罗人滨 刘晓芳

（江西省地质局第三地质大队 江西九江 332000）

在开展山区工程的建设过程中，通常在地理位置、施工线路等方面的设置过程中经过高填方边坡，此类填方的高度非常大，无法达到自然放坡效果，相关人员必须选择适合的支护措施，以提供加固力量。原有的加筋土挡墙有着成本低廉、整个施工流程较为简便等优势，在岩土工程建设方面的应用十分广泛。加筋土技术在20世纪被研究出后，技术人员对该技术中的加筋机理展开了进一步的研究，并对加筋土结构予以完善，逐步拓宽了加筋土结构的应用范围，并建立了科学的数据及对影响因素相关的分析体系。

1 支护方式分析

随着当前岩土工程的建设规模越来越大，施工条件与环境有了不同程度的提高，单一支护方式或结构在支护要求方面很难达到相应的支护效果，无法满足施工及设计需求。基于此，联合支护方式受到相关人员的普遍关注，在联合作用下，结合实际施工情况，选取适合的支护方式，将此类支护方式的优势充分发挥出来，能够起到非常明显的加固作用。

较为常见的加固方式有加筋土挡墙与桩板墙两种支护方式及其联合支护技术。相关研究人员对加筋土挡墙及桩板墙支护进行了相关的研究工作，但在联合支护方面的研究较少。

近几年来，随着对支护技术的不断分析和深入了解，有研究人员发现，利用有限元强度折减法，能够对加筋土挡墙与抗滑桩形成的支护结构进行精准计算，通过这种方式，促使岩土工程能够达到较为稳定的结构安全性。在对支护结构展开受力分析的过程中，研究人员根据对各类计算参数的分析，可以得出各类影响因素，在对因素进行分层分析后，可以进一步优化支护方案。软件FLAC3D的使用能够为联合支护结构建立相应的数值分析模型，通过这种方式，对不同类型的面板建筑模式及土挡墙的墙面位移、桩身位移和桩身弯矩等方面的应力分布影响进行分析［1-2］。

2 工程案例

在某山区开展岩土工程建设，其施工场地具有一定的复杂性。人工形成填方边坡，高度为35m，因其填方高度较大，相关人员采取加筋土、桩板墙的联合支护方式，以起到相应的支护作用。在高填方边坡中，通常分为3 个级别，每个级别高度为8m，放坡比例为1∶1。在开展边坡土体加筋技术过程中，筋带装置采取纺土工布，其长度和垂直间距分别为15m和0.5m，筋带的抗拉强度是200kN/m。在边坡的下方增设桩板墙装置，桩板墙总体长度22m，其中，悬臂长11m，抗滑桩的截面尺寸为1.8m×2.4m，另外，桩间距4m。在桩板墙侧土体加筋方面，其筋带长和垂直间距分别为26m和0.5m，抗拉强度达200kN/m。

3 计算参数的设计

3.1 计算方法

在PLAXIS软件的应用期间，可以开展强度折减功能，其中，折减主要指促使坡体在实际抗剪强度方面设置指标c、φ 除以一个系数后成为Fs（折减系数），再将完成折减作用后的抗剪强度代替实际的土体强度，当土体强度达到临界平衡点时，其折减系数就是边坡安全系数。在PLAXIS软件的内部程序运行过程中，可形成相应的折减过程，并以此形成所有岩土体的折减计算，将土体抗剪的强度不断降低，最后得出边坡区域在最危险情况下的滑裂面，促使边坡稳定系数的精准度可以达到后续的施工需求［3］。

3.2 材料参数

结合实际工程来看，相关人员可以选择具有一定弹塑性的摩尔/库仑材料的模型，以此开展模拟过程，其中，有关岩土体的物理参数选取情况如表1所示。

表1 力学参数

3.3 土工格栅方面

筋带方面，采取土工格栅单元方式开展模拟进程，其中，土工格栅有着一定的轴向刚度，属于一种细长型结构，在压力方面的承受力较差，拉力承受水平较高，所以，土工格栅在单元构成关系方面类似线弹性单元。土工格栅中的材料性质为EA（弹性轴向刚度），在案例工程中，所采取的抗拉强度设置为200kN/m，若应变可达10%，此时为极限强度。

3.4 桩板墙方面

桩板墙通过PLAXIS软件中的板单元进行模拟，其中，板结构在材料性质中最为关键的参数是EI（抗弯刚度）和EA（轴向刚度），具体的抗滑桩各部分参数信息如表2所示，其中，桩的EI值与桩间距的比值可以转换为抗弯刚度。

表2 抗滑桩参数

4 边坡稳定性及安全系数分析

通常来看，边坡的安全系数与筋带的强度水平有着密切联系，若筋带的强度增加，其安全系数也会相应增大。筋带长度增加，安全系数增大［4］；但如果筋带的长度超出一定范围，安全系数不会产生变化。抗滑桩的长度与安全系数在一定增长范围内成正比，所以，在桩长的设计方面，需确保其合理性，并选择质量较好的填土类型。

4.1 稳定安全系数分析

经软件计算得出边坡的稳定安全系数是1.43，超出规范要求，代表边坡稳定性的需求可以达到。其中，边坡滑裂面的位置处于加筋土体边缘区域，若边坡发生破坏，则土体会沿着第一级的土挡墙底部区域滑出［5］。

4.2 土工格栅内力

在加筋土完成施工作业后，土工格栅的最大受力位置位于11m 处，该高度为即桩板墙的顶端。在桩板墙的位移和内力进行分析的过程中，桩板墙产生最大位移的区域为悬臂段的顶端部分，其位移最大值0.03m，在承受范围内；抗滑桩的最大剪力值是4114kN，最大弯矩是8442kN·m，最大内力值产生在桩体的11m处，应力集中区域。

4.3 影响因素分析

4.3.1 筋带的强度

筋带的强度水平能够对桩板墙的稳定性产生非常明显的影响，所以，在设计过程中，需对筋带的强度进行设计，并不断完善、优化设计方案。从当前的工程能够看出，现阶段常用土工布的强度通常选择200、150、100kN/m，不同类型筋带强度计算情况如表3所示。在筋带强度不断降低后，其边坡的安全系数会相应减小，并使得桩板墙的位移变化降低，同时促使剪力、弯矩数值增大。当筋带强度控制在100kN/m 时，桩板墙的剪力值仅比200kN/m 时增大0.8%，若弯矩增加0.4%，安全系数可达1.38，所以，土工布的类型选择100kN/m抗拉强度即可。

表3 筋带强度不同时的桩板墙信息参数分析

4.3.2 筋带长度

桩侧土体若增设了桩板墙作为支护装置，那么，桩侧土体则无须加筋，在未加筋情况下，边坡安全系数控制为1.38，与加筋情况下的安全系数相同。产生此类现象的主要原因是土体在第一级边坡的低端有所滑出，而桩侧的土体没有被破坏，所以，对桩侧土体进行加固作用与边坡安全系数没有直接关系。若桩板墙的位移没有变化，桩板墙的剪力、弯矩都增加了3%，筋带可以节省44%，所以，柱侧区域可不进行加筋处理。

当边坡被破坏时，其内部的土体会沿着加筋土（第一级）的底部区域滑出，该区域的挡墙筋带的内力通常较大，若长度没有进行优化，那么，第二、三级的筋带长度必须优化。筋带的长度若有所减小，那么，边坡的安全系数则会明显降低，桩板墙装置的位移没有变化，且桩板墙的剪力、弯矩值也会保持不变。在对筋带长度进行优化作用后，第一、二、三级挡墙的筋带长度分别为15m、14m、13m，此时，挡墙的稳定安全系数是1.37，满足要求［6］。

4.3.3 桩长

在桩长因素的影响分析方面，对筋带的长度进行优化后，减少桩长，其中，完成优化的挡墙筋长度分别为：第一级15m，第二级14m，第三级13m。在桩长变化基础上，对其受力情况进行计算，桩长在保持减小的情况下，边坡的稳定性有所降低，其安全系数也会相应下降，同时，桩板墙的位移保持不变，在桩板墙的剪力、弯矩值方面也有所减小。在桩长有所减小后，将悬臂段及埋入段的距离控制在9m 时，其边坡安全系数会降低到1.25，不满足安全规范需求。所以，桩长在悬臂段、嵌固段区域的取值为10m，桩体总长度为20m［7］。

4.3.4 土体性质分析

土体性质的差异会对边坡的稳定性及安全系数产生一定的影响。基于此，技术人员可设置两种不同类型的填土，分别为c、φ值，以此对边坡的安全系数及结构内力、位移等参数进行分析，并以此研究填土的变化情况。

不难看出，在c值不断增大的基础上，边坡的安全系数有着十分明显的提高（1.35～1.47），桩板墙的位移保持不变，剪力及弯矩稍有增加。而另一种土体φ 值可设置为30°，并逐渐增加到42°，结果显示：φ 值不断增大时，边坡的安全系数明显上升，且上升值较大（1.06～1.45），同时，桩板墙的位移保持稳定，剪力、弯矩有所增大。由此可知，土体性质的差异性在边坡稳定性方面的影响程度较大，一旦土体质量有所提高，其边坡的安全系数也会明显增长。所以，在此类岩土工程施工过程中，填土的质量必须得到保障，若高填方的边坡填土类型的选择较为有限，需以稳定性有限，对填土进行改善，施工人员可采取分层碾压的方式加强土体的质量［8］。

5 结语

总的来看，边坡的安全系数在一定范围内会与筋带强度成正比例增大变化，但筋带的长度若超出相应的范围，安全系数不会产生明显的增大作用，所以，施工期间需确保筋带的长度合理。影响边坡安全性与稳定性的因素还包括抗滑桩的长度，抗滑桩的长度也需控制在合理范围内，促使安全系数最大化。在土体性质方面，填土质量会对边坡的稳定性产生影响，此类工程需选择质量较高的填土类型。