預應力錨索抗滑樁在滑坡加固中的應用研究

李智韜

【摘 要】為了研究抗滑樁在滑坡加固中的應用，本文以實際邊坡模型為研究對象開展了相關研究，基于數值模擬軟件分析了錨索抗滑樁加固邊坡的作用效果，研究結果表明：在路堤修筑成形后滑坡斷面的安全系數均不滿足規范要求的最低值，進行加固后滑坡斷面的安全系數值有明顯的提高，并有一定的安全儲備；抗滑樁內力以及錨索軸力分析結果來看，加固方案充分發揮了加固作用，方案合理可行，能夠滿足路堤的長期穩定。

【關鍵詞】抗滑樁；滑坡；穩定性；加固

0 引言

隨著我國交通建設的迅速發展，建設的區域逐漸向中西部地區轉移，然而，中西部地區多屬于山區，地質條件復雜，山高坡陡，在公路、鐵路的修建過程中將不可避免的對其進行開挖與填方，因此，大量的邊坡工程也隨之產生，邊坡的穩定與否直接影響公路、鐵路在修建過程中以及運營階段的安全性，若邊坡穩定性不足，將直接對人們的生命、財產安全產生威脅，此外對當地的環境也將產生一定的影響。統計資料表明，滑坡、火山以及地震已經成為現階段全球威脅最大的三大地質災害，每年由此產生的各項損失非常巨大。

預應力錨索抗滑樁是近年來發展起來并得到廣泛推廣的支擋結構，隨著設計理論與設計方法的不斷發展，在滑坡工程的治理方面發揮著非常重要的作用。預應力錨索抗滑樁是在抗滑樁的頂部施加預應力，其結構由于施加了一定的預應力值其抗滑結構為主動抗滑結構，在實際應用中其受力情況比普通抗滑樁更為合理，所能夠承受的土體推力較大，在造價方面也更加經濟。

到目前為止雖然預應力錨索抗滑樁在實際工程中的應用越來越多，但是在其設計過程中海油很多不足之處，很多參數在設計階段采用的都是經驗建議值，通過對前人的研究成果進行總結并參考其值的選取。然而，不同的實際工程所遇到的實際問題是有很大的差異的，若在設計過程中盲目的選用經驗值，會在設計過程中留下安全隱患，因此在實際工程的施工之前需要對其設計方案進行相關的模擬，以確定該方案的安全性，盡量將安全隱患降到最低。為此，本文在實際設計資料的基礎上，根據本文滑坡工程的地質勘查資料，結合有限元數值模擬軟件對本文所涉及的滑坡工程的設計方案進行模擬，驗證該方案的準確性，為工程的施工提供參考，其研究價值具有一定的實用性與理論意義。

1 工程概況

貴州省六盤水至盤縣高速公路第6合同段K27+100～K27+300段位于水城縣發耳鄉躍進村，該路段主要為填方路基，填土高度為5～24m，最大填土高（自然溝處）約25m。2009年12月中旬，該路段填方路堤基本成型后，由于發耳地區11、12月普降暴雨，K23+300左側約80m附近新建的民房附近出現走向為N20°～40°W的裂縫，裂縫寬度一般為0.2～3cm之間，裂縫主要集中在左側邊坡坡頂附近；在K27+250附近的蓋板涵地基見寬約3cm的裂縫，其走向約為N55°～70°W，貫穿K27+100～K27+300邊坡右下腳已修筑的水溝，延伸至K27+290右側約95m處的水稻田內，其中在水溝溝底沿水溝延伸方向見三條裂縫，裂縫基本平行，裂縫寬度介于0.2～2.5cm之間，在水溝兩側由于土體較松散，裂縫多被掩埋；K23+300左側民房的裂縫在路基填土進一步填筑的條件下有擴展的趨勢，裂縫寬度變大，裂縫東北側相對有輕微錯動下沉的跡象，且裂縫在民房后緣的坡頂呈弧形改變走向，走向漸變為N80°W左右。出現上述情況后立即組織對其地質條件進行勘探，并提出相應的處置方案。

2 計算模型的建立

貴州省六盤水至盤縣高速公路第6合同段K27+100～K27+300段滑坡典型斷面為研究對象，對典型斷面在路堤填筑完成后一集預應力錨索抗滑樁施加后的穩定性情況進行研究。通過數值模擬計算得出預應力錨索抗滑樁加固滑坡的效果，為工程施工提供一定的參考。本文的計算模型區域土層以及網格的劃分如圖2所示，截面共劃分2477個單元，2533個節點。

本文對預應力錨索抗滑樁加固滑坡數值模擬采用相應邊坡土體實測巖土層力學參數進行分析，確定的計算分析采用的各土層參數見表1。

3 穩定性計算結果分析

（1）穩定性分析結果

本文所分析的滑坡斷面主要以種植土與粉質粘土組成，其穩定性受到巖土體的物理力學性質影響較大，所以本文采用Janbu方法對安全系數進行計算。圖3、4分別是加固前后邊坡安全系數分析情況。如圖可知，加固前后滑坡安全系數值分別為Fs=0.859、Fs=1.857；當路堤施工基本完成后滑坡斷面穩定性分析結果來看，其邊坡處于危險狀態，若采取相應的加固措施，產生滑坡的可能性是非常大的；當采取設計加固方案后滑坡斷面的穩定性情況得到很好的改善，能夠確保路堤的長期穩定。

（2）抗滑樁模擬結果

抗滑樁剪力分布特征以及彎矩分布特征如圖5、6所示。從圖5可知，抗滑樁剪力在不同深度有不同的變化趨勢，抗滑樁的最大正剪力為475.8kN，位于樁頂；最大負剪力值為403.4kN，位于距樁頂5m處，在此處剪力逐漸向正剪力發生突變。從圖6可知，抗滑樁彎矩呈“S”形分布，最大正彎矩值與最大負彎矩值分別為667.7kN、947.1kN；對于抗滑樁而言，曲線的兩個反彎點，樁身的極值均充分說明了在預應力錨索施加后樁身的內力分布情況得到了很大的改善；預應力錨索的施加不僅能夠在一定程度上抵消滑坡的推力，而且能夠使抗滑樁的結構體系得到改善，從而在一定程度上減少抗滑樁截面的尺寸與埋深。

（3）預應力錨索模擬結果

圖7、8分別為預應力錨索錨固段軸力分布特征。從圖中可以看出，預應力錨索的軸力值在錨索上的分布很不均勻，對于上、下兩根錨索而言，錨索的軸力（錨固段）變化趨勢是一致的；隨著錨索錨固段長度的增加，距錨索自由段越遠錨索的軸力越小，在與錨索自由段連接處錨索預應力最大，最大值分別為729.3kN、356.2kN；上排錨索的軸力值比下排錨索的軸力值要大，這時由于上排錨固力要大于下排錨索。

4 結論

通過選取典型斷面對預應力錨索抗滑樁加固方案的加固效果進行數值模擬可知，在路堤修筑成形后滑坡斷面的安全系數均不滿足規范要求的最低值，進行加固后滑坡斷面的安全系數值有明顯的提高，并有一定的安全儲備；抗滑樁內力以及錨索軸力分析結果來看，加固方案充分發揮了加固作用，方案合理可行，能夠滿足路堤的長期穩定。

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[責任編輯：楊玉潔]