倒h形抗滑桩在沿河道路岸坡加固过程中的应用研究

1 工程概况

倒h形抗滑桩的应用道路环湖西路南起环湖路新建段，北至现状西街，全长约1069.813m，规划红线宽度24m，道路整体呈南北走向，与环湖路新建段、规划一路、环湖北路相交为新建市政道路；实施内容为道路车行道、人行道、雨水管、污水管、交通工程、照明工程、道路绿化工程、箱涵、管线综合等其他附属设施等。路基标准横断断面尺寸：2.5m人行道+3.5m非机动车道+1.5m绿化带+14m机动车道+ 2.5m人行道，总宽24m。

环湖西路K1+020~K1+160段沿湖边坡全长140m。由于该段边坡属于原湖滩地带，道路施工需要清除原湖滩淤泥后进行填土作业。根据设计文件在完成填土作业后，该段边坡成为坡度近垂直，最大坡高约45m的高填方边坡，因此，需要对该段边坡进行加固。

针对该段边坡的治理设计，项目单位共提出了锚索抗滑桩（桩长21m，桩径2m，间距4m，锚索锚固深度6m）和倒h形抗滑桩加固（长桩桩长21m，桩径2m，间距5m；短桩桩长15m，桩径1.5m，间距5m）加固2种不同的加固方式。该段边坡的断面示意如图1所示。

图1 沿湖道路边坡设计断面示意

2 模拟分析

2.1 模型建立

为准确分析设计单位给定的设计方案的加固效果，在此采用数值技术的方法对该段边坡的加固效果进行模拟分析。该段边坡的模型如图2所示，模型长100m，宽10m，高45m，共计25312个单元。岩土力学参数见表1，锚索结构参数见表2。

图2 边坡模型

表1 岩土体、抗滑桩参数

表2 锚索结构参数

2.2 模拟结果

本次模拟主要对边坡加固前后、不同加固方法下边坡位移、抗滑桩内力情况进行对比分析。未加固情况下边坡的滑移情况如图3所示，采用锚索抗滑桩加固后边坡的滑移情况如图4所示，采用倒h形抗滑桩加固后边坡的滑移情况如图5所示。

图3 未加固工况下边坡滑移云图

图4 多排微型桩加固工况下边坡滑移云图

图5 框架式微型桩加固工况下边坡滑移云图

从图3可以看出，坡体位移量较大，最大位移量约为14cm。

从图4可以看出，经过锚索抗滑桩桩加固后，边坡的最大位移量被控制在9cm以下，但边坡的滑动范围有所扩大。

从图5可以明显看出，边坡在经过倒h形抗滑桩加固后，坡体最大位移量被控制在3cm左右，边坡滑动范围显著减小，边坡基本趋于稳定。

经过不同工况的对比分析可以看出，无论在坡体滑动范围还是在坡体位移方面，倒h形抗滑桩加固时效果最为明显。

选取2种布置方法中的长桩对其进行桩身位移和弯矩监测，监测结果如图6、图7所示。

图6 不同加固工况下微型桩桩身位移

图7 不同加固工况下微型桩桩身弯矩

从图6、图7可以看出，无加固工况下，坡体最大位移为13.97cm。在使用锚索抗滑桩加固的情况下，桩身最大位移为9.118cm，桩身最大弯矩为2952.2kN·m。

在使用倒h形抗滑桩加固的情况下，桩身最大位移为3.218cm，比无加固工况下位移量下降77%，比采用锚索抗滑桩加固时的位移量下降64.7%；桩身最大弯矩为1714.52kN·m，比采用锚索抗滑桩加固时的桩身最大弯矩下降41.9%。

通过以上分析可知，采用倒h形抗滑桩加固时，桩身弯矩和位移均处于最低值，可见倒h形抗滑桩结构在进行抗滑支挡时的优越性。

3 结论

（1）当采用锚索抗滑桩对该段边坡进行加固时，坡体位移量虽有下降，但坡体滑动范围仍处于较大范围，当采用倒h形抗滑桩加固时，坡体位移量和滑动范围均处于低水平范围。

（2）通过对桩身位移和弯矩的监测对比分析可知，在使用倒h形抗滑桩加固的情况下，桩身最大位移为3.218cm，比无加固工况下位移量下降77%，比采用锚索抗滑桩加固时的位移量下降64.7%；桩身最大弯矩为1714.52kN·m，比采用锚索抗滑桩加固时的桩身最大弯矩下降41.9%。

（3）依托实际工程对倒h形抗滑桩结构的加固河湖岸坡的效果加以验证，通过对比分析发现，倒h形抗滑桩结构在加固河湖岸坡方面效果显著，具有较高的推广价值。

鉴于该方法在工程界中应用较少，可以在类似工程中加以推广应用。