黄土地区深路堑边坡稳定性分析及抗滑桩设计

胡怀雯，易 文

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410000）

1 黄土地区深路堑边坡稳定性分析

目前，我国高速公路施工中，很大一部分是在黄土地区进行的。因此很容易遇到边坡开挖等施工，这种边坡开挖施工会形成高速公路的深路堑基础，而这种黄土地区深路堑的边坡稳定性又是影响高速公路工程质量的主要因素之一，因此对黄土地区高速公路深路堑边坡的稳定性分析就显得尤为重要。这里以山西省某地区的高速公路为例，假设滑坡面为圆弧坡面的滑动面，再根据假设条件按照条分法和毕绍普法对其深路堑的稳定性进行分析，从而为广大黄土地区深路堑的稳定性研究有客观的认识。

1.1 计算理论及假设条件

分析深路堑边坡的稳定性，首先要知道我们要研究的土层状况，因为现实状况中的土层状况比较复杂，这里我们首先假设土层中土质是均质黏性土，然后计算土的抗剪切强度。研究深路堑滑坡的成因时，我们首先要研究均质黏性土边坡失稳破坏时失稳土体的滑动面特征，这里先假设滑动面为圆弧滑动面。然后，再根据条分法和毕绍普法验算圆弧坡面的稳定性。

条分法的理论基础是静力平衡，就是假定在均匀的土质中圆弧滑动面不受任何外力，在计算时，把样本滑动体分成相等份的条块，然后计算土块相对滑动中心的抗滑动力矩和滑动力矩，根据得出数据的两者之比判定是边坡否稳定。

毕绍普法主要关注的时土块间的侧向力，在验算过程中，通常为了简化运算量，假设土块间的侧向力相互抵消。

条分法和毕绍普法的边坡稳定系数公式即公式（1）和公式（2）

简化的毕绍普法

图1 路堑边坡稳定性验算图

1.2 实例计算分析步骤

根据所设计施工路段所穿越黄土沟梁地貌、梁面宽缓和最大挖方高等基本参数，按照假象的圆弧滑动面，验算算该路堑边坡的稳定性。

第一步，找出危险圆弧滑动面的中心。由实际路堑坡度查表得出 α1和 α2，根据费伦纽斯“4.5H”法作图画出交点，然后作危险圆滑动面的线段，在该线段的垂直方向确定圆心O1，再在此线段上确定O2、O3、O4三个圆心位置，最后确定圆心O5、O6。 辅助线段做法如图1。

第二步，对所得结果进行验证。可以根据（1）公式进行验算，也可以根据（2）公式验算。

第三步，实际施工中，深路堑边坡是受多种因素作用的。因此，要求设计者尽量根据实际施工中的外部环境对路堑进行验算。尽可能的把路堑所处的外部环境以及实际受力状况都在所建模型中有所体现。

2 深路堑边坡抗滑桩设计及施工

面对黄土地区易发生的滑坡灾害，打抗滑桩是主要的治理方案。这里我们介绍抗滑桩结构中的典型结构——框架式抗滑桩。

2.1 框架式双排桩

我们首先采取框架式双排桩结构。采取框架式双排桩结构要设计的主要参数有桩距和框架梁刚度。桩距是框架式抗滑桩的桩距是指相邻两桩形心主轴之间的距离，在设计它的时候必须注意两排桩距的合理度。这不仅关系框架抗滑桩的稳定性能，也关系着整个工程的造价。框架梁有横向梁和纵向梁两种，因此框架梁的刚度也应该区分出来。横向框架梁是将每排桩刚性连接在一起；纵向框架梁是将两排桩刚性连接起来。他们要根据滑坡的设计来安排放置，横向梁垂直于滑坡面；纵向梁与滑坡面平行。这样通过纵向梁和横向梁之间的连接，构成具有大刚度的空间架构。这种设计结构使纵向梁在一定程度上可以对前后两排桩的受力进行平衡，充分利用双排桩结构固定路堑。

2.2 锚杆框架梁

介绍完双排桩框架梁，我们研究一下锚杆框架梁在增强路堑稳定性中的原理及作用。锚杆框架梁的结构基本构成：由锚杆先固定在外边坡，另一端穿过边坡滑动面，从而与抗滑桩共同构成空间稳定结构。这样设计的优点是利用锚杆的锚固力固定住不稳定的坡体，使其处于高围压三向应力作用当中。锚杆框架梁根据其结构特点，主要用在不需要大规模开挖的路段。

锚杆框架梁的施工流程是：确定孔位→钻机就位→调整角度→钻孔→清孔→安装锚杆→注浆→制作框架梁。

锚杆框架梁施工步骤：第一步，锚杆孔测量放线；第二步，钻孔设备选择；第三步，安放锚杆钻机；第四步，钻进方式选择；第五步，钻进过程控制；第六步，设计孔径孔深；第七步，清理锚杆孔；第八步，锚杆孔检验；第九步，锚杆体制作及安装；第十步，锚固注浆；第十一步，制作锚固框架梁的框架。

在施工过程中，要注意在每个框格中心设1根1.5m长的Φ8带钩钢筋挂网，其用Φ30mm风钻成孔，并灌入M30水泥砂浆锚固；框架竖梁、横梁的终点及伸缩缝处，主筋弯起10cm；施工前先做锚杆抗拔试验，试验孔数不少于3孔，要求锚杆抗拔力土层不小于80kN，岩层不小于160kN。

3 结语

根据对我国山西地区深路堑稳定性分析和框架梁结构的研究，总结了黄土地区深路堑边坡的滑坡成因，对以后的高速公路深路堑地层研究进行了学习。然后根据以前对边坡防滑的施工经验以及防滑方案的研究，为以后黄土地区高速公路建设与加固提供了可行的方案。

[1]戴自航.抗滑桩滑坡推力和桩前滑体抗力分布规律的研究[J].岩石力学与工程学报，2002，21（4）：517～521.

[2]铁道部第二勘测设计院.抗滑桩设计与计算[M].北京：中国铁道出版社，1983.