于 虹

貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550081

貴州地處山區(qū)，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是在雨季，經(jīng)常發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。一旦發(fā)生滑坡，不僅會(huì)造成交通中斷，影響道路的正常運(yùn)行，而且如果滑坡較大，還會(huì)堵塞河道、摧毀建筑，對(duì)山區(qū)建設(shè)和交通設(shè)施都具有極大危害。而抗滑樁的出現(xiàn)，在治理滑坡方面是一大進(jìn)步，與其他的支檔結(jié)構(gòu)相比，它圬工數(shù)量少、施工破壞小、施工安全、布置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，加之受力結(jié)構(gòu)合理，可以抵抗巨大的滑坡推力，是目前滑坡治理的主要手段。而經(jīng)過(guò)了多年的理論研究和工程實(shí)踐，國(guó)內(nèi)的滑坡治理工作在各個(gè)方面已經(jīng)取得了不小的成就，但在巖層較弱或土層多種地質(zhì)情況交叉的地區(qū)，傳統(tǒng)的抗滑樁樁身結(jié)構(gòu)仍存在許多問(wèn)題和局限，為此，在治理滑坡方面，從單樁向支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)展，如雙排抗滑樁、門架式雙排抗滑樁等，通過(guò)連系梁等連接構(gòu)件發(fā)揮結(jié)構(gòu)的空間整體效應(yīng)，具有結(jié)構(gòu)整體剛度大，支護(hù)強(qiáng)度高，樁頂位移小等一系列優(yōu)勢(shì)的門架式雙排樁抗滑樁支檔體系越來(lái)越受到工程人員的青睞，目前廣泛運(yùn)用于大型滑坡治理工程。

1 門架式雙排樁

門架式雙排樁是指在地基中設(shè)置前、后兩排鋼筋混凝土樁，并在樁頂部分通過(guò)剛性梁把前、后兩排樁聯(lián)結(jié)起來(lái)，形成一種“門”字形的空間結(jié)構(gòu)，因其外形與傳統(tǒng)的門框較為相似，所以稱為門架式雙排樁。

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是在單排懸臂樁的基礎(chǔ)上后移了部分樁，使之形成一種較為穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)體系。而門架式雙排樁內(nèi)部沒(méi)有錨桿支撐，它是在雙排樁的基礎(chǔ)上，通過(guò)在樁頂設(shè)置剛性連系梁，使得前、后排樁形成一個(gè)空間整體結(jié)構(gòu)，通過(guò)樁與土之間的相互作用，充分發(fā)揮空間組合效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，進(jìn)而提高抗滑性能。同時(shí)，它能夠保持坡體的穩(wěn)定，防止樁身產(chǎn)生過(guò)大的變形或位移，滿足施工要求的同時(shí)也保證相鄰環(huán)境的安全。由于門架式雙排抗滑樁具有樁身位移小、結(jié)構(gòu)安全、施工方便、工期短、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，目前已被越來(lái)越多的工程采用。

門架式雙排樁的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：

（1）前排樁的作用是分擔(dān)土壓力，后排樁的作用是支擋和拉錨；前后排樁共同形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)承受土壓力；

（2）充分利用“土拱效應(yīng)”（樁-土之間的共同作用），從而改變土體的側(cè)壓力分布，進(jìn)而增強(qiáng)支擋的效果；

（3）作為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)外荷載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)樁身的內(nèi)力，不斷適應(yīng)外部受力環(huán)境的改變，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體剛度；與普通的抗滑樁相比，除了整體剛度大、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)外，還有施工簡(jiǎn)便，后續(xù)工作平臺(tái)較大，建設(shè)速度快、省錢省力等特點(diǎn)。

2 門型剛構(gòu)（樁拱體系）在實(shí)際工程中的應(yīng)用

門型剛構(gòu)（樁拱體系）組合結(jié)構(gòu)體系是在雙排樁基礎(chǔ)上提出的一種新型支擋結(jié)構(gòu)體系，是由門型剛構(gòu)、拱墻、口字墩組成一種空間組合支護(hù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。

圖1 門型剛構(gòu)支護(hù)設(shè)計(jì)效果圖

相對(duì)于傳統(tǒng)門架式雙排樁結(jié)構(gòu)而言，其主要變化主要有兩點(diǎn)：

（1）在樁間形成實(shí)體拱替代樁間“應(yīng)力拱”，根據(jù)相關(guān)研究資料，抗滑樁樁間形成“應(yīng)力拱”的樁間距存在某一取值范圍，超出這一范圍后樁間“應(yīng)力拱”將不再出現(xiàn)， 而實(shí)體拱的存在只取決于拱的結(jié)構(gòu)受力情況。

（2）在依賴于“土拱效應(yīng)”的傳統(tǒng)門架式雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，樁間“應(yīng)力拱”承擔(dān)著將樁間土壓力（或滑坡推力）轉(zhuǎn)移到樁體上的作用，但相關(guān)研究證明，樁間形成的“土拱”只是把大部分土壓力轉(zhuǎn)移到樁體上，土體仍然需承擔(dān)殘留的一小部分土壓力。土體分擔(dān)滑坡推力的大小又和樁間距與樁徑比S/d相關(guān)，隨著樁徑比（S/d）的增大，土體分擔(dān)的滑坡推力也相應(yīng)增大，一旦樁徑比（S/d）超過(guò)某一數(shù)值（臨界值），坡體在土體分擔(dān)滑坡推力的作用下就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，抗滑樁也將失效，而實(shí)體拱將不會(huì)出現(xiàn)上述情況。

將連續(xù)的門型剛構(gòu)（樁拱體系）分段，每段門型剛構(gòu)（樁拱體系）兩端設(shè)立大剛度的口字墩，用于消解由分段中間門型剛構(gòu)傳來(lái)的側(cè)向水平力，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的橫向穩(wěn)定性。

門型剛構(gòu)（樁拱體系）非常適用于由二元巖土體組成的邊坡或基坑的支護(hù)。在門型剛構(gòu)（樁拱體系）支護(hù)結(jié)構(gòu)中，上部拱墻負(fù)責(zé)松散填土或強(qiáng)風(fēng)化巖體的支檔，將土體壓力通過(guò)樁間拱墻完全傳遞給樁體；下部與巖體直接接觸的排樁承擔(dān)不穩(wěn)定巖體的剩余下滑力，并通過(guò)門型剛構(gòu)組成的空間結(jié)構(gòu)來(lái)共同抵抗樁后荷載作用。

門型剛構(gòu)（樁拱體系）作為一種組合式的空間支護(hù)體系，具有明確的結(jié)構(gòu)傳力路徑，其各個(gè)組成部分之間的剛度配比可通過(guò)力學(xué)計(jì)算進(jìn)行最大限度的精確控制，實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)。受力形式見(jiàn)圖2。

圖2 門型剛構(gòu)（樁拱體系）傳力路徑

在門型剛構(gòu)（樁拱體系）組合結(jié)構(gòu)中，拱墻把樁后巖土體推力分解成水平、豎向分力交給兩側(cè)樁體，由于結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，則各個(gè)拱墻傳來(lái)的水平分力會(huì)相互抵消，只剩（每個(gè)分段）兩側(cè)的最后一個(gè)水平分力傳遞給口字墩，而垂直支護(hù)面的豎向分力（以拱墻的視角來(lái)看）則通過(guò)拱腳的樁體傳遞給整個(gè)門型剛構(gòu)承擔(dān)，最終將其傳遞給抗滑樁錨固段巖體；另一方面，由樁體直接承擔(dān)的巖石推力則直接交給整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)，并最終傳遞至抗滑樁錨固段巖體。

根據(jù)上述門型剛構(gòu)（樁拱體系）支護(hù)結(jié)構(gòu)傳力路徑分析可知，由于樁后實(shí)體拱墻的存在，一方面可在結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)取更大或更小的樁間距，改善門架式雙排樁固有樁間距取值區(qū)間的限制；另一方面可通過(guò)對(duì)拱墻結(jié)構(gòu)尺寸的合理選擇來(lái)最大限度消減支護(hù)結(jié)構(gòu)需要直接承受的荷載，對(duì)整個(gè)支護(hù)組合結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理的剛度配比優(yōu)化，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)語(yǔ)

抗滑樁作為一種在滑坡治理及基坑邊坡等工程中的重要手段，一直以來(lái)都保持著強(qiáng)大的生命力，本次研究提出的一種全新支護(hù)結(jié)構(gòu)體系—門型剛構(gòu)（樁拱體系），脫胎于門架式雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，在繼承了其已有的結(jié)構(gòu)特性的同時(shí)又完美的解決了具有二元巖土體特性的滑坡（或邊坡）治理工程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題。可以說(shuō)，門型剛構(gòu)（樁拱體系）在巖土工程治理中必將會(huì)有出色的表現(xiàn)，是一種優(yōu)秀的新型結(jié)構(gòu)體系。