抗滑桩与锚索在滑坡治理中的应用及比较
郭春阳
内容摘要：以高速公路施工引起的工程滑坡为例，先通过地质情况及路基稳定性计算对滑坡进行判断，并介绍了滑坡治理采用的抗滑桩和锚索两种方案，最后进行比选确定工程措施。 关键词：路基稳定性 抗滑桩 锚索 剩余滑坡推力 0 前言
吉林省“十一五”重点建设项目，吉林至延吉高速公路敦（化）延（吉）段是连接东部山区及珲春口岸的重要运输通道。敦延高速采用双向四车道，整体式路基宽度24.5m，设计速度80km/h，路线所经区域地形起伏较大，越岭处多为灌木与次生林，余均以旱田为主。路线基本所处第四系地层，地震烈度为Ⅵ度。
1 工程地质条件 1.1气象特征
此区域处于东北东部山地湿润季冻区。年平均降水量为504mm，降雪为10月中旬至次年4月，历年最大冻深
2m。全年最高气温37.6℃，最低气温36.5℃。历年最大积雪58cm。
1.2水文地质条件
该区域冲沟发育，雨季沟内有少量水流，冬季干枯无水。另外本段路基附近有3处泉水出露，水量较大。 该区域地质主要为中生界白垩系大砬子组底层，主要岩性为泥岩，泥岩砂岩互层状产出。上覆第四系地层，主要为粘土、碎石土及粘土夹碎石。
2 滑坡特征及现状 2.1滑坡特征
敦延高速第七设计段K110+142～K110+156.8填方路基左幅路面出现裂缝。经地质勘察，路基裂缝段为山腰缓坡处，坡度约为5～15度，植被为旱田及杂草。该段为填方路基，填高1.5～8m，路基裂缝位于填方由低变高的左幅过渡段内，，长约19.5m，存在明显的5个拐点，裂缝宽0.5～2.0cm。自12月初发现以来呈继续发展趋势，右侧（较低一侧）坡脚有鼓胀趋势。
2.2滑坡成因
本段路基位于延吉易滑地区，此区域为原始坡体蠕滑，在路基填土等荷载作用下加剧，沿滑动面移动造成上方路面裂缝。根据对裂缝观测，滑坡方向顺地形朝向南，与路线走向基本垂直，需对K110+140～K110+230段原始坡体蠕滑情况进行抗滑设计。
3 分析计算
首先对该段路基稳定性的分析，初步确定最不利滑动面位于低液限粘土和全风化泥岩砂岩互层交接面处。
3.1 最不利滑动面的确定。
经试算选取K110+150和K110+200两处断面为最不利断面进行详细分析。
首先确定路基填土后考虑汽车荷载作用的等待路基宽度和厚度，路基横向均布6列车，并将车辆荷载进行横向折减后换算为土柱，土柱高h=0.26m。将换算后土体连同路基填土划分成竖直土条，并按顺序编号1-10（见图1）。
61.34°45.04°32.76°22.28°12.55°3.17°6.12°25.49°15.57°34.89°a）图1b）
路堤和地基的整体稳定性采用有效应力法进行计算，安全系数不应小于1.20，ci=14.1kPa φi=14.5°r=20kN/m ，
简化Bishop式：K=(W -u l cosa ) tanφi +c l cos a )/miiiiiiiaiWi sin ai式中：m =tanφi sin a /Kcos a +iiai
分别按费伦纽斯法、泰勒法一及泰勒法二三种方法确定相应的最不利滑动面圆心，计算相应的稳定系数，然后确定最不利圆弧滑动面。
(1)、选取K110+150横断面，根据费伦纽斯法(4.5H法)，得到最危险圆弧圆心位置为o1（见图2）。
408.172%1.:150408.41408.412@4.76408.1735°1:1.50403.6426°9.518.20397.1036.90钻孔1K110+150Ht=3.65 Wz=12.25 Wy=12.25 At=113.46 Aw=0.00图2费伦纽斯法钻孔836.408.20
(2)、根据泰勒法一，得到最危险圆弧圆心位置为o２。（图略）
(3)、根据泰勒法二，得到最危险圆弧圆心位置为o３。（图略）
根据上述三种方法分别试算，结果相近，费伦纽斯法计算结果偏于安全，故取用费伦纽斯法计算结果控制设计。
3.2 计算剩余滑坡推力
根据上述计算取得的最不利滑动面，按条分法对其进行稳定性分析，计算出剩余滑坡推力。
E = K ∑Gli sin ai -tanφ（∑Gli cos ai +∑G2j cos aj ）-C（∑li +∑lj ）-G2j sinaj
下滑力计算表ai土条编号KcφrrwΩweni(°) 123456合计：aj土条编号KcφrrwΩweni(°) 789合计：E(kN/m)14.114.114.114.53514.53514.53520202010101016.81012.3004.9501.1211.1211.1210.5290.5290.5294.7014.0323.77(kN/m) 892.40638.80361.801893.00354.689(m) 4.024.134.3812.53(kN/m) 80.41170.64156.38407.43(kN/m) 207.54143.8179.06430.411.21.21.21.21.21.214.114.114.114.114.114.114.53514.53514.53514.53514.53514.5352020202020201010101010100.0000.0006.82014.04017.87018.7001.1211.1211.1211.1211.1211.1210.5290.5290.5290.5290.5290.52963.2046.6034.1323.7613.844.51(kN/m) 393.20843.801108.201275.401267.201106.205994.00G2j(m) 8.925.814.844.374.124.0232.08lj(kN/m) 421.16735.70770.43652.55390.89113.723084.45G2jsin aj+rwΩwnisin ai(kN/m) 45.96150.32228.48283.39294.50260.271262.92tanφG2jcos aj-tanφrwΩwnicos aiG1iliKG1isin ai+KrwΩwnisin aitanφG1icos ai-tanφrwΩwnicos ai
根据上表计算，土体剩余滑坡推力En =354.689kN/m。
4 工程处理方案
根据上述计算，结合国内既有经验，拟采用路基右侧坡脚处设置抗滑桩方案和框架锚索方案分别设计。
4.1 滑桩方案：
拟定桩径D＝2.0m，间距4.0m。
取不利断面桩号K110+150处断面（见图3），抗滑桩平面位置（见图6），分析桩前受土块1、2、3、4、5、6、7作用的主动土压力，受土条8、9、10作用的被动土压力，现有安全系数K=1.20，ci=14.1kPa φi=14.5°r=20kN/m ，由于7、8、9、10为阻滑块计算中加入安全系数K'，令K'=0.8；根据公式：
E = K∑G sin a -tanφ（∑G cos a +∑G cos a ）-C（∑l +∑l ）-K'G sina 1i2i4jij3j n ;式中：G =G +r iwΩw1i1G =G -r n ;iwΩw1i2G =G +r n ;iwΩw2j3G =G -r niwΩw2j4
根据抗滑桩前后滑体厚度，由上述计算方法计算得到滑坡推力En =1031.302kN/m ，桩前剩余抗滑力
En’=686.696kN/m 。
K110+150抗滑桩布置横断面图12.2512.2512.352.007.41K110+150Ht=3.65 Wz=12.25 Wy=12.25 At=113.46 Aw=0.00钻孔1图3D=2.0m抗滑桩间距4.0m钻孔87.0010.39
另外，取不利断面桩号K110+200处断面进行对比，分析桩前受土块1、2、3、4、5、6、7作用的主动土压力，受土条8、9、10作用的被动土压力，现有安全系数K=1.20，ci=14.1kPa φi=14.5°r=20kN/m ，由于7、8、9、10为阻滑块计算中加入安全系数K'，令K'=0.8；按上式重新计算：
根据抗滑桩前后滑体厚度，计算得到滑坡推力E =430.989kN/m ，桩前剩余抗滑力E =242.132kN/m 。
通过K110+150和K110+200两处断面计算结果对比，得知+150断面结果控制设计。根据残余抗滑力E值，按拟定桩基尺寸和地质资料，对桩基抗弯、抗剪及桩长进行计算。
经计算:桩身配筋面积A=197cm2;试算桩长L＝9.5m。（按桥梁规范公式计算，计算过程略） 由此可见，拟定桩身截面及间距满足受力要求。
故此设计采用：桩身配筋64Φ32，配筋面积A=197cm;桩长L=10.5m。
图4抗滑桩位置平面图2
裂缝24×4m抗滑桩抗滑桩位置立面图敦化延吉土路肩边缘线410.121408.171406.221404.332地面线抗滑桩岩土交界面
4.2锚索方案：
拟定锚索的孔径D=18cm，锚索采用6ΦS15.2mm预应力钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，锚索垂直与路基，并与水平方向成30°角桩径D＝2.0m，间距4.0m。
根据费伦纽斯法得到的最不利滑动面(见图5)，按条分法得到的土条计算滑坡推力E = 619.43kN/m 。（计算方法同前）
