路堤邊坡滑塌中抗滑樁的設計與計算應用分析

張治軍

(山西省公路局臨汾分局勘察設計院，山西 臨汾 041000)

1 研究背景

我國很多地方的公路路段由于地貌復雜、地勢起伏大、經費不足等問題，經技術人員一系列實地調查與地質勘探，最終使用了高路堤筑路。然而例如廣西、江西等南部地區降雨量大、降雨頻繁、地勢地形復雜，但公路的填料材質無法匹配當地的高降雨量。因此，許多高路堤都存在很多路堤失去穩定性，甚至開裂。例如，研究發現在廣西建成的55條公路之中，其中很多工程都因為路堤不穩定造成延期甚至是返工的現象。

2 路堤邊坡存在的問題

2.1 路堤填筑高

以高路堤為例，一般高路堤的填筑體高度要達到3 m才可以。雖然我國未對高路堤的高度有著明確的定義，但是根據公路與鐵路的設計規范可以看出。實際上，一般以砂石、碎石為填料的路堤極限高度需要小于或者等于12 m，而以黏土，粉質土作為填筑基料的路堤高度限制在20 m以下。否則很容易導致公路的填筑質量不過關，帶來相關施工或者使用事故。

2.2 地貌復雜

由于地勢復雜，路堤多用高路堤填筑。反之復雜的地勢，路堤底部可能會存在傾斜狀態。加上重力問題，高路堤可能會相應地存在滑坡現象，沿著地基滑動，產生變形甚至開裂的現象。結合此類問題，查閱相關資料，結合當地得出的資料分析發現路基滑塌原因為：由于河水暴漲，形成沖刷，人工填土坡腳臨空。另外，由于雨水沿人工填土后緣滲入，使后緣和原地層表面含水量增大，抗滑力減小，形成了上部人工填土沿原地層表面向下滑塌。滑塌后緣距路邊最近約8m，沿原地層表面向河道滑塌，滑塌體上有多處裂縫，剪出口位于汾河河邊，主滑方向垂直于汾河。

3 抗滑樁計算設計

3.1 下滑力計算

1)計算項目：復雜土層土坡穩定計算。通過對坡面進行簡單的建模，可以得出下計算簡圖(見圖1)。

圖1 計算簡圖(單位：m)

控制參數 ：采用規范為通用方法，以安全系數計算為計算目標，滑裂面形狀為圓弧滑動法、地震烈度為8度、水平地震系數0.200、地震作用重要性系數為1.000、地震力作用位置在質心處、水平加速度分布類型為矩形。

2)土層信息。在不考慮水作用下，當前穩定性計算目標為自動搜索最危險滑裂面，搜索時圓心步長3.000 m，半徑步長為1.000 m；并且使用瑞典條分法進行圓弧穩定性分析，條分法的土條寬度為3 m；在土條重切向分力與滑動方向反向時將其當作下滑力對待。表1為土層參數信息。

表1 土層參數信息

3.2 24 m樁基驗算

根據以下所述的墻身尺寸，采用M法的計算方法來對樁長進行驗算。內力計算時，應注意滑坡推力、庫侖土壓力分項(安全)系數=1.200。樁總長為24.000 m、嵌入深度19.500 m、截面形狀為圓樁、樁徑1.600 m，樁間距為6.00 m，嵌入段土層數為兩層，樁底支撐條件：自由。

3.2.1 樁身內力計算

經計算，得計算結果如下：抗滑樁的背側是擋土側，面側為非擋土側。其中背側最大彎矩=1304.991 kN·m，其距離樁頂8.400 m。而面側最大彎矩57.156 kN·m，距離樁頂18.638 m。最大剪力308.851 kN，距離樁頂4.500 m，最大位移8 mm。表2為樁身內力計算參數1。

3.2.2 樁身配筋計算

1到50點號距頂距離以0.500 m遞增，面側縱筋均為2 011 mm2、背側縱筋均為4 021 mm2、箍筋為322 mm2。

3.2.3 樁身內力計算

抗滑樁的背側是擋土側，面側為非擋土側。其中背側最大彎矩=1302.983 kN·m，其距離樁頂8.077 m。而面側最大彎矩13.504 kN·m，距離樁頂18.013 m。最大剪力308.851 kN，距離樁頂4.500 m，最大位移8 mm。表3為樁身內力計算參數2。

3.2.4 樁身配筋計算

1到50點號距頂距離以0.409 m遞增，面側縱筋均為2 011 mm2、背側縱筋均為4 021 mm2、箍筋為322 mm2。

表2 樁身內力計算參數1

表3 樁身內力計算參數2

4 總 結

通過上述計算，結合實例，得出該路段左側路堤邊坡滑塌方案如下。

1)在路基左側外6 m處設置樁徑1.6 m的抗滑樁，樁距為6 m，中間5根抗滑樁長度為24 m，其余抗滑樁長度為20 m；樁頂采用鋼筋混凝土系梁進行連接。

2)對樁頂系梁以上的邊坡采用植草進行防護。

3)對路基邊坡外土體進行平整，并采用紫穗槐進行綠化。

4)對此段路基右側的破損邊溝進行維修。

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