抗滑桩锚固段确定探讨

抗滑桩的锚固段确定对抗滑桩的整体稳定性具有直接的影响,与所要支挡的下滑力、地质条件、抗滑桩截面和间距、桩身结构内力、保护对象、工程改造程度等具有密切的关系。一般情况下,依据工程经验,对于普通抗滑桩锚固段的长度占全桩长的1/2左右,锚索桩(锚索拉力占整个锚索桩抗力的20%左右)的锚固段长度占全桩长的1/3左右。
对于抗滑桩的设置,一旦锚固段设置失误,将可能造成以下两个方面的问题:一是锚固段偏短,造成抗滑桩的转角偏大或造成桩桩体倾斜、倾倒,不利于工程的安全性;二是锚固段确定偏长,造成抗滑桩设置过于保守和材料的浪费,不利于工程的经济性。
某公路主要由中风化顺层灰岩构成,灰岩中有多层泥化夹层发育,自然坡面线约28°,坡体产状234°∠28°。坡体前部岸坡高陡,坡度约58°,坡面常有危岩落石或局部滑塌发生。高速大桥在岸坡前部与自然边坡呈正交通过,由于大桥桥墩施工平台的需要,对自然岸坡进行开挖,拟开挖高度约9.0m后形成宽约5m的施工平台,并考虑采用挂网喷砼对开挖边坡进行临时防护。
在临时边坡开挖至6.5m左右时,在距坡口线约40m的部位坡体发生开裂变形而形成工程滑坡。滑坡后壁高约2m,前缘开挖边坡出现掉块现象。基于此,考虑到工程施工时的临时边坡将来作为永久边坡使用,故结合桥梁施工的临时边坡与将来永久边坡的属性,技术人员依据对滑坡病害进行分析、计算后拟在滑坡前缘设置桩截面为1.8×2.6m,间距5m的抗滑桩进行永久的工程支挡加固。
抗滑桩锚固段长度设置时考虑了如下几个具体方面的问题:
1、现工程滑坡剪出口位于桩顶以下6.5m的部位,是本次抗滑桩设置的重要依据。由此控制的抗滑桩悬臂段长度为6.5m,在假设其下抗滑桩锚固段为半无限体时,根据计算拟设置的普通抗滑桩锚固段长为5.6m(m1)。
2、由于大桥平台需要,临时边坡将来仍需继续开挖形成9m的高度。因此,需对位于9m部位揭露的潜在滑面进行预加固,这是抗滑桩设置的另一重要依据。由此控制的抗滑桩悬臂段长度为9m,在假设其下抗滑桩锚固段为半无限体时,根据计算拟设置的普通抗滑桩锚固段长为7.6m(m2)。
3、由于抗滑桩的锚固需置于半无限岩土体中时方能成为有效锚固段,这在“半坡桩”的设置中是至关重要的一环。故一般情况下要求锚固段的起算为桩前水平距离不小于5~10m范围以下的部分,或规范要求为桩径3~5倍的桩径范围以下的部分。考虑到坡体虽主要由岩性较好的灰岩构成,但岩体中软弱夹层贯通,故半无限体要求宽度宜取大值,即取9m。这时,由此控制的抗滑桩悬臂段长度为15.6m,在假设其下抗滑桩锚固段为半无限体时,根据计算拟设置的普通抗滑桩锚固段长为13.1m(m3)。
需要说明的是,规范中没有对3~5倍的桩径中的桩径进行明确说明,而根据抗滑桩锚固段的受力特征来说,此处的桩径对矩形抗滑桩来说为垂直主滑方向的宽边,而非平行主滑方向的抗滑桩长边。当然,对于圆桩或正方形桩来说,就是桩的直径或边长。
综上,抗滑桩的锚固段m=MAX(m1,m2,m3)=13.1m。
但由于抗滑桩距离桥梁墩体的净间距为2.6m,抗滑桩在滑坡推力作用下的位移较大,将可能造成抗滑桩前部的桥梁桩体受到抗滑桩力的传递作用,这对于变形非常敏感的大桥来说是不允许的。曾经就发生过由于抗滑桩距桥梁或隧道结构物距离过近而导致桥梁或隧道开裂的问题。
此外,普通抗滑桩的锚固段长13.1m,整个抗滑桩长28.7m,工程的经济性较差。加之桩的悬臂较长,桩顶位移较大,不利于实现的滑坡的卸荷松弛控制。故此,采用在每根抗滑桩上设置三孔、每孔预应力为600KN/孔的锚索,形成主动受力系统的锚索抗滑桩。从而在有效减小抗滑桩对锚固段锚固力要求的前提下,有效减小抗滑桩锚固段长度(这也是为什么预应力锚索桩比普通抗滑桩一般节约1/3的原因),并对桩顶的转角(位移)实现良好的控制。
基于此,根据计算拟设置的预应力锚索抗滑桩的锚固段长为7.3m,取7.4m后,较普通抗滑桩的锚固段减小5.7m,减小约43.5%的锚固段工程量,抗滑桩的整体长度为23m,大幅降低了工程造价。

该方案经实施后,多年来坡体和桥梁一直保持稳定,显示抗滑桩支挡工程的设置是合理而有效的,有效实现了工程的安全性和经济性两个重要指标。

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