长大悬臂式抗滑桩的应用探讨长期有效

文章来源于公众号：悠游2019，作者：成永刚，原文链接：长大悬臂式抗滑桩的应用探讨
 

锚索桩在桩身上合理设置的锚索作用下，可有效减小桩身内力、桩侧承载力要求（锚固力要求）和桩身位移，从而使支挡工程的造价得以有效降低。一般情况下，工程中常采用的普通抗滑桩悬臂长度不宜大于10m，锚索抗滑桩悬臂长度不宜大于15或18m。但对于高山峡谷地形高陡的地区，如果按此要求进行抗滑桩设置时，往往会造成桩后出现过大的边坡开挖，这是不利工程的安全、经济与环保设置的。正所谓“工程无定势”，不拘泥于相关规范、规程的限制，本着能有效达到工程效果的措施都是合理的理念，就可有效提高工程品质。因此，在工程实践中灵活应用桩体上锚索工程的应用，对改善长大抗滑桩悬臂段的受力和抗滑桩支挡效果方面，具有良好效果。

某高山峡谷区自然斜坡高陡，植被茂盛，线路以半路半桥的形式从斜坡中下部通过。坡体上部厚约12m、松散~中密的含卵石碎石土。其下为厚约20m、中密、卵石含量约占65%以上的卵石土构成。堆积体下伏强~中风化花岗岩，岩体中发育结构面为142°∠45°，贯通长5m左右的外倾结构面。

线路外侧桥梁施工阶段，在线路中线附近开挖便道形成了高约13m的边坡，为确保内侧路基开挖边坡的安全，技术人员在线路内侧设置规格为2.4×3.6m×33m，间距6m，其中桩体悬臂长为18m。为有效改善抗滑桩结构受力和提高工程支挡效果，在桩身上布置3孔长27~36m、预应力为800KN/孔的锚索形成锚索抗滑桩对内侧边坡进行支挡。

由于技术人员受到锚索桩悬臂长度不能大于18m的限制，故需对抗滑桩后部的自然山体进行开挖。在设置1:1的坡率的情况下，桩后边坡开挖高度为25.6m，全坡面采用锚杆长度为12m的框架进行防护，即整个路堑边坡的高度达到了43.6m。

图1 项目区斜坡区全貌

图2 拟采用的工程地质断面图

从工程地质条件看，原自然边坡稳定性较好，地表自然植被茂盛良好，故技术人员采用长大悬臂式锚索抗滑桩进行收坡加固是合理的。但工程设计理念受到锚索抗滑桩悬臂长度不大于18m的桎梏，造成桩后出现高约25m的“剥山皮”式开挖是遗憾的。
其次，从斜坡的坡体结构来看，该工程斜坡的稳定性主要受边坡开挖后由于抗力减小而可能存在堆积体中的圆弧形+土岩界面的控制性滑面和花岗岩发育的外倾142°∠45°结构面对坡体的影响，以及桩前桥梁施工便道开挖形成的高约13m的临空面影响，这也是抗滑桩工程设置时的几个控制性因素。
依据以上控制性因素建立的地质模型和计算模型，并通过桩前开挖岩土体的抗剪力、土压力复核后，原设计采用1642KN/m的控制性下滑力是欠合理的。而宜为710KN/m。
基于此，可在坡脚设置规格为1.8×2.4m×21m，间距6m，其中桩体悬臂长为21m多点式锚索桩进行支挡收坡。其中，为有效改善抗滑桩结构受力和提高工程支挡效果，在桩身上布置5孔锚索长18~31m（由土岩界面和花岗岩岩中的结构面与临空面配套控制），预应力为600KN/孔的锚索形成锚索抗滑桩对内侧边坡进行支挡。
其中抗滑桩位于外侧便道以下的长度为4m，位于公路标高以下的长度为10m。考虑到桩体距外侧便道开挖边坡的宽度为13m，桩周由强~中风化花岗岩构成，满足“半坡桩”锚固段前部半无限体计算模型的需要，即桩前岩土体的宽度不小于5~10m（地层力学性质良好时取小值，较差时取大值），以及桩前岩土体的宽度不小于3~5d（桩径）的要求，故抗滑桩的锚固段的设置是满足相关要求的。
但考虑到花岗岩中存在外倾142°∠45°结构面，且线路外侧为大桥重要结构物，故为防止便道开挖的路堑边坡发生沿结构面的滑塌而影响抗滑桩的锚固段性能，故对便道边坡宜采用锚杆长度为12m的框架进行加固。

图3 优化后的工程地质断面图

优化后的工程处治方案，边坡最大高度为21m，抗滑桩的截面、长度、锚索长度等均有了较大幅度的优化，工程安全性和经济性，以及环保方面均有明显的改善，是一个相对较优的方案。

图4  工程施工阶段现场图