山区公路工程边坡滑坡中抗滑桩的设计简述

曾小攀

（中设工程咨询（重庆）股份有限公司 重庆 400000）

1 滑坡的型式

根据滑坡体的物质组成与结构形式，主要分为两种：

（1）堆积层（土质）滑坡。而土质滑坡主要有人工开挖堆填弃渣滑坡（相邻公路项目弃土）、粘土（如昔格达组粘土等）滑坡和残坡积层滑坡（强风化基岩形成的破碎体）三种形式存在于工程中。

（2）岩质滑坡。而岩质滑坡主要由外倾结构面边坡的滑坡（基岩与道路边坡形成的顺层形成的软弱结构面，沿岩体层面滑动）形式常见于山区公路中。

2 公路边坡稳定性与岩层产状的关系

山区公路中，对于土质挖方边坡高度10m内，岩土分界面横坡度平缓或岩土分界面埋置深度较大，其边坡的破坏形式主要为由土体抗剪参数控制的内部圆弧破坏，设计中一般采取放缓边坡的开挖坡率来保证土体的稳定，开挖坡率常规值为1：1.0～1：1.5；高度大于10m，应考虑分级，设置平台，平台宽度根据相关稳定性分析软件确定。针对挖方岩土质边坡，首先应判断岩土界面的横向坡度，如岩土分界线埋深较浅，土体厚度大于5m，上部土层横向坡度较陡且大于30°，上部土体极易沿岩土分界面处滑动，有条件情况下应清除土层至岩土面再采取对岩层的支护方式；如下部岩层走向与路线走向基本一致，且结构面倾角小于边坡开挖坡角且大于摩擦角，一般30°～45°为最不利倾角，主要破坏因岩层对坡脚的应力集中造成破坏，岩层易产生沿软弱结构面倾角的平面滑动破坏，故对此应加强对上下部整体的防护，根据推力大小来确定是否需要设置路堑式抗滑桩。水平向下滑推力值0～150kN/m，设置路堑挡墙；超过150kN/m，如无放坡条件则建议设置抗滑桩进行结构性支挡，防止边坡因滑塌造成危害。

3 抗滑桩的构造

对于山区公路中，地形复杂，场地陡峭。大型机械无法进场，受施工条件的影响，且矩形桩较圆桩抗剪效果好，目前公路中使用最多、最广泛的为单排悬臂式矩形抗滑桩。人工挖孔抗滑桩一般不宜超过30m，超过30m应充分论证其可行性。矩形抗滑桩短边方向最小长度不应短于1.25m，长边方向（推力方向）宜为短边方向的1.5倍。抗滑桩间距（中对中）宜为4～6m，桩间采用挡板或挡墙相连。抗滑桩埋深根据计算确定，但嵌入稳定完整岩层或坚硬土层分别不少于1/4或1/3桩长。

4 滑坡的推力计算

滑坡推力分布及其作用点位置，与滑坡的类型、部位、地层性质、变形情况及地基系数等因素有关。规范推荐方法为不平衡推力法（折线滑动面法），对滑坡体（土体）采取分块，由上块传递给下块剩余下滑力的形式计算。

推力分布形式：目前抗滑桩桩后的推力分布主要由滑坡物质决定。从相关试验资料看，当滑坡体为堆积层、破碎岩层时，下滑力自上而下主要按三角形分布形式存在；当滑坡体为岩层，上下滑动速度较为一致时，下滑力分布图形按矩形考虑。介于以上两种情况之间，可假定为梯形分布的形式。一般情况对堆积体无法判断时，为安全的考虑多数以矩形分布设计为主。

滑面的确定；公路工程中，滑面主要集中在挖方岩质顺层边坡中的软弱结构面、挖方边坡上土下岩且岩土分界线横坡坡度较大的滑面、填方陡坡路堤中填方沿原状地面线的滑面以及陡坡路堤中填方路堤和下伏浅表土层形成的整体沿岩土界面滑动的滑面。滑面的抗剪参数C、φ比滑床小的多，故对土质滑面进行推力的计算时一般采用滑体的抗剪参数，岩质滑面采用层面间的抗剪参数进行下滑力的计算。计算时，对滑坡体划分为若干等块，每个滑块之间的角度差值不宜大于10°，否则对计算结果存在较大出入。人为确定选择1.3～1.5的安全系数采用传递系数法对每一个滑块的推力和剩余下滑力进行计算，并最终确定抗滑桩桩后的水平推力值大小，最终根据推力值大小确定桩身尺寸和埋深深度。

5 抗滑桩的设计

抗滑桩设置的位置宜根据滑块的剩余下滑力确定。抗滑桩计算中，通常是以滑动面为界，将桩分为悬臂段和嵌固段。悬臂段为受荷段，即为受水平推力荷载作用的桩身，嵌固段一般不考虑荷载的计算。桩前如有稳定、不易滑走的土体，应考虑被动土压力或抗滑力，二者取其小值。

针对山区公路的特殊性，抗滑桩嵌固段一般为较完整的岩层，地基系数为常数，可按“K”法计算；桩端嵌入砂粘土、碎石土或软质岩层时，地基系数随深度变化，可按“m”法计算。柱底支承根据地质条件可选择为自由、铰接或固定端。

抗滑桩桩侧地基横向容许承载力计算根据地层确定计算方法：地层为岩层时；按FH=KHηRc计算。

抗滑桩桩身嵌固点处位移不宜超过10mm，桩顶位移不应超过悬臂桩长的1/100，且不宜大于100mm，否则应对其嵌固段埋深、桩身大小进行重新设计或设置预应力锚索减少水平位移值。

根据相关资料，山区公路中对桩间连接形式多采用挡板、挡墙两种。因滑坡推力计算时多简化为桩对桩的计算模型，考虑到土拱效应，桩承受了全部的推力，故挡板或挡墙应简化为一个由桩、土拱、和桩间支挡组成的简仓的一个侧壁来计算所承受的推力。根据相关资料查询和工程实践经验，桩间支挡受力较小，一般仅满足规范设置考虑构造要求进行配筋，同时保证桩间土体不从桩顶越过即可。

6 抗滑桩的施工

抗滑桩应采取“动态设计”、“信息化”施工。其设计应根据桩基开挖过程中揭示的地质情况和边坡变形监测信息，及时核实地质勘察结论，校核和完善抗滑桩的设计。抗滑桩的开挖应采取跳槽开挖，不得同时施工相邻桩。挖方区悬臂式抗滑桩应先施工桩身，再采用逆作法施工桩间挡板或锚索。桩的纵向钢筋连接不得接于土石分界处附近或滑动面处。桩身混凝土的浇筑应连续，不得形成水平施工缝造成断桩，桩口开挖5m范围不得堆放大型机械或填土。施工完毕后应设置监测桩对抗滑桩和边坡进行监测，形成记录反馈给相关单位。