滑坡与基坑中的锚索桩异同杂谈*

文摘 2024-10-15 20:58 四川

作为不同工程斜坡的重要支挡加固工程措施，滑坡治理中的锚索抗滑桩与基坑防治中的锚索支护桩被广泛应用。那么它们有什么异同呢？下面先看几张图片。

图1-1 体积为300万方的二郎山滑坡锚索抗滑桩工程

图1-2 边坡高度为24m高填陡坡路堤锚索抗滑桩工程

图2-1 深度约9m的基坑锚索支护桩工程

图2-2 深度约11m的基坑锚索支护桩工程

一、滑坡处治与基坑支护中的锚索桩相同点

1、从体系的结构组成来说，都是由桩和锚索两部分组成的支挡体系。

2、从体系的受力特征来说，由于受到锚索的主动拉力作用，都属于主动受力体系，共同确保工程斜坡的稳定。

3、从体系的施作顺序来说，都是先施作桩体工程，从而为后期施作的预应力锚索提供反力结构。

4、从桩体的构成来说，一般情况都是外露临空面的悬臂段和埋置于稳定地层一定深度的锚固段构成。

5、从桩体的布置来说，两者都是按一定的间距进行桩体点状布置的，且对于土质或类土质的地层来说，都利用了桩与桩间土拱效应共同提高坡体的稳定性。

6、从体系的分析计算理念来说，作为岩土工程的工程措施，都是地质与结构的结合体。

7、两者都主要从变形协调的角度，合理分配桩与锚索的结构布置与力的分配（工程无定势，有特殊要求时也可突破传统）。

二、滑坡处治与基坑支护中的锚索桩差异点

1、滑坡处治中的锚索桩

1）滑坡处治中的锚索桩全名锚索抗滑桩，从其名称可以看出，桩体以抵抗强大的坡体下滑力为主。

2）锚索桩主要应用于大、中型滑坡，或条件适宜的高大边坡，且多以坡体的下滑力或潜在下滑力作为控制性作用力（因为于坡体多依附于结构面滑动变形，或坡体的下滑力往往远大于土压力）。

3）锚索桩体系中，抗滑桩处于核心支配地位，故桩体一般须承担较大比例的坡体下滑力，即锚索承担坡体下滑力的较小部分。且为有效减小抗滑桩的内力、桩体位移、桩周地层承载力要求，一般要求锚索承受的整体锚索桩体系中15~25%的抗力（有特殊要求时可适当提高锚索受力比重），抗滑桩的锚固段占全桩长的比例，由普通抗滑桩的约1/2大幅下降为约1/3。

因此，锚索抗滑桩自1984年由铁科院西北分院发明以来，因可以大幅优化桩体规格，大幅降低工程造价而快速在全国推广应用。

图3-1 普通桩与锚索桩内力对比图

表3-1 不同预应力作用下的抗滑桩内力与地层承载力变化

4）为提高强大的抗弯能力，桩体截面主要以矩形为主，提供强大的抗弯能力为主，且多采用人工挖孔桩（目前也有机械成孔矩型桩，但占比较小）。如需采用圆形抗滑桩，则所采用桩径一般不小于1.5m，且多采用2.2~2.5m为主的桩径，确保桩体能提供强大的抗弯能力。

5）由于桩体长细比较小和刚度较大，故抗滑桩顶或桩身较少采用冠梁或腰梁连接，且锚索基本上设置在抗滑桩身之上。

6）抗滑桩的间距依据岩土体的性质、下滑力大小而在5~10m之间选择。对于土质或类土质的滑坡或高边坡来说，利用桩与桩间土拱效应共同提高坡体的稳定性；而对于岩质坡体来说，则利用桩与桩间岩体的岩桥效应共同提高坡体的稳定性。

7）锚索的锚固段须位于滑面以下的稳定地层中，而稳定地层可以是土层，也可以岩层，且依据受力特点，公路、铁路等规范明确要求锚固段长度不宜大于10m。

8）桩体位移控制要求较小，多采用桩顶位移不大于5cm，或桩体悬臂段长度转角的1/100。

9）抗滑桩计算上世纪六十代由铁科院西北分院为代表的铁路部门发明以来，早期采用深基础的主动和被动土压力理论计算，后来引入桥梁桩基的弹性地基梁理论，使计算更为合理。

10）力的传递路径是下滑力传递到后部锚索的同时，下滑力几乎同时传递至抗滑桩，故锚索与桩共同协调地承担坡体的下滑力。

11）由于工程的永久性和抗滑桩间距较大，以及所涉及的地质相对更为复杂，桩间支护结构多采用挡墙、混凝土挂板设置。

12）作为永久支挡加固工程，锚索桩体所要平衡的下滑力计算分析中需分别计算天然工况、暴雨工况和地震工况，特殊情况下需考虑由水库或河水引起的水位变化工况。

2、基坑支护中的锚索桩

1）在基坑工程中，锚索多命名为锚杆，故锚索桩也多称为锚杆桩。

2）基坑防护中的锚索桩全名多称锚索支护桩，主要应用于深度相对较小的基坑边坡支护，且多以土压力作为控制性作用力。

3）桩所承担的土压力将全部转移到锚杆和被动区土弹簧上，从这个角度来看，桩实际上是个传力构件，桩与锚杆之间并不分配土压力，而是锚杆和被动区土弹簧之间会分配土压力，但又不是简单地按锚杆和被动区土弹簧各自的刚度进行分配（从事基坑的网友语）。

从网友语来看，桩在体系处于从属地位，故桩体一般承担较小比例的土压力，即锚索承担最主要的基坑土压力。

4）由于桩主要起反力结构作用和锚索张拉前的临时坡体稳定作用，故桩截面一般较小，且极少采用大截面人工挖孔桩，而多采用机械施作的圆形桩。这奠定了基坑支护锚索桩体系中锚索居于支配地位。

此外，从变形的角度去设计和研究桩与锚杆的协调，从而避免强桩弱锚现象的设计（从事基坑的网友语）。

5）由于桩体长细比较大和刚度较小，故支护桩顶或桩身较多采用冠梁或腰梁进行连接，且梁体多作为锚索工程设置的支撑梁。

6）支护桩的间距明显较滑坡抗滑桩的间距小很多，且由于基坑很少开挖基岩，而多位于土层之中，故锚索桩利用了桩与桩间土拱效应共同提高基坑的稳定性。

7）锚索的锚固段须位于破裂面以下的稳定地层中，而稳定地层多为土层。且在很多的基坑设计图纸中发现，锚索的求锚固段长度多大于10m，甚至达20m以上。

8）桩体位移控制要求较严格，桩顶位移的限制多以mm计，这明显较滑坡处治中锚索桩的位移要求小一个数量级以上，这也造成了基坑支护锚索桩体系中锚索为主要的受力结构。

9）桩的刚度将影响锚杆和被动区土弹簧分配土压力的比例，根据桩、锚杆、被动区土弹簧三者的位移协调分配锚杆和被动区土弹簧各自承担的土压力（从事基坑的网友语）。

10）力的传递路径是土压力传递到支护桩上（包括土拱作用）→再分别传递到腰梁和嵌固段→腰梁的力再传递到锚杆→锚杆（通过摩阻力）再传递到稳定土层，从而达到力的平衡。所以，锚杆是传力构件，本身不分担土压力（从事基坑的网友语）。

11）由于工程的半永久性和临时性与抗滑桩间距较小，以及所涉及的地质相对较为简单，桩间支护结构多采用挂网喷砼等设置。

12）作为临时或半永久支挡工程，基支护锚索桩所要平衡的土压力计算分析中需可以不考虑地震工况，也由于基坑大部分远离河道，故没有特殊要求较少水库或河水引起的水位变化工况。

综上，滑坡处治中的锚索桩与基坑支护中的锚索桩，两者有相同点，也有不同点。不同的地质体和不同的边界条件，决定了两者之间在应用上的差异，但两者之间彼此是可以相互转化应用，即笔者经常提倡的所谓“工程无定势”，“白猫黑猫，逮住老鼠的就是好猫”。做技术，做工程，最忌讳的就是思维定势，从一个角度看待问题。

如滑坡和高大边坡治理中存在特殊情况时，也可以弱化大型抗滑桩的抗力而强化锚索的功能。笔者就曾经由于工程建设需要设置了悬臂长23m，锚固段只有4m，但其上施加了8孔拉力各为800KN的锚索的梁式锚索抗滑桩。

因此，锚索桩的设置需要依据不同的行业习惯、不同的地质条件、不同的本构模型、不同的具体工点要求，依据不同的控制性作用力和控制性工况，合理的进行工程结构设计与布置。

这与“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同”的原因是一个道理的。

下面再以不同的工程应用图片作为本文的结束。

图4-1 多点锚索抗滑桩在高大边坡防护中的应用

图4-2 多点锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用

图4-3 设置冠梁与腰梁支护中在基坑的应用

图4-4 设置冠梁与多道腰梁支护中在基坑的应用

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悠游2019

博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会地基与工程结构分会副理事长和滑坡与工程边坡分会理事，深部国重实验室顾问委员，世界交通灾害防治与应急委员会委员，中国土木工程学会非饱和土与特殊土常务委员和交通岩土工程委员，国际工程地质协会会员

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