边坡工程中抗滑桩合理桩间距的研究

单人杰 李华平 核工业江西工程勘察研究总院有限公司

作为边坡工程中的重要施工环节，抗滑桩直接关系到边坡工程能否正常开展。要想发挥抗滑桩作用需要控制桩间距，同时考虑桩之间的土拱效应，从而基于静力平衡条件、拱脚处截面强度等要素准确设置抗滑桩之间的距离，保证边坡工程顺利展开。

一、抗滑桩相关概述

所谓抗滑桩，主要指的是深埋在边坡内的桩体，负责控制坡体滑动，保证边坡稳定性，一般情况下，主要运用于浅层和中厚层的联合工程。从当前相关技术发展现状来看，抗滑桩主要有木、钢、混凝土等材质，根据不同施工需求进行针对性选择。在将其应用于边坡工程后，其会产生对抗滑动的力，以此提升边坡整体稳定性，避免坍塌等安全事故的发生。开展抗滑桩施工作业时，需要先平整场地，并布置通风、排水等设施，钻孔作业开展时保证钻孔第一节高出地面，记录钻孔过程中地质剖面和滑动面位置信息等，保证施工实效性[1]。

二、研究抗滑桩在边坡工程中合理桩间距的确定方式

（一）土拱效应

抗滑桩在边坡工程中主要发挥阻碍坡体发生位移的作用，但是在力的影响下，抗滑桩自身发生变形，在该情况下，桩之间的坡体会有向外位移的趋势，随着抗滑桩前土体的开挖，这种趋势会进一步发展。当坡体位移大于抗滑桩横向位移时，桩受力侧坡体挤压抗滑桩产生土压力，在抗滑桩间土体与抗滑桩后土体抗剪能力的一同作用下形成土拱，该效应以抗滑桩为拱脚。该效应形成后，能够有效改善抗滑桩之间坡体的剥落现象，这是因为抗滑桩承担了大部分的桩后坡体压力，所以，在研究抗滑桩合理间距时，应选取土拱在桩顶及以下部分，以此为基础进行桩间距计算模型的建立。抗滑桩如图1所示。

图1 抗滑桩

（二）抗滑桩间距计算模型

由于边坡工程存在差异性，所以在抗滑桩实际应用过程中，以截面形状为基础可以将其分为方形、圆形和矩形等。其中，矩形截面抗滑桩应用较为广泛，在计算桩间距时，由于外界环境处于不断变化的状态，所以无法获得绝对准确的桩间距，因而需要作出几点假设，并构建计算模型。假设内容为：①完成抗滑桩施工作业后，两个抗滑桩之间的坡体具有土体剥落现象，与抛物线相似，通常状况是两边小中间大，虽然不够标准，但为了便于计算，将其假定为标准抛物线，忽略不计小厚度土拱。②由于土拱体具有一定厚度，存在自重影响，但是在土拱体较高的情况下，其厚度显得微不足道，因此，在计算、控制抗滑桩间距时，忽略土拱自重。此外，由于桩后土拱效应存在递减现象，所以需要简化土拱问题，至研究抗滑桩桩长方向的平面。③抗滑桩受到来自桩后坡体的压力是不均匀的，所为降低研究难度，假定该压力是均匀分布的。在上述三个假定条件下，压力作用于土拱，抗滑桩发挥拱脚作用。

在该假设条件下，抗滑桩上部滑坡推力作用于土拱前面，其后侧受下面土体抗力作用，而土体抗力和滑坡推力是一对相互作用力，具有大小相等、作用方向相反的关系。在对土拱受到滑坡推力的作用进行分析时，需要克服土体抗力和土拱自身抗滑力，所以，抗滑桩受到的滑坡推力就是两个作用力的合力，在该合力的作用下产生侧摩阻力。由此可见，通过假定条件和力的分析来看，边坡工程中抗滑桩能够顺利发挥土拱效应，并降低甚至抑制滑体坍塌等情况[2]。

（三）抗滑桩合理桩间距的设置

如上所述，抗滑桩主要运用于滑坡体厚度较小、推力适中的地段，尤其嵌岩段地基强度较高，在这种地段应用最为广泛，发挥的作用最为理想。在抗滑桩应用过程中，将其以嵌固长度和非嵌固长度分为两个部分，前者指的是抗滑桩滑动面以下的部分，后者则滑动面以上和承受滑坡推力作用的部分，相较于非嵌固长度，嵌固长度具有较多影响因素。目前主要包括滑坡推力大小、滑床地层强度、抗滑桩截面、抗滑桩间距和抗滑桩刚度。因此，嵌固段长度需要适中，若是长度过长，会给后续施工作业造成影响，若是长度不足，则会影响抗滑桩作用的发挥，无法给边坡稳定性提供保证。对于非嵌固长度而言，其影响因素较少，主要包括抗滑桩设置位置、含水量、滑体厚度和滑体物质成分，同样，非嵌固长度也应适中。若是该长度过长，抗滑桩的桩身弯矩过大，在受力条件不良的情况下，可能出现较大桩位移现象，如果情况严重可能会引起边坡工程失败；若是非嵌固长度过段，其抗滑效果无法得到保证，甚至可能失去抗滑效果，从而造成滑体越顶而过，作用发挥接近于零。

因此，在边坡工程中布置抗滑桩时，可以采用分段阻滑的方式进行，即单排布置为主，若是弯矩过大，则使用预应力锚拉桩。一般情况下，抗滑桩长度在35m以下，所以在对25m以上的滑带埋深的滑坡进行阻滑时，需要综合考虑施工可行性要求。从使用频率的角度来看，5m-10m是抗滑桩使用较多的情况，具体使用过程中在滑床中嵌入抗滑桩嵌固段，嵌入长度为抗滑桩总长度的1/3-2/5，当其应用于边坡支挡工程时，两个相邻的抗滑桩需要进行钢筋砼等挡板的设置，若是施工区域较为重要，还需要落实钢筋联系梁联接作业，从而保证滑体稳定性，避免其从抗滑桩之间挤出来，保证抗滑桩自身稳定性。在考虑抗滑桩之间的距离时，相关工作人员需要综合考虑两方面问题，问题一是在抗滑桩之间距离较小的情况下，土拱效应无法顺利发挥，难以对滑体发挥约束作用，一方面影响边坡工程施工质量和施工效率，另一方面也极易造成资金浪费；问题二是在抗滑桩之间距离较大情况下，岩体抗弯强度难以顺利发挥，即便设置了抗滑桩，滑体也可能从桩间距中挤出来，进而引发大面积坍塌等不良情况，既没有发挥出土拱效应，也没有体现出抗滑桩的实际效果，造成资金、资源浪费的同时，甚至带来严重安全事故。因此，在边坡工程中开展抗滑桩施工作业时，相关工作人员应全面考虑施工地段以及所在区域的岩体结构，将数据录入到计算机系统中，利用大数据分析技术进行数据处理，从而得到抗滑桩间距的有效信息，比如跨中截面强度、桩间静力平衡条件等。在掌握这些数据的情况下，确定抗滑桩的合理间距，保证其设计和设置符合边坡工程施工需要和施工环境需求，有效抑制滑体，切实发挥以两抗滑桩为拱脚的土拱效应，将抗滑桩基本作用机理落实在实处[3]。

（四）抗滑桩施工要点

由于抗滑桩施工质量直接关系到边坡工程整体施工效果和安全性，所以，相关施工人员开展抗滑桩施工作业时，应掌握以下注意事项：

相关施工人员在对抗滑桩的间距进行分析时，需要综合明确掌握抗滑桩间距大和小带来的后果，比如间距过小可能造成土拱效应无法切实形成，虽然也能够稳固坡体，但是无法达到预期效果，造成不必要的经济和资源成本浪费。若是抗滑桩间距较大，则对降低抗滑桩自身效果，施工过程中出现坡体大量脱落等情况，最终引发坡体坍塌等现象，那么整个边坡工程的前期各项投入完全浪费，甚至损害现场施工人员的人身安全。因此，在具体抗滑桩施工作业开展过程中，应具有专业技术人员全面考察工程所在区域的各项数据，记录与边坡工程有关的信息数据，通过分析数据、结合抗滑桩距离计算模型后，方可确定抗滑桩的合理间距。之后，以此为基础进行抗滑桩施工方案的编制，确保其符合施工需求后方可开始施工。值得注意的是，在边坡工程开展过程中，周边环境处于不断变化状态，这也是抗滑桩施工方案不能照搬在不同边坡工程中的主要原因，这要求相关施工单位开展施工作业时以实际情况为基础进行合理判断，不可在没有做出任何调整的情况下施工过去方案开展抗滑桩施工作业，从而保证抗滑桩作用的充分发挥，为边坡安全、稳定提供保障。以某边坡工程为例，其滑坡体宽度和总长度分别为115m和360m，为保证施工安全，对该滑坡进行治理。主要流程是结合边坡实际情况使用CAD技术分析桩孔位置，之后搭设防雨棚，最后落实护壁、清孔、钢筋笼制作等作业，有效保证施工安全。

三、结论

综上所述，抗滑桩间距直接关系到边坡工程施工质量、施工安全，所以，相关人员应合理控制抗滑桩间距，综合考虑静力平衡条件、拱脚处所在截面强度等要素，从而充分发挥抗滑桩作用，实现对边坡的有效稳固。