一、作用原理
抗滑桩又称锚固桩,是一种侧向受荷桩,通过将桩埋于稳定地层中,依靠桩与桩周岩(土)体的相互钳制作用,把滑坡推力传递到稳定地层,利用稳定地层的锚固作用和被动抗力,使滑坡得到稳定。抗滑作用原理如图3-6-1所示。
二、特点
工程实践表明,抗滑桩能迅速、安全、经济地解决一些特殊、复杂而困难地段的边坡稳定问题,具有如下特点:
(1)抗滑能力强,圬工数量小。可单独使用,也能与其他抗滑构造物(如预应力锚索)配合使用,还可以多排抗滑桩联合使用。在滑坡推力大,滑动面深的情况下,较抗滑挡土墙等其他抗滑措施更为经济、有效。
(2)桩位灵活。可以根据工程需要,将抗滑桩布设在滑坡体中最有利于抗滑的部位。若分排设置,可将巨大的滑坡体切割成若干分散的单元体,对滑坡起到分而治之的功效。
(3)施工方便、安全,设备简单。与抗滑挡土墙比较,抗滑桩桩孔截面小。在施工中,人工挖孔灌注桩孔壁又有钢筋混凝土护壁支撑,对滑体的稳定性扰动较小。施工时可间隔开挖,不致引起滑坡条件的恶化。因此,对整治已通车路段的滑坡和处在缓慢滑动阶段的滑坡特别有利。
(4)能及时形成或增强滑体抗滑力,保证边坡稳定。一般抗滑桩分三批施工,每一批的施工时间1~1.5个月。完成一批即可迅速增加滑坡的抗滑能力;完成两批基本上可以控制滑坡的滑动。在古滑坡和顺层边坡或高边坡等容易发生滑坡的地段,为防止诱发滑坡,可以先做桩,后开挖,能够防止古滑坡的复活或因开挖坡体松弛而形成滑坡。
(5)开挖桩孔过程中,能校核地质情况,验证滑动面位置和滑动方向,使调整后的设计方案更符合客观实际。
抗滑桩通常用于如下工况:
(1)坡体内具有明显的滑动面(带)。
(2)滑动面以下为较完整的稳定岩土层,能够提供足够的锚固力。
(3)滑动面以上为非塑流性地层,能够被桩所稳定。
(4)临空高度和坡度不大。
三、抗滑桩的分类
抗滑桩的形式和分类方法很多,抗滑桩的类型见表3-6-1。
在抗滑桩力学分析中,按桩的刚度和变形条件,抗滑桩可分为刚性桩和弹性桩两种。当桩的刚度大于围岩刚度时属刚性桩,当桩的刚度小于围岩的刚度时属弹性桩。刚性桩的桩身在侧向推力作用下挠曲变形很小,可忽略不计,桩在土中产生整体转动位移;弹性桩的桩身在侧向推力作用下以挠曲变形为主,而桩整体转动所引起的变形可忽略不计。
按桩的埋置情况和受力状态,抗滑桩可分为全埋式桩和半嵌入式桩两种(图3-6-2)。全埋式桩就是桩前桩后均受土压力作用。前滑坡体对不产生被动抗力时称为半嵌入式。在滑体较厚,并且较为密实的情况下,只要滑坡不会形成新的滑面从桩顶剪出,桩可以不做到地面,以节省圬工,这种桩身埋入地面以下一定深度的桩称为埋入桩。
为增强支挡斜坡的稳定性,防止受荷段桩间土体下滑,可在桩间增设挡土板,构成桩和板组成的桩板式抗滑桩,如图3-6-3 所示。
可以采用木桩、钢桩和钢筋混凝土桩作为抗滑桩。木桩便于就地取材,易于施工,但桩长有限,桩身强度不高,一般用于临时工程或抢险工程以及浅层滑坡的治理。钢桩的强度较高,施工快速方便,但横向刚度较小,造价偏高。钢筋混凝土桩应用十分广泛,桩截面刚度大,抗弯能力强,施工方式多样,但抗拉能力有限。
按截面形状,抗滑桩又可分为圆形桩、矩形、梯形桩、管形桩和“工”字形桩等。按施工方法,有钻孔桩、挖孔桩、打入桩和沉井桩等。机械成孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件,但机械的进场受各种地形条件的限制,且在成孔时水会对边坡的稳定性产生极大的影响。人工成孔方便快捷,但劳动强度较高,且遇不良地层或桩径过小时,施工比较困难。进行打入桩施工时,应充分考虑下卧层的可打性及施工振动对滑坡稳定性的影响。沉井桩的施工工艺比较复杂。