抗滑樁失效模式和安全評價指標研究

梁志鵬

（百色右江水務有限責任公司，廣西 百色 533000）

邊坡是由在自然條件下或者人工條件下形成的斜坡，同時也是人類工程活動中最基本的地質環境之一，也是最為常見的一種工程形式。全球性的地質災害可以分成三種，分別是地震、洪水、崩塌滑坡泥石流，其中之一的崩塌滑坡泥石流會造成邊坡失去穩定性，嚴重的話還會導致坡下的建筑物遭受損壞，給國家和人民帶來巨大的經濟損失。邊坡破壞失穩的事故在全球很多地區都發生過，就在近20年來的世界范圍內，由于自然條件和人為誘發等導致的崩塌事故，每年都會給世界造成高達上百億美元的損失。我國也是遭受邊坡危害較為嚴重的國家之一，邊坡危害給我國的很多行業造成了重大的損失，同時嚴重地影響到了人民的正常生活與生產活動。

1 抗滑樁失效模式

1.1 病害分析

抗滑樁的破壞大致可以分成以下的幾種形式：

第一種，內力不夠，例如樁身在滑動面處被剪斷，在最大彎矩處被拉斷。

第二種，埋深不夠或者根沒有過滑面，錨固力不夠，樁被推倒。

第三種，間距過大，如果滑體的含水量過高，就會導致其呈現流塑狀，使得滑體土從樁間流出。

第四種，抗滑樁高柱高出滑面的高度不足或者樁位選擇不恰當，致使滑坡從樁頂以上位置剪出，這就是越頂現象。

1.2 抗滑樁失效類型

前人積累的相關經驗以及大量的現場調查研究表明，很多的學者、專家先后都研究出了相關的一些規律，將失效的類型進行了一定的總結。

1.2.1 折斷或剪斷

折斷或剪斷的表現都是使樁體產生永久性的破壞，也就會使其對滑體的支撐能力喪失，不過研究其原因，其產生破壞的機制還是有一定的區別的，因為下滑力的作用在樁體上的分布還是不夠均勻，這樣樁體危險的截面位置也不能夠得到固定，可能會使其在滑動面之下，也可能會使其出現在滑動面之上。如果抗剪的強度不夠，就會使得樁體剪斷，如果是剛度不夠，那樁體就會折斷，這兩種斷裂形式都是抗滑樁設計的時候需要考慮的重要因素，這種破壞的形態經常發生在地基錨固條件較好或者樁體錨固深度足夠的巖質地段。發生折斷或者剪斷的原因有以下兩點：

其一，假設滑動面和實際滑動面有較大的出入或者在計算時參數與實際的出入也較大，就會使得實際的下滑力高于設計的下滑力；其二，樁體本身的設計問題，截面尺寸設計不合理或者配筋的數量不夠合理，致使樁體的抗剪、抗彎強度不夠。

1.2.2 傾倒或推倒

抗滑樁被傾倒或推倒經常發生在一些地質較差的土質滑坡地段，這個時候的樁體并沒有被破壞，但是由于錨固土體抗力不夠，致使抗滑樁發生了剪切破壞，最終導致了其發生較大角度位移，而導致其出現傾倒或者推倒現象。也是因為樁體沒有發生破壞，因此可以對抗滑樁體進行相關的修復，修復主要是通過限制裝頂位移或者提高地基錨固力的方式。發生傾倒或推倒的主要原因有以下兩點：

其一，假設滑動面和實際的滑動有著較大的出入或者計算的參數也與實際有著較大的出入，導致設計的下滑力小于實際的下滑力；其二，錨固的深度不夠，致使錨固地基承受不住樁體傳來的壓應力。

1.2.3 滑體擠出

所謂的滑體擠出，其實就是指滑體從樁間滑到了樁前，因此而產生的破壞現象。這個時候因為土體力學的參數有所降低，使得滑體呈現了流塑狀，這樣滑體在自重應力分量的作用下使得其內部發生了剪切破壞，致使樁體不能得到下滑力的傳到，盡管抗滑樁沒有遭受破壞，但是卻已經失效。發生的原因有以下兩點：

其一，樁體間的間距過大，致使滑體的力學參數數值過低，對有效土拱的形成力度不夠；其二，排水工程的措施不夠，滑體中的含水量不斷增高，使得其彈塑狀轉化成流塑狀，這種現象主要發生在一些降雨量較為集中、降雨量較大的地區，該地區的土質滑坡現象尤為明顯。

1.2.4 越頂

所謂的越頂，其實就是指滑體局部土體從樁頂剪出，使得抗滑樁滑到了樁前的現象，這個時候的樁體并沒有發生破壞，但是設置了樁進行支擋后，也就重新分配了滑體的應力，產生了次生滑動面。越頂現象主要是由于位置選擇不合理、樁體高度不夠以及橫向坡面較陡等原因導致的，在實際的工程中也是經常發生的，就目前來看，在設計中經常會忽視對其的校對工作。

1.3 抗滑樁失效的影響

很多年以來，對邊坡的穩定性的分析和加固設計在廣大學者的眼中都是一個較為嚴峻的問題，當然也普遍地受到了重視，很多國內外的專家都對此進行了相對成熟的推導與研究。不過伴隨著水利、交通工程建設的逐漸進行，也就大量地應用到了抗滑樁工程，對于其失穩遭到破壞的實例也是經常發生。由此可見，對于邊坡的加固設計與穩定性分析方面的研究是很重要的，但是在加固之后的效果是不能單單按照加固設計作為計算的主要標準的，對于抗滑樁邊坡因為失去穩定性造成的破壞則是更值得去研究和探討的問題。

圖1 抗滑樁失效導致路塹邊坡失穩破壞（一）

圖1 抗滑樁失效導致路塹邊坡失穩破壞（二）

圖3 扛滑樁上的作用力

2 抗滑樁安全評價指標

2.1 評價指標的選取

通過上面對影響因素的分析，選取安全評價的指標應該是樁身的完整性、嵌固深度、樁長、水平承載力。不過，抗滑樁的綜合評價指標是承載力，如果承載力不夠，就會使得抗滑樁發生彎曲、折斷，很多方面都會致使抗滑樁失效，比如強度、錨固力、內力等的不足都是承載力不足的原因所在。因此，抗滑樁的總體評價指標就是承載力，樁身完整性、嵌固深度、樁長等方面的指標則更為重要。

承載力是一個較為綜合性的指標。無論是主要因素還是次要因素的影響，各方面的因素都會致使抗滑樁失效，歸根結底還是由于承載力不夠導致的，因此最能描述抗滑樁的安全狀況的就是承載力。

當樁長不同時，也會產生不同的變形，原因主要是較長的樁長可以提供足夠橫向抵抗變形的能力，也就抑制了樁身的整體轉動變形。因此抗滑樁的樁長也是可以對其安全狀況進行評價的指標之一。

嵌固深度的不同會使抗滑樁本身水平位移分布不同。樁長較短的時候，樁頂的位移主要是因為樁身撓度變形和轉動變形兩部分構成的，但是較長的時候，主要是因為撓曲變形導致的。因為較長的嵌固深度可以為其提供更加充分的抵抗變形能力，同時抑制整體轉動變形。

樁身完整性有著嚴格的分類標準，因此各類樁都直接和承載力息息相關，樁身的完整性對抗滑樁的影響也是很重要的指標之一。在低應變反射波法中可以對其缺陷的種類準確地進行區分，可以分成全斷、斷裂、離析、微裂、空洞、夾泥、縮頸、擴頸等幾類。

2.2 安全評價方法

對抗滑樁的技術狀況進行評價，可以根據抗滑樁的整體以及各個部分的缺陷、病害狀況進行，由其所處的技術狀態進行相關的評價。因此就要對抗滑樁組件的安全狀況、嵌固段巖體和變形體組件進行相應的安全狀況評價。同時要對抗滑樁局部組件和抗滑樁的整體進行安全等級評價。根據抗滑樁的受力特征和對抗滑樁工作狀況的影響因素，得出抗滑樁的綜合評價指標。對抗滑樁組件、嵌固段掩體組件和變形體組件的技術狀況進行評價，可以分成危險狀態、差狀態、較差狀態、較好狀態、完好良好狀態這五類。對于抗滑樁的局部組件安全等級評價標準，要根據裂縫參數、截面剪力參數、彎矩參數分成不安全、欠安全、基本安全、安全這四類。對樁頂位移參數進行安全等級評價可以分成五級，安全、基本安全、欠安全、不安全、極不安全這五類。同樣根據安全穩定系數作為參數來對抗滑樁的整體進行評價也可以分成五級。

3 總結

抗滑樁是一種邊坡加固方法，很多衍生出的新的邊坡治理技術也在很多方面發揮出更加出色的效果，自然而然也就更能體現出抗滑樁的重要性。但是對于其作用的機理和相應的失效模式及安全評價體系仍然要進一步改進，本文正是針對現階段中難以確定的問題，通過理論及相關的結論提出了對失效模式的具體分析以及安全評價指標相應的解決辦法。以抗滑樁作為基礎的很多新型的支擋結構在現實的生活中獲得更加廣泛的應用，但是目前對于理論設計方面的研究仍比不上工程方面的具體實踐，因此就需要為這種新型的支擋結構提出更加具體的指導意見，同時加大對這方面的研究與投入。盡管本文在安全指標方面提出了一些具體的看法，但是還需要更加全面地去認識抗滑樁評價體系，結合相關方面研究的具體內容，提出更加專業、更加細致的看法。

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