某滑坡雙排樁加樁加固設(shè)計(jì)模擬研究

鄧鈞文 范 瑛

（湖北工業(yè)大學(xué)，河北 武漢 430070）

基于工程實(shí)踐，雙排樁加樁的研究為解決工程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，能夠?yàn)榭够瑯都庸汤碚撎峁└嗟闹危瑸樾袠I(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，為保障工程安全運(yùn)行做更好的服務(wù)。本文將結(jié)合以往實(shí)際的工程實(shí)例經(jīng)驗(yàn)，利用數(shù)值模擬探討雙排樁加樁及優(yōu)化，和其加樁后對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響。為以后的抗滑樁加固提供基礎(chǔ)資料。

1 雙排樁理論研究

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的理論研究主要根據(jù)不同的理論分為三類：一類是基于經(jīng)典土壓力理論;另一種是基于Winkler彈性地基梁的假設(shè);另一種是基于土拱理論。

目前，我國(guó)對(duì)雙排樁的研究主要集中在樁基頂部樁基礎(chǔ)作用下基坑支護(hù)樁或抗滑樁或雙排樁的聯(lián)合作業(yè)。對(duì)于大行間距，當(dāng)雙排樁完全獨(dú)立工作時(shí)，如何分擔(dān)雙排樁的推力以及如何確定合適的樁位和行距，使雙排樁能達(dá)到最佳效果工作時(shí)的防滑效果。還是純粹的經(jīng)驗(yàn)。

2 某滑坡地形及雙排樁設(shè)計(jì)

以下是某地區(qū)大型滑坡區(qū)域介紹及其原有雙排樁的設(shè)計(jì)概況，由于大氣降水，水量隨季節(jié)變化較大，局部已經(jīng)出現(xiàn)前排抗滑樁變形破裂跡象，并有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。

2.1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概況

該滑坡區(qū)屬丘陵地貌，地形北高南低，坡頂面標(biāo)高256.40m，場(chǎng)地整平后，有兩個(gè)平臺(tái)（海拔高度為249米，235.5米，220.5米），平臺(tái)上有建筑物。在平臺(tái)之間形成1＃和15m高的2＃工程斜坡。如圖1所示。

圖1 某滑坡地貌

根據(jù)勘查分析，滑坡區(qū)的巖性由粘土，全風(fēng)化泥巖，強(qiáng)風(fēng)化和中度風(fēng)化泥巖組成。其中，殘余粘土和全風(fēng)化泥巖部分夾有薄層粉砂和淤泥，具有良好的透水性，成為地下水富集區(qū)，對(duì)上下粘土層和全風(fēng)化泥巖產(chǎn)生不利影響。

2.2 雙排樁的平面設(shè)計(jì)

根據(jù)已有支護(hù)樁布置及現(xiàn)場(chǎng)滑坡后的實(shí)際情況，簡(jiǎn)單繪制出滑坡的雙排樁的設(shè)計(jì)情況。

如下圖2所示。

圖2 雙排樁布置平面示意圖

前后雙排樁的間距為600cm，前后雙排樁樁徑為100cm，樁距為500cm。

2.3 滑坡的破壞性分析

滑坡區(qū)為坡地地貌，地層為坡向，高差較大。平整后，它逐步下降，形成更多的前沿表面，沒(méi)有明顯的防滑部分，為滑坡提供了大的動(dòng)態(tài)勢(shì)能和移動(dòng)空間。

滑體土主要為膨脹土和膨脹巖，暴露在水中易軟化，在巖土界面形成軟滑帶土，含泥沙淤泥較多的泥巖。在大氣降雨和人為工程活動(dòng)的共同作用下，滑體土的巖土界面上的軟土經(jīng)歷蠕變變形和局部滑移，在后緣形成拉伸裂縫。在滑動(dòng)表面完全穿透之后，形成滑坡。這是一種典型的蠕動(dòng)拉式滑坡。

2.4 雙排樁的受力分析

前排樁的功能是直接阻擋樁后土體的滑坡，承受部分滑坡的土壓力。由于前排樁的堵塞，樁后土壤慢慢形成連續(xù)的土拱，滑坡體的推力和土壓力通過(guò)土拱傳遞到前排樁。除了前樁通過(guò)梁傳遞的推力之外，后樁還應(yīng)該承受樁和樁之間的土壤的局部壓力。

3 雙排樁加樁加固設(shè)計(jì)

根據(jù)已有雙排樁布置及現(xiàn)場(chǎng)滑坡后的實(shí)際情況，取定前后排距為300cm處，前后排樁交叉點(diǎn)位置，設(shè)置新的抗滑樁，所置新抗滑樁的樁徑為100cm，樁間距為500cm（考慮到雙排樁工作狀態(tài)下前排樁-樁間土（土壓）-樁間抗滑樁-樁間土（土壓） -后樁平面布置的協(xié)調(diào)性，確定為是500厘米）。前后交錯(cuò)布置，前后排樁都與新增抗滑樁整體呈現(xiàn)為鋸齒形排布，前排樁與新增抗滑樁之間通過(guò)蓋梁連接，形成平面桁架結(jié)構(gòu)。如圖3所示。

雙排樁的豎向設(shè)計(jì):前排樁支擋的高度800cm，新增抗滑樁的高度控制在500cm。為了減小樁的內(nèi)力，前樁的頂部根據(jù)支撐的高度懸臂150cm，并在懸臂位置與傾斜梁連接，以增加承載能力和嵌入樁底的影響。新的抗滑樁和前樁由梁和支撐連接，梁和支撐共用來(lái)自前樁的壓力，間接阻擋樁的后滑坡和滑坡的土壓力。如圖4所示。

圖3 新增抗滑樁設(shè)計(jì)(注：不表示蓋梁)

圖4 雙排樁的豎向設(shè)計(jì)剖面圖

為了安全起見(jiàn)，采用荷載結(jié)構(gòu)法的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)鋼筋。據(jù)計(jì)算，抗滑樁不僅需要計(jì)算正彎曲部分的加固，而且由于存在負(fù)彎矩，原邊只有加固布置也需要計(jì)算加固。在雙排抗滑樁加固過(guò)程中應(yīng)引起足夠的重視。混凝土為C30，縱向鋼筋為RRB400，箍筋為HPB235。對(duì)抗滑樁的正，負(fù)彎曲段進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)，分別計(jì)算了正截面的抗彎承載力，斜截面的抗剪承載力，扭轉(zhuǎn)承載力和裂縫寬度。優(yōu)化設(shè)計(jì)后，根據(jù)地層結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行計(jì)算。從滑動(dòng)體的塑性區(qū)的發(fā)展來(lái)看，沒(méi)有從下邊緣切出整體的現(xiàn)象。之后，執(zhí)行內(nèi)力計(jì)算，并執(zhí)行增強(qiáng)計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)算，抗滑樁強(qiáng)度符合規(guī)定。

4 滑坡體的治理體會(huì)

（1）滑坡體的整治是一個(gè)系統(tǒng)工程。它不僅需要深入的歷史氣候資料的調(diào)查和周?chē)牡乩憝h(huán)境分析，更重要的是，采取措施消除滑坡不穩(wěn)定的不利因素。

（2）所述支撐結(jié)構(gòu)的可靠性取決于調(diào)查的準(zhǔn)確性。它還要求滑坡體的正確分析和類型的評(píng)價(jià)，綜合滑動(dòng)原因和穩(wěn)定性研究。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的支持方案。加入樁對(duì)原有雙排樁而言，是中間輔助一個(gè)簡(jiǎn)單的力學(xué)設(shè)計(jì)，易于操作，用更少的干擾土壤，也是一個(gè)支擋可靠的方法。