抗滑桩失效模式和安全评价指标研究

梁志鹏

（百色右江水务有限责任公司，广西 百色 533000）

边坡是由在自然条件下或者人工条件下形成的斜坡，同时也是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是最为常见的一种工程形式。全球性的地质灾害可以分成三种，分别是地震、洪水、崩塌滑坡泥石流，其中之一的崩塌滑坡泥石流会造成边坡失去稳定性，严重的话还会导致坡下的建筑物遭受损坏，给国家和人民带来巨大的经济损失。边坡破坏失稳的事故在全球很多地区都发生过，就在近20年来的世界范围内，由于自然条件和人为诱发等导致的崩塌事故，每年都会给世界造成高达上百亿美元的损失。我国也是遭受边坡危害较为严重的国家之一，边坡危害给我国的很多行业造成了重大的损失，同时严重地影响到了人民的正常生活与生产活动。

1 抗滑桩失效模式

1.1 病害分析

抗滑桩的破坏大致可以分成以下的几种形式：

第一种，内力不够，例如桩身在滑动面处被剪断，在最大弯矩处被拉断。

第二种，埋深不够或者根没有过滑面，锚固力不够，桩被推倒。

第三种，间距过大，如果滑体的含水量过高，就会导致其呈现流塑状，使得滑体土从桩间流出。

第四种，抗滑桩高柱高出滑面的高度不足或者桩位选择不恰当，致使滑坡从桩顶以上位置剪出，这就是越顶现象。

1.2 抗滑桩失效类型

前人积累的相关经验以及大量的现场调查研究表明，很多的学者、专家先后都研究出了相关的一些规律，将失效的类型进行了一定的总结。

1.2.1 折断或剪断

折断或剪断的表现都是使桩体产生永久性的破坏，也就会使其对滑体的支撑能力丧失，不过研究其原因，其产生破坏的机制还是有一定的区别的，因为下滑力的作用在桩体上的分布还是不够均匀，这样桩体危险的截面位置也不能够得到固定，可能会使其在滑动面之下，也可能会使其出现在滑动面之上。如果抗剪的强度不够，就会使得桩体剪断，如果是刚度不够，那桩体就会折断，这两种断裂形式都是抗滑桩设计的时候需要考虑的重要因素，这种破坏的形态经常发生在地基锚固条件较好或者桩体锚固深度足够的岩质地段。发生折断或者剪断的原因有以下两点：

其一，假设滑动面和实际滑动面有较大的出入或者在计算时参数与实际的出入也较大，就会使得实际的下滑力高于设计的下滑力；其二，桩体本身的设计问题，截面尺寸设计不合理或者配筋的数量不够合理，致使桩体的抗剪、抗弯强度不够。

1.2.2 倾倒或推倒

抗滑桩被倾倒或推倒经常发生在一些地质较差的土质滑坡地段，这个时候的桩体并没有被破坏，但是由于锚固土体抗力不够，致使抗滑桩发生了剪切破坏，最终导致了其发生较大角度位移，而导致其出现倾倒或者推倒现象。也是因为桩体没有发生破坏，因此可以对抗滑桩体进行相关的修复，修复主要是通过限制装顶位移或者提高地基锚固力的方式。发生倾倒或推倒的主要原因有以下两点：

其一，假设滑动面和实际的滑动有着较大的出入或者计算的参数也与实际有着较大的出入，导致设计的下滑力小于实际的下滑力；其二，锚固的深度不够，致使锚固地基承受不住桩体传来的压应力。

1.2.3 滑体挤出

所谓的滑体挤出，其实就是指滑体从桩间滑到了桩前，因此而产生的破坏现象。这个时候因为土体力学的参数有所降低，使得滑体呈现了流塑状，这样滑体在自重应力分量的作用下使得其内部发生了剪切破坏，致使桩体不能得到下滑力的传到，尽管抗滑桩没有遭受破坏，但是却已经失效。发生的原因有以下两点：

其一，桩体间的间距过大，致使滑体的力学参数数值过低，对有效土拱的形成力度不够；其二，排水工程的措施不够，滑体中的含水量不断增高，使得其弹塑状转化成流塑状，这种现象主要发生在一些降雨量较为集中、降雨量较大的地区，该地区的土质滑坡现象尤为明显。

1.2.4 越顶

所谓的越顶，其实就是指滑体局部土体从桩顶剪出，使得抗滑桩滑到了桩前的现象，这个时候的桩体并没有发生破坏，但是设置了桩进行支挡后，也就重新分配了滑体的应力，产生了次生滑动面。越顶现象主要是由于位置选择不合理、桩体高度不够以及横向坡面较陡等原因导致的，在实际的工程中也是经常发生的，就目前来看，在设计中经常会忽视对其的校对工作。

1.3 抗滑桩失效的影响

很多年以来，对边坡的稳定性的分析和加固设计在广大学者的眼中都是一个较为严峻的问题，当然也普遍地受到了重视，很多国内外的专家都对此进行了相对成熟的推导与研究。不过伴随着水利、交通工程建设的逐渐进行，也就大量地应用到了抗滑桩工程，对于其失稳遭到破坏的实例也是经常发生。由此可见，对于边坡的加固设计与稳定性分析方面的研究是很重要的，但是在加固之后的效果是不能单单按照加固设计作为计算的主要标准的，对于抗滑桩边坡因为失去稳定性造成的破坏则是更值得去研究和探讨的问题。

图1 抗滑桩失效导致路堑边坡失稳破坏（一）

图1 抗滑桩失效导致路堑边坡失稳破坏（二）

图3 扛滑桩上的作用力

2 抗滑桩安全评价指标

2.1 评价指标的选取

通过上面对影响因素的分析，选取安全评价的指标应该是桩身的完整性、嵌固深度、桩长、水平承载力。不过，抗滑桩的综合评价指标是承载力，如果承载力不够，就会使得抗滑桩发生弯曲、折断，很多方面都会致使抗滑桩失效，比如强度、锚固力、内力等的不足都是承载力不足的原因所在。因此，抗滑桩的总体评价指标就是承载力，桩身完整性、嵌固深度、桩长等方面的指标则更为重要。

承载力是一个较为综合性的指标。无论是主要因素还是次要因素的影响，各方面的因素都会致使抗滑桩失效，归根结底还是由于承载力不够导致的，因此最能描述抗滑桩的安全状况的就是承载力。

当桩长不同时，也会产生不同的变形，原因主要是较长的桩长可以提供足够横向抵抗变形的能力，也就抑制了桩身的整体转动变形。因此抗滑桩的桩长也是可以对其安全状况进行评价的指标之一。

嵌固深度的不同会使抗滑桩本身水平位移分布不同。桩长较短的时候，桩顶的位移主要是因为桩身挠度变形和转动变形两部分构成的，但是较长的时候，主要是因为挠曲变形导致的。因为较长的嵌固深度可以为其提供更加充分的抵抗变形能力，同时抑制整体转动变形。

桩身完整性有着严格的分类标准，因此各类桩都直接和承载力息息相关，桩身的完整性对抗滑桩的影响也是很重要的指标之一。在低应变反射波法中可以对其缺陷的种类准确地进行区分，可以分成全断、断裂、离析、微裂、空洞、夹泥、缩颈、扩颈等几类。

2.2 安全评价方法

对抗滑桩的技术状况进行评价，可以根据抗滑桩的整体以及各个部分的缺陷、病害状况进行，由其所处的技术状态进行相关的评价。因此就要对抗滑桩组件的安全状况、嵌固段岩体和变形体组件进行相应的安全状况评价。同时要对抗滑桩局部组件和抗滑桩的整体进行安全等级评价。根据抗滑桩的受力特征和对抗滑桩工作状况的影响因素，得出抗滑桩的综合评价指标。对抗滑桩组件、嵌固段掩体组件和变形体组件的技术状况进行评价，可以分成危险状态、差状态、较差状态、较好状态、完好良好状态这五类。对于抗滑桩的局部组件安全等级评价标准，要根据裂缝参数、截面剪力参数、弯矩参数分成不安全、欠安全、基本安全、安全这四类。对桩顶位移参数进行安全等级评价可以分成五级，安全、基本安全、欠安全、不安全、极不安全这五类。同样根据安全稳定系数作为参数来对抗滑桩的整体进行评价也可以分成五级。

3 总结

抗滑桩是一种边坡加固方法，很多衍生出的新的边坡治理技术也在很多方面发挥出更加出色的效果，自然而然也就更能体现出抗滑桩的重要性。但是对于其作用的机理和相应的失效模式及安全评价体系仍然要进一步改进，本文正是针对现阶段中难以确定的问题，通过理论及相关的结论提出了对失效模式的具体分析以及安全评价指标相应的解决办法。以抗滑桩作为基础的很多新型的支挡结构在现实的生活中获得更加广泛的应用，但是目前对于理论设计方面的研究仍比不上工程方面的具体实践，因此就需要为这种新型的支挡结构提出更加具体的指导意见，同时加大对这方面的研究与投入。尽管本文在安全指标方面提出了一些具体的看法，但是还需要更加全面地去认识抗滑桩评价体系，结合相关方面研究的具体内容，提出更加专业、更加细致的看法。

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