游桂芳

（深圳道森工程設計有限公司，廣東 深圳 518000）

引言

路塹邊坡支護中抗滑樁支護的應用十分廣泛，對邊坡滑坡治理效果明顯[1-3]。隨著越來越多的高邊坡出現，雙排抗滑樁支護技術不斷應用到實際工程，工程技術也在不斷成熟[4-6]。

1 工程概況

某路塹高邊坡地處丘陵地區(qū)，巖土體主要以強風化碳質砂巖組成，坡高比為1∶1.2，邊坡斷面示意見圖1，模型具體巖體參數見表1。

圖1 邊坡斷面示意/m

表1 巖體參數

2 模型參數及分析工況

2.1 強度折減法

強度折減法是指對巖土體的抗剪強度進行不斷折減，使得邊坡剛好處于臨界破壞狀態(tài)時，此時巖土的實際抗剪強度與臨界破壞的抗剪強度之比為邊坡的安全系數[7]。通過不斷調整巖土體的黏聚力c及內摩擦角 ，將巖土體的強度參數折減Ftrial倍后得到新的強度參數（cnext及next）代入有限元中進行計算，反復計算直至邊坡失穩(wěn)，此時折減系數Ftrial即為邊坡的穩(wěn)定性系數。

2.2 土拱效應

樁間的土拱效應最初是由Terzaghi在活動門試驗中證實并命名的，其作用原理就是滑坡推力作用在土體介質的傳遞中，作用于抗滑樁，抗滑樁與周圍土體發(fā)生相對位移造成土體的應力重分布，作用于土拱上的壓力又傳遞給周邊土體。綜上所述，土拱效應即土體通過發(fā)揮自身強度來調整土體內部應力分布的力學現象[8]。

2.3 數值模型建立

利用Midas/GTS有限元軟件對邊坡開挖穩(wěn)定性進行數值分析，網格模型見圖2。

圖2 邊坡開挖及支護模型

采取的支護方式為抗滑樁支護，同時對邊坡開挖面進行噴射混凝土處理，混凝土支護參數見表2。

表2 支護參數

3 數值模擬結果分析

3.1 雙排樁排列方式對比分析

針對雙排抗滑樁排列方式的設置分析，通過控制變量的方式固定抗滑樁的長度及間距，長度選為20 m，間距中列間距選為4 m，排間距選取5 m，將雙排抗滑樁排列方式設置為交叉排列及并列排列兩種方案，具體設置方式示意見圖3。

圖3 抗滑樁布設方案

通過數值分析導出不同抗滑樁排列方式設置下邊坡的塑性變形見圖4。

圖4 抗滑樁位置對邊坡位移影響

導出雙排抗滑樁不同排列方式下邊坡塑性變形最大值及邊坡安全系數，見表3。

表3 抗滑樁位置對邊坡安全系數影響

從表3可以看到：（1）雙排抗滑樁交叉布設下邊坡的塑性變形最大值為3.46×10-2，相比并列雙排布設下邊坡塑性變形最大值4.91×10-2減小了1.45×10-2，交叉雙排布設對控制邊坡滑坡面的變形效果更好。（2）從邊坡安全系數上看，交叉雙排布設下邊坡安全系數為1.3，并列雙排布設下安全系數只有1.24。（3）從兩個角度分析可以得到，雙排抗滑樁支護時交叉雙排布設對邊坡支護的加固效果強于并列雙排布設方式。

3.2 雙排樁間距優(yōu)化分析

3.2.1 列間距

針對雙排抗滑樁列間距優(yōu)化分析，通過控制變量的方式固定抗滑樁布設方式及排間距，選取交叉布設，排間距取5 m，模擬四種抗滑樁列間距工況，工況分別為3 m、4 m、5 m、6 m，見圖5。

圖5 抗滑樁列間距方案

通過數值分析導出不同抗滑樁列間距下邊坡的塑性變形以及安全系數，繪制折線圖，見圖6、圖7。

圖6 邊坡塑性變形圖（列間距：6 m）

圖7 邊坡最大塑性變形及安全系數變化

從圖7可以看到：（1）隨著雙排抗滑樁的列間距的增大，邊坡的最大塑性變形值也不斷增大，且增大的趨勢進一步擴大，邊坡安全系數在不斷減小，且減小趨勢在不斷擴大。（2）隨著抗滑樁列間距的增大，邊坡的失穩(wěn)風險在進一步增高。列間距從3 m增大到 4 m的過程中，邊坡最大塑性變形值從3.28×10-2增大至3.46×10-2，邊坡安全系數從1.33減小至1.30，邊坡整體穩(wěn)定性依然較好，進一步擴大抗滑樁列間距失穩(wěn)風險迅速增大，因此，雙排抗滑樁列間距選4 m為最優(yōu)。

3.2.2 排間距

針對雙排抗滑樁排間距優(yōu)化分析，通過控制變量的方式固定抗滑樁布設方式及列間距，選取交叉布設，列間距取4 m，模擬四種抗滑樁排間距工況，工況分別為5.0 m、12.5 m、20.0 m、27.5 m，見圖8。

圖8 抗滑樁排間距方案/m

通過數值分析導出不同抗滑樁排間距下邊坡的塑性變形以及安全系數，繪制折線圖見圖9、圖10。

圖9 邊坡塑性變形圖（排間距：12.5 m）

從圖10可以看到，隨著雙排抗滑樁排間距的增大，邊坡的最大塑性變形值呈現先減小后增大的整體趨勢，而邊坡的安全系數則相反，為先增大后減（下小的趨勢；而且在排間距從5 m增大至20 m的過程中，邊坡最大塑性變形值的增大幅度以及邊坡安全系數的減小幅度不斷增大，而排間距再增大至27.5 m后邊坡整體穩(wěn)定性有所降低。因此，適當增大雙排抗滑樁的排間距有利于邊坡穩(wěn)定性，但并不代表抗滑樁排間距越大越好，依據邊坡變形以及安全系數角度，雙排抗滑樁排間距選20 m最優(yōu)。

圖10 邊坡最大塑性變形及安全系數變化

4 結語

（1）雙排抗滑樁支護時，交叉雙排布設對邊坡支護的加固效果強于并列雙排布設方式。（2）隨著雙排抗滑樁的列間距增大，邊坡最大塑性變形值不斷增大，但邊坡安全系數整體變化趨勢則相反，因此，從邊坡變形及整體穩(wěn)定性角度考慮，雙排抗滑樁列間距選4 m最優(yōu)。（3）隨著雙排抗滑樁的排間距增大，邊坡最大塑性變形值呈現先減小后增大的趨勢，而邊坡的安全系數則相反。因此，適當增大雙排抗滑樁的排間距有利于邊坡穩(wěn)定性，但并非越大越好，從邊坡變形以及整體穩(wěn)定性角度考慮，雙排抗滑樁排間距選20 m為最優(yōu)。