路堤边坡滑塌中抗滑桩的设计与计算应用分析

张治军

(山西省公路局临汾分局勘察设计院，山西 临汾 041000)

1 研究背景

我国很多地方的公路路段由于地貌复杂、地势起伏大、经费不足等问题，经技术人员一系列实地调查与地质勘探，最终使用了高路堤筑路。然而例如广西、江西等南部地区降雨量大、降雨频繁、地势地形复杂，但公路的填料材质无法匹配当地的高降雨量。因此，许多高路堤都存在很多路堤失去稳定性，甚至开裂。例如，研究发现在广西建成的55条公路之中，其中很多工程都因为路堤不稳定造成延期甚至是返工的现象。

2 路堤边坡存在的问题

2.1 路堤填筑高

以高路堤为例，一般高路堤的填筑体高度要达到3 m才可以。虽然我国未对高路堤的高度有着明确的定义，但是根据公路与铁路的设计规范可以看出。实际上，一般以砂石、碎石为填料的路堤极限高度需要小于或者等于12 m，而以黏土，粉质土作为填筑基料的路堤高度限制在20 m以下。否则很容易导致公路的填筑质量不过关，带来相关施工或者使用事故。

2.2 地貌复杂

由于地势复杂，路堤多用高路堤填筑。反之复杂的地势，路堤底部可能会存在倾斜状态。加上重力问题，高路堤可能会相应地存在滑坡现象，沿着地基滑动，产生变形甚至开裂的现象。结合此类问题，查阅相关资料，结合当地得出的资料分析发现路基滑塌原因为：由于河水暴涨，形成冲刷，人工填土坡脚临空。另外，由于雨水沿人工填土后缘渗入，使后缘和原地层表面含水量增大，抗滑力减小，形成了上部人工填土沿原地层表面向下滑塌。滑塌后缘距路边最近约8m，沿原地层表面向河道滑塌，滑塌体上有多处裂缝，剪出口位于汾河河边，主滑方向垂直于汾河。

3 抗滑桩计算设计

3.1 下滑力计算

1)计算项目：复杂土层土坡稳定计算。通过对坡面进行简单的建模，可以得出下计算简图(见图1)。

图1 计算简图(单位：m)

控制参数 ：采用规范为通用方法，以安全系数计算为计算目标，滑裂面形状为圆弧滑动法、地震烈度为8度、水平地震系数0.200、地震作用重要性系数为1.000、地震力作用位置在质心处、水平加速度分布类型为矩形。

2)土层信息。在不考虑水作用下，当前稳定性计算目标为自动搜索最危险滑裂面，搜索时圆心步长3.000 m，半径步长为1.000 m；并且使用瑞典条分法进行圆弧稳定性分析，条分法的土条宽度为3 m；在土条重切向分力与滑动方向反向时将其当作下滑力对待。表1为土层参数信息。

表1 土层参数信息

3.2 24 m桩基验算

根据以下所述的墙身尺寸，采用M法的计算方法来对桩长进行验算。内力计算时，应注意滑坡推力、库仑土压力分项(安全)系数=1.200。桩总长为24.000 m、嵌入深度19.500 m、截面形状为圆桩、桩径1.600 m，桩间距为6.00 m，嵌入段土层数为两层，桩底支撑条件：自由。

3.2.1 桩身内力计算

经计算，得计算结果如下：抗滑桩的背侧是挡土侧，面侧为非挡土侧。其中背侧最大弯矩=1304.991 kN·m，其距离桩顶8.400 m。而面侧最大弯矩57.156 kN·m，距离桩顶18.638 m。最大剪力308.851 kN，距离桩顶4.500 m，最大位移8 mm。表2为桩身内力计算参数1。

3.2.2 桩身配筋计算

1到50点号距顶距离以0.500 m递增，面侧纵筋均为2 011 mm2、背侧纵筋均为4 021 mm2、箍筋为322 mm2。

3.2.3 桩身内力计算

抗滑桩的背侧是挡土侧，面侧为非挡土侧。其中背侧最大弯矩=1302.983 kN·m，其距离桩顶8.077 m。而面侧最大弯矩13.504 kN·m，距离桩顶18.013 m。最大剪力308.851 kN，距离桩顶4.500 m，最大位移8 mm。表3为桩身内力计算参数2。

3.2.4 桩身配筋计算

1到50点号距顶距离以0.409 m递增，面侧纵筋均为2 011 mm2、背侧纵筋均为4 021 mm2、箍筋为322 mm2。

表2 桩身内力计算参数1

表3 桩身内力计算参数2

4 总 结

通过上述计算，结合实例，得出该路段左侧路堤边坡滑塌方案如下。

1)在路基左侧外6 m处设置桩径1.6 m的抗滑桩，桩距为6 m，中间5根抗滑桩长度为24 m，其余抗滑桩长度为20 m；桩顶采用钢筋混凝土系梁进行连接。

2)对桩顶系梁以上的边坡采用植草进行防护。

3)对路基边坡外土体进行平整，并采用紫穗槐进行绿化。

4)对此段路基右侧的破损边沟进行维修。

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