张 荇

（黔西南公路建设养护有限公司,贵州 兴义 562400）

0 引言

抗滑桩具有安全系数高、加固效果好、边坡扰动小、布桩灵活等优势，在边坡加固施工中得到了大规模应用。但因设计缺陷，通常存在边坡加固不理想的情况[1-2]。为此，该文结合某公路工程实践，对丘陵地貌场区抗滑桩加固边坡影响因素进行研究，对提升抗滑桩加固效果、增强边坡稳定性具有重要作用。

1 工程概况

某公路项目地处丘陵地带，地势崎岖不平，落差较大，地面坡度达30°～50°，边坡安全等级较高，为一级边坡。地勘资料显示，该区域地震烈度为6 度，无须对地震状态下边坡稳定性实施校核，可忽略断裂构造影响。公路施工区域内地质状况复杂，自上而下依次为杂填土层、冲洪积层、残积层和泥盘系基岩层。道路施工涉及土层如表1 所示。

表1 岩土层分布及材料参数

2 边坡稳定性分析

该工程边坡稳定性分析采用不平衡推力法。首先假设边坡达到极限平衡状态时形成滑动面，并以此面为界限，将边坡划分为不同区块，在对其稳定性进行分析时，仅考虑每块静力作用，忽略力矩平衡，据此针对各区块建立极限平衡方程，并采用迭代计算方式获得边坡安全系数[3-4]。该工程边坡滑动面较多，通过不平衡推力法得出每一滑动面安全系数，其值均低于1.35，其中最小值为0.98，边坡极易失稳，亟须采取加固措施。

3 抗滑桩加固边坡影响因素

3.1 抗滑桩加固原理

抗滑桩适用范围较广，可用于浅层及深层滑坡加固处理，效果显著[5]。其加固原理是通过桩体贯穿滑坡体深入持力层，依托持力层嵌固作用抵挡滑坡体滑动力，提高边坡稳定性。位于滑动面上方的抗滑桩受桩后滑坡推力及桩前滑坡体抗力的共同作用，当二者相互抵消后剩余竖向力直接沿桩身传递至持力层中，利用抗滑桩摩阻力消除竖向下滑力，从而有效提升滑移面安全系数，如图1。

图1 抗滑桩受力示意图

该公路工程边坡安全系数低于1.35，稳定性较差，极易产生滑移风险，经综合研究决定采用矩形抗滑桩实施加固处理，以有效提升边坡安全系数。为获得最佳加固设计方案，保证边坡加固效果，运用单因素分析法，分别以抗滑桩长度、间距、截面尺寸及布设位置为分析因素，通过具体运算得出各因素对边坡安全系数的影响[6-7]。

3.2 抗滑桩长度对边坡稳定性的影响

结合抗滑桩加固原理，桩体应贯穿滑坡体并进入持力层一定深度，以有效确保嵌固端锚固力满足抗滑要求。因此，桩体长度直接决定桩端锚固深度，对边坡稳定具有关键作用[8]。为进一步探究桩长与边坡安全系数之间的关系，在保证桩体布设位置、间距d=4 m、截面尺寸2 m×2 m 相同的条件下，依次采取桩长为6.0 m、7.0 m、7.5 m、8.0 m、8.5 m、9.0 m、10.0 m 进行计算分析，求出各种桩长条件下边坡安全系数，具体结果如图2 所示。

图2 抗滑桩长度与边坡安全系数的关系

通过图2 能够看出：①边坡安全系数随桩长增加而增大，当其超出稳定安全系数Fst=1.35 后，其增幅显著降低；②当桩长L=6 m 时，Fs=0.99 ＜1.35，边坡稳定性较差，主要是由于桩体长度不足，无法深入滑移面，难以提供有效的抗滑力；③桩长L=8.5 m 时，Fs=1.39 ＞1.35，此时边坡稳定性较高，其根本原因在于抗滑桩长度增加，嵌固端穿透滑坡体深入持力层，具有足够的锚固力，显著提高边坡安全系数，符合标准要求；④当桩长L ＞8.5 m 时，随着桩长的不断增加，其边坡安全系数变化较小。充分表明：增加桩长能显著提升边坡稳定性，但当桩体嵌固深度大于有效锚固长度时，随着桩长的增大，边坡安全系数基本不再增加。

3.3 桩间距对边坡稳定性的影响

合适的桩间距能有效增强桩间土体抗剪强度，增强边坡安全系数。为探究桩间距对边坡安全系数的影响，在保证桩体布设位置、截面尺寸2 m×2 m 相同的条件下，依次采取桩间距为4 m、5 m、6 m、7 m、8 m、9 m、10 m 进行计算分析，求出各种间距条件下边坡安全系数，具体结果如图3 所示。

图3 抗滑桩间距与边坡安全系数的关系

通过图3 能够看出：①抗滑桩布设间距越大，边坡安全系数越小；②桩间距d=4 m 时，Fs=1.38 ＞1.35，边坡稳定性较高，主要是因为间距小，可形成土拱，增大土体抗剪强度，约束桩间土体滑移；③桩间距d=8 m 时，Fs=1.21 ＜1.35，此时边坡稳定性较差，其根本原因在于桩间距变大，桩间土抗剪强度显著降低，无法抵抗上部推力作用，从而使桩间土由两桩之间滑出，造成桩间土拱失效，使抗滑桩丧失抵挡功能，显著降低边坡安全系数[9]。由此可见，桩间距与桩间土强度对边坡安全系数具有重要影响，因此边坡加固方案设计时，应根据边坡具体状况及土性科学确定桩间距，以有效利用桩间土拱效应，提高边坡安全系数。

3.4 截面尺寸对边坡稳定性的影响

抗滑桩截面尺寸直接决定其抗滑性能，对边坡稳定性具有重要影响。因此，为研究二者之间的关系，在保证桩体位置、长度及截面宽度lx=2 m 相同的条件下，依次采取截面长度ly=2.2 m、2.4 m、2.6 m、2.8 m、3.0 m、3.2 m、3.4 m 进行计算分析，求出各截面尺寸下的边坡安全系数，具体结果如图4 所示。

图4 抗滑桩截面长度ly 与边坡安全系数的关系

通过图4 能够看出：①截面长度ly越大，边坡安全系数越高，增幅较小；②截面长度ly由2.4 m 增至3.4 m 时，边坡安全系数Fs由1.31 增至1.38，增速缓慢。由此可见，增大抗滑桩截面尺寸可提高边坡稳定性，但效果不明显，因此边坡加固设计时，应合理确定桩身截面尺寸，确保边坡加固经济性、合理性。

3.5 抗滑桩越顶或绕底破坏对边坡稳定性的影响

因滑坡体主、次滑动面上方抗滑桩长度不足，桩体上方坡体易形成次级滑坡，造成抗滑桩顶面产生破坏，具体破坏形式如图5 所示。同样，若桩体嵌固深度不足，滑动面会绕过桩体底部形成绕底破坏。

图5 滑坡越顶破坏示意图

结合以上分析，桩长大于8.5 m 时，边坡安全系数高于1.35，因此采用桩长9 m、间距5 m、截面尺寸2 m×3 m，对抗滑桩绕底和越顶破坏进行计算分析，具体结果如图6、图7 所示。

图6 滑坡绕底破坏稳定性计算结果

图7 滑坡越顶破坏稳定性计算结果

通过图6 和图7 能够看出：①当桩长为9 m、布设间距为5 m、截面尺寸为2 m×3 m 时，边坡安全系数高于1.35，符合标准要求，桩体不会产生绕底破坏；②抗滑桩顶部边坡安全系数为1.08～1.20，达不到标准要求，极易产生越顶破坏，应对其受力状态进行验算分析；③通过抗滑桩加固后，边坡内部应力进行重新分布，桩体加固区域稳定性显著增加，但桩顶位置边坡仍处于失稳状态，极易形成新的滑动面，从而产生越顶破坏[10]。

桩体布设位置对滑坡体越顶破坏具有重要影响，将抗滑桩布设于边坡阻滑段下部位置时，边坡稳定性计算结果如图8 所示。

图8 调整设桩位置后边坡稳定性计算结果

通过图8 能够看出：将抗滑桩布设于边坡阻滑段下部位置时，其桩顶边坡安全系数为1.35～2.0，通过不平衡推力法求得的安全系数为1.51，符合标准要求，边坡处于稳定状态。由此可知，科学布设抗滑桩位置能最大限度避免越顶破坏。

4 结论

综上所述，该文结合某公路工程实践，对抗滑桩加固边坡影响因素进行综合分析，结论如下：

（1）增加桩长能显著提升边坡稳定性，但当桩体嵌固深度大于有效锚固长度时，随着桩长的增大，边坡安全系数基本不再增加。

（2）桩间距越大，边坡安全系数越低，因此边坡加固方案设计时，应根据边坡具体状况及土性科学确定桩间距，以有效利用桩间土拱效应，提高边坡安全系数。

（3）增大抗滑桩截面尺寸可改善边坡稳定性，但效果不明显，因此边坡加固设计时，应合理确定桩身截面尺寸，确保边坡加固经济性、合理性。

（4）抗滑桩布设位置对滑坡体越顶破坏具有重要影响，将抗滑桩布设于边坡阻滑段下部位置时，能最大限度避免越顶破坏。