處理，主要是沿著樁的周邊每邊增加0.5m，對應(yīng)的樁截面由初始的2m×3m規(guī)格調(diào)整為3m×4m的規(guī)格。

基于對學(xué)者林燦陽與詹海榮（2015）所提彈性抗滑樁內(nèi)力計(jì)算方法的采用，執(zhí)行對抗滑樁內(nèi)力的計(jì)算任務(wù)，得到如圖1與圖2所示抗滑樁內(nèi)力與樁長變化相伴隨而變化的結(jié)果。

對圖1進(jìn)行分析，若截面規(guī)格為2m×3m，對應(yīng)的滑坡推力為1500kN，樁身能夠分別達(dá)到13119kN·m、-4563kN·m、4083kN以及-3589kN的最大彎矩、最大負(fù)彎矩、最大剪力以及最小剪力[3]。與之相對應(yīng)，對圖2進(jìn)行分析，若截面規(guī)格為3m×4m，對應(yīng)的滑坡推力為2000kN，樁身能夠分別達(dá)到10851kN·m、-17603kN·m、4385kN以及-5861kN的最大彎矩、最大負(fù)彎矩、最大剪力以及最小剪力。對兩種不同滑坡推動(dòng)力作用下抗滑樁內(nèi)力的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析能夠知道，當(dāng)滑坡推動(dòng)力為2000kN時(shí)，對應(yīng)的樁身內(nèi)力較之滑坡推動(dòng)力為1500kN時(shí)表現(xiàn)出一定程度的增加，不過增加量并不是特別明顯，此時(shí)，可以采用增加配鋼筋的方式來解決，也就是2m×3m規(guī)格的樁身截面能夠?qū)崿F(xiàn)對2000kN滑坡推力計(jì)算要求的滿足。

進(jìn)一步地，對圖1與圖2進(jìn)行結(jié)合分析能夠知道，在樁頂以下15m的位置內(nèi)，受到1500kN與2000kN滑坡推力的影響，樁身內(nèi)力的增加幅度并不是特別大，也就是樁身截面在規(guī)格增加的之前與之后對于0-15m范圍以內(nèi)的樁身配筋并不會(huì)產(chǎn)生十分明顯的影響；而與之對應(yīng)的，在樁頂下超過15m的位置，彎矩的增加較為明顯，最大負(fù)彎矩由原來的-4563kN·m增加到-17603kN·m的水平，若是截面規(guī)格依舊是2m×3m，需要進(jìn)行較多數(shù)量鋼筋的布置，但是這樣一來，又會(huì)出現(xiàn)截面比較小但是配筋數(shù)量比較多的狀況，操作起來并不容易；因此需要將樁頂以下超過15m的位置的截面規(guī)格擴(kuò)大到3m×4m，因?yàn)閿U(kuò)大以前的樁身截面能夠?qū)崿F(xiàn)對2000kN滑坡推力計(jì)算要求的滿足，故而在將規(guī)格擴(kuò)大至3m×4m時(shí)，計(jì)算要求亦能得到很好的滿足；這樣一來，在樁頂以下15m的位置內(nèi)，按照2m×3m的規(guī)格配筋，而在樁頂以下超過15m的位置，則按照3m×4m的規(guī)格配筋，針對變頸位置，對相應(yīng)的割筋處理方法加以采用[4]。

圖1 2m×3m規(guī)格樁內(nèi)力隨樁長改變的關(guān)系示意圖（1500kN）

圖2 3m×4m規(guī)格樁內(nèi)力隨樁長改變的關(guān)系示意圖（2000kN）

實(shí)際的應(yīng)用結(jié)果顯示，在滑坡應(yīng)急治理中，縮頸樁這一變截面抗滑樁技術(shù)并沒有施工難點(diǎn)存在，意味著針對處于滑動(dòng)狀態(tài)的邊坡，如果前期對于滑坡推力的考慮有所欠缺，且一些護(hù)壁工程已經(jīng)施作，可以采用將截面設(shè)計(jì)擴(kuò)大的方式達(dá)到相應(yīng)的彌補(bǔ)目的，這一技術(shù)手段具有很好的可行性。

4 結(jié)束語

本文研究中，原工程總得滑坡由于持續(xù)變形現(xiàn)象的存在導(dǎo)致原有的治理方案不能實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)定性要求的有效滿足，經(jīng)過相應(yīng)的應(yīng)急治理，對縮頸樁這一變截面抗滑樁技術(shù)加以運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對原抗滑樁截面不能很好地抵御更大滑坡推力難題的有效解決，此外，已經(jīng)完成的挖方以及護(hù)壁工程均得到了充分而又合理的利用。滑坡應(yīng)急治理之后，通過深部位移以及地表位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在滑坡范圍之內(nèi)布置的測斜孔并沒有異常的變形現(xiàn)象出現(xiàn)，不僅如此，在抗滑樁頂部位置布置的地表監(jiān)測點(diǎn)同樣沒有出現(xiàn)位移現(xiàn)象，意味著將變截面抗滑樁縮頸樁技術(shù)應(yīng)用于滑坡應(yīng)急治理中具有可行性，可以為滑坡治理之后的穩(wěn)定性提供可靠保證。