一、概述

抗滑樁是將樁插入滑面以下的穩(wěn)固地層內(nèi)，利用穩(wěn)定地層巖土的錨固作用以平衡滑坡推力，從而穩(wěn)定滑坡的一種結(jié)構(gòu)物。除邊坡加固及滑坡治理工程外，抗滑樁還可用于橋臺、隧道等加固工程。

抗滑樁具有以下優(yōu)點：

(1) 抗滑能力強，支擋效果好；

(2) 對滑體穩(wěn)定性擾動小，施工安全；

(3) 設(shè)樁位置靈活；

(4) 能及時增加滑體抗滑力，確?；w的穩(wěn)定；

(5) 預(yù)防滑坡可先做樁后開挖，防止滑坡發(fā)生；

(6) 樁坑可作為勘探井，驗證滑面位置和滑動方向，以便調(diào)整設(shè)計，使其更符合工程實際。

二、抗滑樁類型

實際工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)滑坡類型及規(guī)模、地質(zhì)條件、滑床巖土性質(zhì)、施工條件和工期要求等因素具體選擇適宜的樁型。

三、抗滑樁破壞形式

總體而言，抗滑樁破壞形式主要包括：

(1) 抗滑樁間距過大、滑體含水量高并呈流塑狀，滑動土體從樁間擠出；

(2) 抗滑樁抗剪能力不足，樁身在滑面處被剪斷；

(3) 抗滑樁抗彎能力不足，樁身在最大彎矩處被拉斷；

(4) 抗滑樁錨固深度及錨固力不足，樁被推倒；

(5)抗滑樁樁前滑面以下巖土體軟弱，抗力不足，產(chǎn)生較大塑性變形，使樁體位移過大而超過允許范圍；

(6)抗滑樁超出滑面的高度不足或樁位選擇不合理，樁雖有足夠強度，但滑坡從樁頂以上剪出。

對于流塑性地層，滑體介質(zhì)與抗滑樁的摩阻力低，土體易從樁間擠出。此時，可在樁間設(shè)置連接板或聯(lián)系梁，或采用小間距、小截面的抗滑樁，因流塑體的自穩(wěn)性差，當(dāng)?shù)叵滤S富時，開挖截面過大的抗滑樁易造成坍塌，對處于滑移狀態(tài)的邊坡，還可能會加速邊坡的滑移速度，甚至造成邊坡失穩(wěn)。

四、抗滑樁設(shè)計

01基本要求

抗滑樁是一種被動抗滑結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)邊坡產(chǎn)生一定的變形后，才能充分發(fā)揮作用。因此，抗滑樁宜用于潛在滑面明確、對變形控制要求不高的土質(zhì)邊坡、土石混合邊坡和碎裂狀、散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡。

抗滑樁宜布置在滑體下部且滑面較平緩的地段；當(dāng)滑面長、滑坡推力大時，可與其它加固措施配合使用，或可沿滑動方向布置多排抗滑樁，多排抗滑樁宜按梅花型布置。此排水板制造廠家外，抗滑樁設(shè)計還應(yīng)滿足以下要求：

✔通過樁的作用可將滑坡推力滑坡的剩余抗滑力傳遞到滑面以下穩(wěn)定地層中，使滑體邊坡安全系數(shù)達到規(guī)定值。保證滑體不越過樁頂，不從樁間擠出。

✔樁身有足夠的穩(wěn)定性。樁的截面、間距及埋深適當(dāng)，錨固段的橫向應(yīng)力在容許值內(nèi)。

✔樁身有足夠的強度。鋼筋配置合理，能夠滿足截面內(nèi)力要求。

✔保證安全，施工方便，經(jīng)濟合理。

02設(shè)計流程

1)研究滑坡原因、性質(zhì)、范圍、厚度，分析滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)、發(fā)展趨勢；

2)根據(jù)滑坡地質(zhì)剖面及滑面處巖土體的抗剪強度指標(biāo)，計算滑坡推力；

3)根據(jù)地形、地質(zhì)及施工條件等確定設(shè)樁位置及范圍；

4)根據(jù)滑坡推力大小、地形及地層性質(zhì)，擬定樁長、錨固深度、樁截面尺寸及樁間距；

5) 確定樁的計算寬度，并根據(jù)滑體的地層性質(zhì)，選定地基系數(shù)；

6)根據(jù)選定的地基系數(shù)及樁的截面形式、尺寸，計算樁的變形系數(shù)及其計算深度，據(jù)此判斷是否按剛性樁或彈性樁進行設(shè)計；

7) 根據(jù)樁底的邊界條件采用相應(yīng)的公式計算樁身各截面的變位、內(nèi)力及樁側(cè)應(yīng)力(樁周巖土抗力)等，并計算最大剪力、彎矩及其位置；

8)校核地基強度，若樁身作用于地基的彈性應(yīng)力(橫向壓應(yīng)力)超過地層容許值或小于容許值過多時，則應(yīng)調(diào)整樁的埋深、截面尺寸或間距，重新計算，直至達到相關(guān)要求；

9) 根據(jù)計算結(jié)果，繪制樁身的剪力圖和彎矩圖；

10) 對于鋼筋混凝土樁，根據(jù)上述計算結(jié)果進行配筋設(shè)計。

03作用力系

作用于抗滑樁的外力主要包括滑坡推力、樁前滑體抗力(滑面以上樁前滑體對樁的抗力)、錨固段地層抗力(滑面以下地層對樁的抗力)、樁側(cè)摩阻力和黏著力以及樁底反力等，其均為分布力。

04滑坡推力

作用于抗滑樁上的滑坡推力，與滑坡性質(zhì)、滑體厚度、滑面形狀以及樁的位置、間距等因素相關(guān)。一般先用工程地質(zhì)法的各種手段，對滑坡穩(wěn)定性進行分析，然后輔以力學(xué)計算。由于樁間土拱對滑坡推力的影響機理尚不清晰，通常假定每根樁所承受的滑坡推力等于樁距(相鄰兩根樁中心的距離)范圍之內(nèi)的滑坡推力。剩余下滑力的計算有兩種模式，分別通過加大下滑力、折減抗滑力進行計算。

1) 計算基本假定

①在沿滑動主塑料防護防排水板軸方向的地質(zhì)縱斷面圖上，按滑面的產(chǎn)狀和巖土性質(zhì)劃分為若干鉛直條塊，由后向前計算各條塊分界面上的剩余下滑力即是該部位的滑坡推力；

②每段滑體的下滑力方向與其所在條塊的滑面平行；

③橫向按單位寬度計算，不考慮兩側(cè)的摩擦阻力；

④視滑體為連續(xù)而無壓縮的介質(zhì)，由后向前傳遞下滑力并作整體滑動，不考慮滑體內(nèi)部的局部應(yīng)力作用。

2) 滑體上的作用力

第i 個條塊滑體上的作用力可分為基本力系和特殊力系兩類。

基本力系包括滑體自重Wi、上一條塊傳遞來的剩余下滑力Ei-1、下一條塊產(chǎn)生的支撐力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti；

特殊作用力系只有在可能出現(xiàn)的情況下，才列入計算，其主要包括作用在條塊上的外部荷載Pi、動水壓力Di (滑體飽水或其下部飽水且與滑帶水相連通時考慮)、滑床上產(chǎn)生的浮托力Si、滑頭水系有壓力水頭時的浮托力Si’ 及地震力Esi等。

3) 各作用力的計算

4) 通過加大下滑力計算

5) 通過折減抗滑力計算(推薦)

05滑坡推力計算

計算滑坡推力時，首先根據(jù)試驗資料、經(jīng)驗數(shù)據(jù)等進行綜合分析，擬定各條塊滑面的ci、φi值，或整個滑面的平均c、φ值，令F=1，依次計算各條塊的剩余下滑力，并要求滑坡前緣出口的剩余下滑力等于或趨近于零。若不為零，則需調(diào)整c、φ值，重復(fù)計算，直至等于或趨近于零為止，即反算求得c、φ值，如曲線a，進而綜合確定滑面(帶)的強度指標(biāo)。

其次，根據(jù)工程要求，選定安全系數(shù)F，再重新計算各條塊的剩余下滑力，即為設(shè)計下滑力，如曲線b。滑坡前緣出口處的最終不平衡下滑力 ，其為抗滑樁設(shè)計的主要依據(jù)之一。最后，根據(jù)選定的樁位、樁間距，計算作用在每根樁上的滑坡推力。

06滑坡推力分布形式

滑坡推力分布及其作用點位置，與滑坡類型、部位、地層性質(zhì)、變形狀況及地基系數(shù)等因素有關(guān)。當(dāng)滑體沿斷面高度均勻向下變形、地基系數(shù)為常數(shù)時，推力呈矩形分布；當(dāng)?shù)鼗禂?shù)沿斷面高度呈線性變化時，則推力呈三角形分布；當(dāng)?shù)鼗禂?shù)在頂部呈線性變化、底部為常數(shù)時，則推力呈梯形分布。

當(dāng)滑坡為堆積層、破碎巖層時，下滑力自上而下呈三角形分布，由于滑體與滑床間存在摩擦，其下滑力有所減小，因而整個分布圖形接近于拋物線形。一般而言，若滑體變形是均勻向下蠕滑，當(dāng)滑體是一種黏聚力較大的地層(如黏土、土夾石等)，其推力分布圖形可近似按矩形考慮；若滑體是一種以內(nèi)摩擦角為主要抗剪特性的堆積體，其推力分布圖形可近似按三角形考慮，甚至按二次曲線考慮；介于此兩者間的情況，可假定為梯形。實際工程中，一般根據(jù)具體情況采用三角形、梯形或矩形分布。

07樁周巖土抗力

設(shè)置抗滑樁后，當(dāng)抗滑樁受到滑坡推力作用產(chǎn)生變形時，一部分滑坡推力傳遞地基軟怎么處理到樁前滑體(滑面以上工程地基處理問題)，另一部分通過樁體傳遞到錨固段地層(滑面以下)。抗滑樁周圍巖土體對抗滑樁的抗力作用稱為樁周巖土抗力，其中滑面以上的稱為樁前滑體抗力，或受荷段地層抗力；滑面以下的為錨固段地層抗力。

① 地基系數(shù)為常數(shù)(即K法)的假定，適用于較完整巖層和硬黏土；

② 地基系數(shù)與深度成正比例增加(即m法)的假定，適用于硬塑至半堅硬的砂黏土、碎石類土或風(fēng)化破碎的巖層。

2) 彈性抗力

在彈性限度內(nèi)，與變位成正比的樁周巖土抗力稱為彈性抗力，根據(jù)彈性理論，由地基系數(shù)計算樁周巖土作用于樁身的彈性抗力值及其分布。假定地層為彈性介質(zhì)，樁為彈性構(gòu)件，作用于樁側(cè)任一點y處的彈性抗力

3) 樁前滑體抗力樁前滑體抗力與滑坡性質(zhì)、樁前滑體規(guī)模等因素相關(guān)。試驗表明，樁前滑體體積愈大，抗剪強度愈高，滑面愈平緩、粗糙，樁前滑體抗力愈大，反之愈小。此外，還與是否存在多層滑面有關(guān)。當(dāng)抗滑樁在滑坡推力作用下產(chǎn)生變形，滑面以上樁前滑體抗力小于樁體所提供的極限抗力時，樁前滑體將產(chǎn)生隆起破壞，或沿樁前滑體中某一薄弱面產(chǎn)生剪切破壞。

樁前滑體抗力可由極限平衡時滑坡推力曲線、樁前被動巖土壓力或樁前滑體的彈性抗力(樁前剩余抗滑力)確定，設(shè)計時選用較小值。

①根據(jù)滑坡推力曲線確定樁前滑體抗力時，假定滑坡處于極限平衡狀態(tài)，滑面以上的c、φ值根據(jù)反算法確定時，抗滑樁需要承受的推力(樁上設(shè)計荷載)為T=E-P 。

②以樁前被動土壓力作為樁前滑體抗力時，可按朗肯被動土壓力公式計算。

③采用地基系數(shù)法時，將滑面以上樁身所受的滑坡推力作為已知設(shè)計荷載，然后根據(jù)滑面上下地層的地基系數(shù)，把整根樁視為彈性地基梁進行計算，不考慮滑面存在的影響。

應(yīng)特別注意，若樁前滑體將被挖掉或可能滑動，則不存在樁前滑體抗力，此時應(yīng)將滑坡推力直接作為樁上設(shè)計荷載。

樁前滑體抗力的分布圖形基本呈拋物線，抗力的最大值出現(xiàn)在滑體中部，靠近滑面的應(yīng)力較小。當(dāng)滑體為黏性土?xí)r，由于黏聚力影響，頂端抗力較滑體為松散介質(zhì)時大，合力重心也較高。在工程設(shè)計中，樁前滑體抗力一般采用與滑坡推力相同的應(yīng)力分布形式，也可采用拋物線分布形式。當(dāng)采用拋物線分布時，可將抗力圖形簡化為一個三角形和一個倒梯形。

4) 錨固段地層抗力

錨固段地層抗力分兩種情況：①抗滑樁錨固在完整巖層中，此時把滑面以下的地層當(dāng)作半無限的空間彈性體，抗滑樁處理為插入其中的一根桿件較為合適，因按空間彈性體計算較為復(fù)雜，故一般采用彈性力學(xué)中簡便的鏈桿法計算，滑面處的抗力圖形有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；②抗滑樁錨固在破碎巖層或堆積層中，此時可將地層視為彈性介質(zhì)，采用地基系數(shù)法較為合適，而滑面處抗力較小。

08抗滑樁設(shè)計要素

1) 樁的平面位置及其間距

抗滑樁的平面位置和間距，一般應(yīng)根據(jù)滑坡的地層性質(zhì)、推力大小、滑面坡度、滑體厚度和施工條件等因素綜合考慮確定。多數(shù)滑坡體上部滑面陡，張拉裂縫多，不易設(shè)樁且在此部位設(shè)樁并不能對潛在滑體的中下部發(fā)揮作用，故效果較差；中部滑面深，下滑力大，設(shè)樁的工程量大，施工較為困難；潛在滑體的下部，滑面較緩，下滑力較小或系抗滑地段，布設(shè)樁容易，且基本上能對整個潛在滑體起到抗滑作用，在工程實踐中，多將抗滑樁布設(shè)在該部位。

在平面上，樁通常為一排，布置方向應(yīng)與滑體滑動方向垂直或接近垂直。對于沿滑動方向很長的多級滑體或下滑力很大的滑體，設(shè)兩排或多排抗滑樁分級處治較為合理，也可采用抗滑樁和其它措施聯(lián)合處理。合理的樁距應(yīng)使樁間滑體具有足夠的穩(wěn)定性，在下滑力作用下，不致從樁間擠出。初步選定時，樁的中心距可為6~10m，且宜大于樁的橫截面短邊或直徑的2.5倍。

2) 樁的橫截面及其計算寬度

抗滑樁橫截面形狀對樁的抗滑作用有較大影響。當(dāng)滑體滑動方向明確時，可采用矩形截面，其長邊宜與滑動方向一致；當(dāng)滑體滑動方向難以準(zhǔn)確確定時，宜采用圓形截面?？够瑯兜慕孛娉叽鐟?yīng)根據(jù)單樁承受的滑坡推力大小、錨固段地層橫向容許承載力和樁間距等因素確定，且樁最小邊寬度不宜小于1.25m。初步選定時，矩形截面的短邊邊長可為1.5~3m，長邊邊長不宜小于短邊的1.5倍；圓形截面的直徑為1.5~5m。

3) 樁的錨固深度

樁的錨固深度與穩(wěn)定地層的強度、滑坡推力、樁體剛度、截面和間距、是否及如何考慮樁前滑體抗力等因素有關(guān)。錨固不宜過深，通常采用縮小樁距或調(diào)整樁體截面尺寸等方法，以減小錨固深度?？够瑯跺^固段應(yīng)錨固于潛在滑面以下的穩(wěn)定地層內(nèi)，且不應(yīng)產(chǎn)生新的深層滑動。初步選定時，錨固深度可為樁長的1/4~1/3，最終應(yīng)根據(jù)計算確定。

4) 樁底支承條件

抗滑樁的頂端一般為自由支承，而底端根據(jù)錨固程度不同，可分為自由支承、鉸支承、固定支承三種，工程上通常采用前兩種。

① 自由支承：在滑面以下樁的OB段，地層為土體、松軟破碎巖體；

② 鉸支承：當(dāng)樁底巖層完整時，并較OB段地層堅硬，但樁嵌入此層不深；

③固定支承：當(dāng)樁底巖層完整且極堅硬，樁嵌入該層較深。(不推薦)

5) 剛性樁與彈性樁

當(dāng)βh2≤1.0或αh2≤2.5時，抗滑樁屬剛性樁，否則屬彈性樁。錨固段地基系數(shù)為梯形分布時，可將樁分成若干小段，每小段內(nèi)采用常數(shù)分布近似計算。

09抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計

抗滑樁樁身按受彎構(gòu)件設(shè)計，當(dāng)無特殊要求時可不做變形、抗裂及撓度等驗算。樁身混凝土的強度等級宜為C30，樁身中的主筋宜采用HRB 400鋼，箍筋可采用HRB 335鋼或HRB 400鋼。

10抗滑樁內(nèi)力計算

國外通常采用線彈性地基系數(shù)法計算抗滑樁內(nèi)力，將滑面以上按懸臂樁考慮，并采用一般靜力學(xué)方法求解其內(nèi)力，而滑面以下采用有限差分法求解其內(nèi)力。國內(nèi)大多采用懸臂樁法和地基系數(shù)法。

懸臂樁法是最早提出的一種方法，具有簡單實用的優(yōu)點，其將滑面以上視為懸臂梁，滑面以下視為Winkler彈性地基梁，由于其對樁的實際受力狀況偏于安全的簡化，因而對樁的內(nèi)力計算結(jié)果是過于保守的；地基系數(shù)法把整根梁作為彈性地基梁來處理，通常認(rèn)為其較接近抗滑樁的實際受力狀況，根據(jù)地基系數(shù)的假定不同，上述方法又分為K法、m法等。

對于懸臂式抗滑樁、樁前滑體可能滑動的全埋式抗滑樁，通常采用懸臂樁法，對于一般的全埋式抗滑樁，上述兩種方法均可采用。《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(TB 10025)推薦使用懸臂樁法。

11地基強度校核

抗滑樁錨固深度的計算應(yīng)根據(jù)地基的橫向容許承載力確定。