黃土地區深路塹邊坡穩定性分析及抗滑樁設計

胡懷雯，易 文

（中南林業科技大學，湖南 長沙 410000）

1 黃土地區深路塹邊坡穩定性分析

目前，我國高速公路施工中，很大一部分是在黃土地區進行的。因此很容易遇到邊坡開挖等施工，這種邊坡開挖施工會形成高速公路的深路塹基礎，而這種黃土地區深路塹的邊坡穩定性又是影響高速公路工程質量的主要因素之一，因此對黃土地區高速公路深路塹邊坡的穩定性分析就顯得尤為重要。這里以山西省某地區的高速公路為例，假設滑坡面為圓弧坡面的滑動面，再根據假設條件按照條分法和畢紹普法對其深路塹的穩定性進行分析，從而為廣大黃土地區深路塹的穩定性研究有客觀的認識。

1.1 計算理論及假設條件

分析深路塹邊坡的穩定性，首先要知道我們要研究的土層狀況，因為現實狀況中的土層狀況比較復雜，這里我們首先假設土層中土質是均質黏性土，然后計算土的抗剪切強度。研究深路塹滑坡的成因時，我們首先要研究均質黏性土邊坡失穩破壞時失穩土體的滑動面特征，這里先假設滑動面為圓弧滑動面。然后，再根據條分法和畢紹普法驗算圓弧坡面的穩定性。

條分法的理論基礎是靜力平衡，就是假定在均勻的土質中圓弧滑動面不受任何外力，在計算時，把樣本滑動體分成相等份的條塊，然后計算土塊相對滑動中心的抗滑動力矩和滑動力矩，根據得出數據的兩者之比判定是邊坡否穩定。

畢紹普法主要關注的時土塊間的側向力，在驗算過程中，通常為了簡化運算量，假設土塊間的側向力相互抵消。

條分法和畢紹普法的邊坡穩定系數公式即公式（1）和公式（2）

簡化的畢紹普法

圖1 路塹邊坡穩定性驗算圖

1.2 實例計算分析步驟

根據所設計施工路段所穿越黃土溝梁地貌、梁面寬緩和最大挖方高等基本參數，按照假象的圓弧滑動面，驗算算該路塹邊坡的穩定性。

第一步，找出危險圓弧滑動面的中心。由實際路塹坡度查表得出 α1和 α2，根據費倫紐斯“4.5H”法作圖畫出交點，然后作危險圓滑動面的線段，在該線段的垂直方向確定圓心O1，再在此線段上確定O2、O3、O4三個圓心位置，最后確定圓心O5、O6。 輔助線段做法如圖1。

第二步，對所得結果進行驗證?？梢愿鶕?）公式進行驗算，也可以根據（2）公式驗算。

第三步，實際施工中，深路塹邊坡是受多種因素作用的。因此，要求設計者盡量根據實際施工中的外部環境對路塹進行驗算。盡可能的把路塹所處的外部環境以及實際受力狀況都在所建模型中有所體現。

2 深路塹邊坡抗滑樁設計及施工

面對黃土地區易發生的滑坡災害，打抗滑樁是主要的治理方案。這里我們介紹抗滑樁結構中的典型結構——框架式抗滑樁。

2.1 框架式雙排樁

我們首先采取框架式雙排樁結構。采取框架式雙排樁結構要設計的主要參數有樁距和框架梁剛度。樁距是框架式抗滑樁的樁距是指相鄰兩樁形心主軸之間的距離，在設計它的時候必須注意兩排樁距的合理度。這不僅關系框架抗滑樁的穩定性能，也關系著整個工程的造價?？蚣芰河袡M向梁和縱向梁兩種，因此框架梁的剛度也應該區分出來。橫向框架梁是將每排樁剛性連接在一起；縱向框架梁是將兩排樁剛性連接起來。他們要根據滑坡的設計來安排放置，橫向梁垂直于滑坡面；縱向梁與滑坡面平行。這樣通過縱向梁和橫向梁之間的連接，構成具有大剛度的空間架構。這種設計結構使縱向梁在一定程度上可以對前后兩排樁的受力進行平衡，充分利用雙排樁結構固定路塹。

2.2 錨桿框架梁

介紹完雙排樁框架梁，我們研究一下錨桿框架梁在增強路塹穩定性中的原理及作用。錨桿框架梁的結構基本構成：由錨桿先固定在外邊坡，另一端穿過邊坡滑動面，從而與抗滑樁共同構成空間穩定結構。這樣設計的優點是利用錨桿的錨固力固定住不穩定的坡體，使其處于高圍壓三向應力作用當中。錨桿框架梁根據其結構特點，主要用在不需要大規模開挖的路段。

錨桿框架梁的施工流程是：確定孔位→鉆機就位→調整角度→鉆孔→清孔→安裝錨桿→注漿→制作框架梁。

錨桿框架梁施工步驟：第一步，錨桿孔測量放線；第二步，鉆孔設備選擇；第三步，安放錨桿鉆機；第四步，鉆進方式選擇；第五步，鉆進過程控制；第六步，設計孔徑孔深；第七步，清理錨桿孔；第八步，錨桿孔檢驗；第九步，錨桿體制作及安裝；第十步，錨固注漿；第十一步，制作錨固框架梁的框架。

在施工過程中，要注意在每個框格中心設1根1.5m長的Φ8帶鉤鋼筋掛網，其用Φ30mm風鉆成孔，并灌入M30水泥砂漿錨固；框架豎梁、橫梁的終點及伸縮縫處，主筋彎起10cm；施工前先做錨桿抗拔試驗，試驗孔數不少于3孔，要求錨桿抗拔力土層不小于80kN，巖層不小于160kN。

3 結語

根據對我國山西地區深路塹穩定性分析和框架梁結構的研究，總結了黃土地區深路塹邊坡的滑坡成因，對以后的高速公路深路塹地層研究進行了學習。然后根據以前對邊坡防滑的施工經驗以及防滑方案的研究，為以后黃土地區高速公路建設與加固提供了可行的方案。

[1]戴自航.抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規律的研究[J].巖石力學與工程學報，2002，21（4）：517～521.

[2]鐵道部第二勘測設計院.抗滑樁設計與計算[M].北京：中國鐵道出版社，1983.