双排抗滑桩滑坡推力计算方法研究

李会章(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142) Research of the Calculation Method in Double-row Anti-slide PileLI Huizhang

双排抗滑桩滑坡推力计算方法研究

李会章(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142) Research of the Calculation Method in Double-row Anti-slide PileLI Huizhang

摘要抗滑桩具有广泛的适用性，较强的抗滑能力，在各工程领域得到普遍应用。但对于滑坡推力在两排桩之间如何分配，相关的研究还比较少。对双排桩滑坡推力计算方法原理和力学模型进行研究，分析以传递系数法为基础的双排抗滑桩滑坡推力计算方法，推导出双排桩滑坡推力荷载的计算公式。

关键词抗滑桩；滑坡推力；传递系数法

在山区公路、铁路修建过程中，常需要对沿线的高边坡、滑坡进行加固治理。抗滑桩具有抗滑能力强，桩位选择灵活，施工安全等特点，常作为防治滑坡首选的一种工程建筑物[1-2]。当滑坡距离较长或者抗滑桩与被保护结构物距离较远，抗滑桩所受到的滑坡推力过大时，通常采用双排桩进行滑坡治理。但是滑坡推力的计算方法对于双排桩设计具有一定的局限性。如何找到一种新的计算方法，能更加有效、合理的解决此类问题，成为大型滑坡防治过程中亟需解决的问题。

1双排桩滑坡推力计算方法

应用传递系数法进行双排桩滑坡推力计算时，通常要进行适当假设。按双排桩所处滑坡位置进行区域划分，认为后排桩只对滑坡上部起到支挡作用，不考虑后排桩的桩前抗力作用，剩下的部分滑体则由前排桩进行支挡[3]，如图1、图2。

如图2，此方法直接将(1～3)滑体的剩余下滑力值作为后排桩设计推力，不考虑桩前抗力，设计偏于保守，即使(4～6)滑体全部崩塌，后排抗滑桩也能单独维持稳定；而前排桩支挡区域(4～6)滑体不会承受上部滑体传递下来的剩余下滑力，设计偏于不安全，有滑动风险。可见，该方法具有一定局限性，只有在特定条件下才会满足。

2改进的双排桩滑坡推力计算方法

改进的滑坡推力计算方法将抗滑桩对滑体的支挡作用转化为对抗滑桩所经过滑带区域抗剪强度参数的提高。此方法关键在于求解滑带抗剪强度增加值。根据滑坡工程中抗滑桩破坏形态可知，在设计合理的情况下，抗滑桩几乎不会出现被剪断或折断等破坏形态，而是受到较大滑坡推力后，桩体产生过大变形造成滑坡失稳。因此，在选择抗滑桩滑带参数时，应根据抗滑桩“许用抗弯强度”选择合适的滑带折算参数。基本假设如下：

(1)以传递系数法为基础。

(2)抗滑桩的支挡作用转化为相应滑带抗剪强度的提高(如图3所示)。

(3)抗滑桩以受弯破坏形态为主，以“许用抗弯强度”对滑带参数进行折算。

①根据实际受力情况将抗滑桩近似以矩形截面代替。

②为便于计算滑(带)面折算参数，假设抗滑桩滑动面以上桩后推力与桩前反力之差为矩形分布[4]。

③认为等效钢筋混凝土条块宽度即为抗滑桩截面宽度。

抗滑桩许用抗弯强度计算按一端固定的悬臂梁考虑[5-7](如图4)，计算过程如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

将抗滑桩许用弯矩用式(1)来代替，则锚固点截面许用抗剪强度为

(5)

根据改进传递系数法的计算原理，对抗滑桩所处的滑带参数进行折，滑面参数c近似以抗剪强度[τ]来代替，假设为φ=0，再将折算后的c、φ值代入传递系数法进行计算。

3双排桩滑坡推力算例

3.1　计算模型

计算模型如图5，为了研究不同排距条件下滑坡推力分布情况，将滑体作了一定简化，假设滑体厚度为10 m，滑面为直线，桩长20 m，嵌入滑床深度为10 m。滑体重度γ=19.6 kN/m3，滑带的黏聚力c=9.5 kPa，内摩擦角φ=19°。

3.2　两种方法计算结果及分析

(1)传统双排抗滑桩推力计算结果

在坡脚处前排桩位置不改变，后排桩排距发生改变，其中边坡安全系数取1.2，总计5种计算工况，表中分担比为当前桩所承担的滑坡推力与总滑坡推力之比。表1为采用按桩位进行区域划分方法计算的滑坡推力分配情况。

(2)改进传递系数法计算结果

该方法同样计算以上5种工况下两排抗滑桩分别所承担的滑坡推力，算例中抗滑桩选用C25混凝土，根据桩截面大小，换算出锚固点截面许用抗剪强度c=[τ]=600 kPa、φ=0，带入传递系数法公式进行计算，具体结果见表2。

经对比发现，两种方法计算的双排桩滑坡推力和大小近似相等，而两排桩各自受到的滑坡推力有一定的差别，这与两种方法假设条件有密切联系。传统方法认为后排桩只起到支挡上部滑体的作用，不会对下部滑体传递滑坡推力，这导致后排桩承担的滑坡推力要比实际情况大，而改进的传递系数法对假设进行了修改，满足了上部滑体向下传递滑坡推力的条件，更接近滑坡推力实际情况[8-11]。

4结论

以传递系数法为基础分析双排桩滑坡推力，并且根据该方法的假设条件，指出该方法的不足之处，然后从新的研究角度出发，建立以传递系数法和抗滑桩“许用抗弯强度”相结合的方法，分析滑坡推力在双排桩之间的分配情况，得到了双排抗滑桩上的滑坡推力计算公式。

通过双排桩治理滑坡算例，检验改进的双排桩滑坡推力计算方法的准确性，经计算分析发现改进的计算方法优于传统双排桩滑坡推力计算方法，计算结果更加接近滑坡推力实际情况。

参考文献

[1]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

[2]李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].北京:人民交通出版社，2011

[3]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社，2001

[4]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

[5]李乔.混凝土结构设计原理[M].北京:中国铁道出版社，2009

[6]唐芬，郑颖人，杨波.双排抗滑桩的推力分担及优化设计[J].岩石力学与工程学报，2010，29(1):3162-3168

[7]杨涛，周德培，张俊云.抗滑桩滑坡推力分布形式的计算确定[J].岩土工程学报，2006，28(3):322-326

[8]熊治文，马辉，朱海东.全埋式双排抗滑桩的受力分布[J].路基工程，2008，30(7)：1033-1037

[9]杨涛，周德培，张俊云.抗滑桩滑坡推力分布形式的计算确定[J].岩土工程学报，2006，28(3):322-326

[10]熊治文.深埋式抗滑桩的受力分布规律[J].中国铁道科学，2000，21(1):48-51

中图分类号：TU443

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)06-0057-02

作者简介：李会章(1988—)，男，2014年毕业于西南交通大学建筑与土木工程专业，硕士，助理工程师。

收稿日期：2015-09-22