锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用

刘四堂1苏常俊2

摘要：以云南某滑坡治理工为例，分析滑坡的病害特征及形成原因，介绍了预应力锚索抗滑桩治理滑坡病害的设计特点和施工方法，可供类似工程参考借鉴。

关键词：抗滑桩；预应力锚索；滑坡治理

前言滑坡治理是一项投资很大、技术繁琐、施工复杂危险的抗灾工程[1]。我国从20世纪60年代中期开始使用抗滑桩治理滑坡，由于抗滑桩具有比挡土墙开挖面小、圬工体积小、施工速度快等优点，很快在全国推广应用，至今仍在大规模使用。随着需要治理的滑坡规模的增大，滑坡推力的增加，抗滑桩截面尺寸，锚固长度及总长度越来越大，暴露出这种结构受力的不合理性，进而造成材料的浪费、施工进度变慢以及施工安全遭到威胁的可能性变大，逐渐的认识到这种结构的缺陷：抗滑桩是大悬臂受力，主要是靠滑动面以下的桩身所受的地基反力来平衡滑坡的下滑力，受力机制不合理，需要的桩截面尺寸大、工程造价昂贵。

为了改善抗滑桩的受力状态、减少桩的截面尺寸、缩短悬臂端长度、增大抵抗弯矩，工作技术人员不断的研究新的抗滑支挡结构。随着炼钢工艺的不断发展，高强度钢材特别是高强度钢绞线的出现，80年代出现了预应力锚索抗滑桩，从根本上改变了一般抗滑桩的受力状态。

1.预应力锚索抗滑桩概述预应力锚索抗滑桩是在普通抗滑桩的基础上发展起来的，其概念是：在普通抗滑桩的桩顶或桩身的一定位置布置一排或多排与水平方向成一定角度并可施加强大预应力的锚索，借助锚索提供的锚固力和抗滑桩提供的抗滑力并由两者组成的桩—锚支挡结构共同阻止滑坡的下滑[2]。预应力锚索抗滑桩对于普通抗滑桩结构而言，其受力状态更加合理。普通抗滑桩通常来说其力学模式相当于锚固在地层中的悬臂梁，通过这种力学模式计算出来的桩身弯矩、剪力都相对较大，由此造成桩截面尺寸很大，需要的钢筋量也很可观。在桩顶或桩顶下一定位置布置一排或多排锚索，桩身的受力状态很大程度的改善，基本力学模式可以等同于简支梁或其他的超静定结构。由于锚索这个约束的增加，桩头的位移控制相对容易很多，从而桩身的内力也在一定的程度上变小。简而言之，预应力锚索抗滑桩让普通抗滑桩的被动抗滑结构变成主动支挡抗滑结构。

预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩相比有以下优点：（1）桩顶位移小；（2）设置灵活，锚索长度和锚固位置可以根据具体工况进行调整；（3）施工速度较快；（4）双向受压；（5）节约造价。故预应力锚索抗滑桩在当前滑坡治理中应用及其广泛。

2工程概况2.1地形地貌滑坡地段位于云南某高速公路左侧斜坡上，处于强烈切割的中山貌区，斜坡是该区的主要地貌形态，斜坡坡度为20°～35°，总体倾向NE，在垂直线路的断面上呈陡缓陡的地貌形态，区内有数条“V”行冲沟发育，坡面植物较多。

2.2地层岩性根据工程地质钻孔揭示该滑坡上部主要覆盖第四系残坡积层，下伏侏罗系雅期泥岩、砂岩不等厚互层，滑坡只要由第四系残坡积层（Qel?dl）和侏罗系雅期组（Jy2）强风化泥岩、砂岩互层组成，滑床为侏罗系雅期组（Jy2）中风化泥岩、砂岩互层。

2.3气象水文本区段属于亚热带气候，年平均气温为20℃，最高气温为43.2℃，最低气温为－0.5℃。全年分干、雨两季，降雨量十足，年平均降雨量为1400mm。5～10月是全年降雨集中的时间段，其降雨量约占全年降雨量的75%，并且多雾潮湿，是滑坡、泥石流的活跃期。

根据露出的岩土体类型，地下水可划分为松散岩类孔隙水和风化基岩裂隙水两种类型。松散岩类孔隙水含水层只要为碎石土，由于厚度小，受地形限制和透水性好，具有就地补给就地排泄的特征，动态变化受季节性降雨的影响和控制；风化基岩裂隙水为本段主要的地下水类型，大气降水垂直入渗是主要补给途径，节理裂隙是地下水赋存的通道，动态变化受季节性影响较大。

2.4地质构造滑坡位于阿墨江断裂与笛折断裂的夹持地段，岩层产状为NW15°～21°/NE22°～32°，主干断裂线近北西～南东向延伸，倾向东，具有压扭性，由于受以上构造的影响，本滑坡发育的只要节隙有：①NW18°～SN/SW60°～80°，间距为23～48cm，延伸长2.2～3.1m，张性，舒缓波状；②NW22°～28°/NE70°～80°，间距22～32cm，延伸长0.9～2.1m，闭合。测区地震基本烈度Ⅶ度。

2.5滑坡的类型、性质及形成机理分析本滑坡为一顺层岩石滑坡，性质属于牵引式。滑坡的形成及其发展既受其形成的不良地质基础控制，又受人类活动和降雨等各种外界因素的诱发和影响。

①本区地层为产状NW15°～21°/NE22°～32°的砂泥岩互层，软硬相间且倾向于线路边坡倾向近乎一致或较小夹角的地层，属于易滑地层，接触面特别是泥岩顶面往往容易形成滑动面，又受地质构造影响，节理裂隙发育，为地表水的渗入及滑坡的形成创造了条件。

②公路施工中开挖边坡坡脚，使其原有边坡失去坡脚支撑，破坏了边坡的原有平衡而沿坡体抗剪强度较低的顺倾软弱层面产生滑动。坡脚开挖应力释放，坡面产生大量的卸荷裂缝，坡体松散，为地表水的渗入创造了条件。

③地表降水快速下渗，一方面使滑体含水而重要增加，另一方面地表水下渗后在相对隔水层附近赋存，使其抗剪强度降低形成滑动面，让其失稳。地下水的动态变化受季节性降雨影响较大，故地表水及地下水是滑坡发证的诱发因素。

3预应力锚索抗滑桩的应用状况3.1滑坡稳定性评价根据变形发展情况分析，滑坡在不断向后及两侧扩大，且变形明显加剧，由于持续的降雨，滑坡在原范围内发展成一个更大的滑坡。由于滑坡发生的先后时间不一样和变形速度的差异，将该滑坡分为前后两级，前级变形较大，后缘裂缝延伸长约180m，下错1～2.8m；后级变形相对较小，但后缘裂缝已经贯通，下错1～1.4m。南北两侧界裂缝也明显贯通，前缘中部已剪出而将一级平台及坡脚覆盖，故滑坡周界清晰，滑动面基本贯通。

根据以上分析，该滑坡已处于滑动阶段，应及时治理。

滑坡的稳定性采用折线滑动法进行定量的计算。依据试验资料，按试验、反算以及经验法综合确定滑动面土体的强度力学指标为：前级c取a15kP，?取11.5°；后级c取a9kP，?取16.1°。由此计算的滑坡稳定系数天然状态下为0.97，降雨滑体饱和工况下为0.92，地震工况为0.90.计算结果与上述滑坡处于滑动阶段的定型分析结论一致。

3.2加固方案的选取因为本滑坡为牵引式顺层岩石滑坡，且处于滑动阶段，在原滑动的范围基础上继续向后及两侧不断发展扩大，滑坡的发展速度较快。考虑到本滑坡的特点、危害程度和高速公路建设的重要性，采用一次治理不留后患为原则，选择稳妥可靠的工程措施进行治理。

依据滑坡的滑动性质、变形原因、变形现状、分级分块情况、稳定程度和发展趋势，结合其实际情况，提出以下处治方案：采用前后分级治理的办法，后级滑坡前部布置一排预应力锚索抗滑桩，一共采用20根，截面为2m×3m，桩间距为6m，桩长为20～21m，桩头设置3孔预应力锚索；在前级滑坡中前部布置一排普通抗滑桩，一共采用22根，截面为2m×2.75m，桩间距为6m，桩长18m；普通抗滑桩前采用预应力锚索框架加固，框架梁截面为0.4m×0.4m，每根竖肋上布置3孔锚索，其长度为18m；仰斜排水孔疏散地下水，排水沟截排地表水进行综合治理。

3.3预应力锚索抗滑桩施工施工程序：先进行抗滑桩的施工，在桩身预留锚索孔，桩身完工后，钻锚孔，用高压风反复吹洗锚孔，使孔壁清洁，插去钢绞线至设计位置，锚固端用C30混凝土填充，等到抗滑桩及锚固端内浆体达到龄期后再进行张拉，张拉分6级进行：设立拉张力的10%、25%、50%、75%、100%和120%，观测时间为：5min、5min、5min、5min、5min和15min。

为了弥补预应力损失，锚索张拉后10到15天应对全部锚索进行一次补张拉，然后在进行自由端注浆，要注意进行补浆处理，把锚索外露部分切除，用其混凝土把锚头封死，防止顶端腐蚀。

4结语该滑坡治理工程完工后，经过了多个雨季考验，监测数据表明，目前滑坡已经稳定，治理效果良好，加固的效果达到了其设计的要求。

参考文献：[1]铁道部科学研究院西北研究所.滑坡防治[M].北京：人民铁道出版社，1977.[2]王恭先，徐峻岭，刘光代，李传珠.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京：中国铁道出版社，2004.