抗滑桩在滑坡工程中受力变形试验研究

齐典永

摘  要：抗滑桩是治理滑坡工程中常用的措施，但是对于抗滑桩在受力过程中变形分析还不成熟，以现阶段研究成果为基础，用极限地基反力法，弹性地基反力法，复合地基反力法对抗滑桩进行分析，同时介绍抗滑桩施工方法。

关键词：抗滑桩;受力变形;施工方法

中图分类号：TU472 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）10-0075-02

Abstract： Anti-slide pile is a common measure in landslide control engineering， but the deformation analysis of anti-slide pile in the stress process is not mature. Based on the present research results， the ultimate foundation reaction method， elastic foundation reaction method and composite foundation reaction method are used to analyze the anti-slide pile. At the same time， the construction method of anti-slide pile is introduced.

Keywords： anti-slide pile; stress deformation; construction method

引言

随着我国现代化进程的快速推进，我国山区的城镇化水平也越来越高，原先我们通常采用削坡或者放坡的方式来使工程正常进行，但是这种方法可能会产生山体滑坡，所以在建设过程中的山体滑坡是我们需要解决的首要问题，布置抗滑桩是现阶段常用的一种方式，阻止山体滑坡效果显著，经济适用性强。

1 抗滑桩计算现状及问题

1.1 桩基分类

在进行建设过程中，由于抗弯刚度，地基土刚度和桩的入土深度不同，抗滑桩在水平荷载的作用下，抗滑桩可分为弹性桩和刚性桩两种不同的桩，通常弹性桩是指那些桩的入土深度较大，地基的土质良好，桩径也较小，抗滑桩的刚度和地基相比比较小的桩，此时抗滑桩在地基中的作用机理和弹性地基梁类似，当水平荷载作用时，地表的土体向下压缩，直达桩达到屈服，此时桩发生弯曲变形，弹性桩的承载力由桩的抗弯曲能力和桩对侧向土的抵抗力简单，如果要计算中长桩的陈再龙，则还需要考虑柱底部的支承条件。刚性桩则是指桩的入土深度比较小，桩径也较大，地基的土质较差，抗滑桩的刚度和地基相比比较大的桩，当抗滑桩受到水平荷载作用时，由于桩的刚度较大，不会发生弯曲变形，所以绕一点旋转，靠近地表的土在桩旋转压缩下屈服，所以和弹性桩不同，刚性桩的承载力由桩顶端侧面土的强度决定。

同时为了方便理解，引入相对刚度和相对长度的，如果水平地基的反力系数不随深度的改变而改变，为固定的常数，此时相对刚度系数1/β为：

式中：Kh-不随深度变化而变化的水平地基反力系数（kN/m3）;EI-抗滑刚度（kN/m2）;B-桩的直径（m）。

如果水平地基的反力系数是随着深度增大而增大的且是线性的，此时相对刚度系数T为：

式中：m-随深度变化的比例系数;b0-桩的直径。

相对桩长Zmax的计算方法为：

式中：Lt-桩在土中的深度。

1.2 抗滑桩的分析方法

1.2.1 极限地基反力法

通过对桩进行受力分析，可知对于刚性的短桩，此方法非常适用，首先假设在土体中地基反力的分布情况处于极限状态，根据平衡条件和作用在桩上的外力来求解抗滑桩的横向抵抗力，由于存在不同的土反力规律，此法可分为以下几个方法：（1）以二次抛物线分布的方法，典型代表有恩格尔（Engel）-物部法;（2）以直線分布的方法，典型代表有布罗姆斯法，冈部法;（3）土反力是任意分布的方法，挠度曲线法是其中较为有代表性的。这里面被较多人使用的就是布罗姆斯法了，对黏性土和砂质土两种性质的土都进行了假设。

关于黏性土地基，忽视地面下1.5B深度的土的作用，能够将问题简单化。假设在1.5B深度以下水平地基反力为常数，数值是9CuB，其中Cu为不排水抗剪强度。当桩顶是自由的时，根据平衡条件获得：

Hu-9CuB（l-1.5B）+2×9CuBx=0

通过水平力的平衡条件，对柱底求矩得

最大弯矩Mmax为

而砂性土地基，一些实验表明，水平地基反力从表面开始向下从0开始线性增加，约为朗肯土压力的三倍，所以从表面往下深度x处的水平地基反力P为

式中：？渍-土之间的内摩擦角;？酌-土自身的容重。

以上的方法都是较为简单的，但都是预先假设的，与桩的水平位移关联性不大，也不探究桩与地基互相作用，因此不适用弹性长桩和中长桩。

1.2.2 弹性地基反力法

计算长桩时最适合用弹性地基反力法。通常假设土体为完全弹性体，计算桩的水平力可以通过梁的理论，此时弯曲微分方程为：

桩侧面土抗力为：

P（x，y）=（a+mxi）yn=k（x）yn

式中：P（x，y）-桩侧面土抗力（单位面积）;x-地面下面的深度;y-水平的位移;B-桩的直径;a，m，i，n-待定系数

线弹性地基反力法和非弹性地基反力法差别较大。一个方法假设将桩周围的土壤分离为独立的弹簧，桩体的水平位移和桩体的抗土性设定为近似线性。另外一个是考虑为非线性关系，港研法就是其中最具有代表性的方法，运用相似法和标准曲线能够较为轻松地来进行计算。

1.2.3 复合地基反力法

当桩的水平位移较小时，可以假定为线性关系，用上述方法较为方便，但是在一些海港工程中，则不适用，p-y曲线法进行分析是最好的选择。

该法适用于长桩，在极限平衡状态的区域使用极限地基反力法，而在弹性区，未达到极限平衡状态时，则可使用弹性地基反力法。这种方法是认为桩反力的测量值与变位的关系曲线和同一时间内土的固结不排水三轴试验的应力应变曲线之间有着某些联系。而国内的教授也通过了大量的试验，运用相似的计算方法提出较为简单的构造p-y曲线的方法，此法已被收录。

目前关于这条曲线的试验方法都有各自的特性：如现场试装试验法是最为可靠的一种方法了。但是地域局限性和成本的问题就很难解决。而成本低的方法与实际情况出入又比较大。如果兼顾以上两种，又不能很完美的模拟桩体界面和土体的本构模型。

1.2.4 NL法

随着工业技术的日益发展，水平位移也慢慢增大。非线性的具体情况无法用线弹性计算方法来说明，而一些非线性方法确定的公式缺乏实测资料。因此通过大量实验数据的总结而得到了一个用非线性计算的方法，就是NL法。

此法均根据桩的水平荷载试验的资料，累计有三十九根桩，分布于福建地区到渤海地区的大部分沿海区域。桩型有钢管桩、预应力混凝土大管桩及混凝土方桩等，桩径在 0.2～1.5m 之间，水平荷载作用点距离地面高度从 0.1～31.2m。

所以，该方法所运用的都是有理有据的资料，利用相似原理，将桩的受力特性与非线性有限元的数值计算进行关联，再利用数学公式进行推导，可实际得到工程桩的各种数据。

2 施工方法

在我们进行操作的时候，一定要注意以下几点，从这几点入手，能让我们操作更为简便。（1）成孔：关于成孔，就是在正式开孔之前，要明确桩位具体的位置，并且在桩外一定要事先安排一个龙门桩。同时对桩身尺寸，护壁厚度等一定要进行研究，对于桩开口一定要找到一个合适的地方，通过人工操作，借助工具的力量，将内部多余的土方快速清理。在进行孔护壁的开挖过程中，与钢筋笼混凝土井圈相结合，每挖一厘米都要对周围进行整理，并将有效的模板安装上去，在这项工作中，尤其需要注意的是，第一次装模时，必须要明确桩的中心点，通过与龙门桩相比对，能够更好的摘到中心点，并且对于模板区域要进行不断调节，一定要确保模板的正确安装，之后每隔三节井圈务必要再一次进行调节，这样的话，对连接现场多节护壁工作能够起到有效帮助，易于构建一个有效的整体。另外一件重要的事就是在对山岩进行爆破工作时，一定要对用量进行科学管控，并且严格按照中心起爆，周边错开起爆的原则进行操作。这样的话能有效控制孔内的共振力，从而提高整个工程建设的安全性。保证嵌岩深度符合预期要求，能够有效提高施工人员的效率，施工人員可以直接验收对中孔。（2）设计钢筋笼时，抗滑桩是用来承担滑推力，截面形状是很难在其内部进行钢筋笼定位和旋转的方形。所以施工单位最好进行焊接的方式，这样可以有效地稳固受力主筋和长箍筋，选择绑扎其他的内容也是十分必要的。（3）浇筑桩芯混凝土就是工艺流程的最后一步了。在施工现场，对于搅拌机在现场拌和的混凝土，实施串筒下料。在完成此项工作的时候，一定要保证串筒末端与混凝土表面的距离低于2m，同时，使用插入式捣振器进行工作也不失为一个好办法。

3 结论

根据上文可以发现，在加入抗滑桩在边坡防护中具有重要作用，而且经济适用，确保山区建设安全进行。

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