随着我国交通、城镇等工程建设向山区延伸,抗滑桩在大、中型滑坡和一些高大边坡的病害治理中有着广泛的应用,使抗滑桩的应用比例不断提高,随之而来的是抗滑桩病害也不断提高。这与技术人员的对抗滑桩具有结构与地质两方面属性的岩土工程特征认识不足是密切相关的。
但总的来说,由于抗滑桩结构的钢筋砼性质具有较好的可控性,故抗滑桩结构失误造成的抗滑桩损坏比例相对较低。工程实践中抗滑桩损坏的主要原因体现在对抗滑桩的桩周和支挡坡体的地质体认识不足所致。如对构成坡体的岩土体性质、滑面特征、地下水作用、库水位变化或河岸冲刷、滑坡范围、桩体锚固段设置、下滑力计算、桩前抗力等认知偏差或不足,导致抗滑桩的变形或破坏。工程实践中,若桩体没有剪断、倾倒或发生其它不可再利用的原因外,一般宜尽量对病害抗滑桩进行补救处治,这样可在对坡体病害进行有效处治的基础上,尽量减小抗滑桩报废的不利局面。半坡桩在抗滑桩病害中占有相当大的比重,是近年来抗滑桩病害的主要形式,其发生病害的主要原因是抗滑桩的锚固段设置深度不足所致。理论上抗滑桩的锚固段锚固能力,是建立在抗滑桩锚固段位于滑床的“半无限体”基础上的。但由于半坡桩的桩前不具备半无限特征,故往往造成桩体实际锚固段不足,导致抗滑桩锚固力不足而发生病害。故半坡桩的设置应严格将桩前滑面以下的岩土体,在水平距离6~10m或3~5倍桩体宽度范围内的滑床不能作为抗滑桩锚固段,以确保抗滑桩锚固段的半限体性质。此类抗滑桩病害发生时,可在抗滑桩前斜坡(边坡)上设置锚索工程加强抗滑桩的锚固段能力,或在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁、可在桩间挂板上设置地梁后采用锚索减小抗滑桩对锚固段的岩土体承载能力要求。
图1-1半坡桩锚固段不足造成桩体病害
图1-2 半坡桩病害锚索处治
在坡体病害处治中,由于对滑面参数选取或下滑力计算有误,造成发生病害的滑坡或高边坡下滑力明显与实际不符,导致抗滑桩所受的推力明显偏大而使抗滑桩发生病害。此类抗滑桩病害发生时,可在抗滑桩前斜坡(边坡)上设置锚索补强工程对滑坡推力进行平衡,或在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后形成的锚索抗滑桩体系对滑坡推力进行平衡。
图2-1 滑坡下滑力计算有误造成桩体病害
在坡体病害处治中,由于对病害范围预估不足,造成实际发生病害的范围明显大于设计预加固范围,导致抗滑桩所受的推力明显偏大而致使抗滑桩发生病害。此类抗滑桩病害发生时,可在抗滑桩前斜坡(边坡)上设置锚索、锚杆、钢锚管等补强工程对滑坡推力进行平衡,或在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后施做锚索对滑坡推力进行平衡(注意补强锚索角度与长度的调节,防止出现群锚效应)。
在坡体病害处治中,由于对滑面深度判断失误,造成坡体的实际下滑力明显大于设计下滑力,或造成抗滑桩的的锚固段明显小于原设计锚固段长度,导致抗滑桩所受的推力明显偏大而致使抗滑桩发生病害。此类抗滑桩病害发生时,如果增加的下滑力或损失的抗滑桩锚固段较小时,可在抗滑桩前斜坡(边坡)上设置锚索补强工程,或在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后施做锚索对滑坡推力进行平衡(注意补强锚索角度与长度的调节,防止出现群锚效应);如果增加的下滑力或损失的抗滑桩锚固段较大而无法采用轻型锚索工程进行补强时,可在抗滑桩前新增一排抗滑桩为主的处治方案(一定要注意新增抗滑桩施工时对既有病害抗滑桩的扰动,必要时应设置临时加固工程)。当然,也可在即有病害抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后施做锚索对滑坡推力进行平衡,以减小新加抗滑桩工程的规模。
图4-2 滑面深度有误的桩体病害锚索工程处治
图4-3 滑面深度有误的桩体病害新增抗滑桩工程处治
在大型滑坡或高大坡体病害处治中,由于对多排桩的布置有误,如正在变形的坡体考虑了后排桩的桩前抗力,或考虑了所谓的后排抗滑桩对前排桩的下滑力传递等失误,造成后排抗滑桩发生病害,并可能出现“各个击破”而导致前排桩也出现病害。此类抗滑桩病害发生时,可在后排抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后施做锚索对滑坡推力进行平衡。如果后排桩所受下滑力偏大造成锚索无法补强时,可在既有桩的后部补设抗滑桩(一定是在既有桩的后面,且与既有桩错位布置)与既有桩形成桩排共同承担下滑力。并对出现病害的前排桩设置桩顶锚索或桩间挂板地梁锚索平衡坡体下滑力。
图5-2 多排桩布置有误的抗滑桩病害锚索工程处治
图5-3 多排桩布置有误的抗滑桩病害新增抗滑桩工程处治
沿河布置的抗滑桩由于受到河流冲刷导致桩体锚固力不足形成病害。此类抗滑桩病害处治,可针对性的在抗滑桩前设置基底位于最大冲刷深度以下的防冲挡墙后,在抗滑桩顶、或桩间挂板设置地梁后施做锚索对抗滑桩的抗力进行补强。
图6-2 河流冲刷造成的抗滑桩病害处治
在坡体病害处治中,原设计采用圆弧或原地面形成的滑面进行抗滑桩设置,但由于覆盖层软弱造成在填方作用下,导致滑面依附于覆盖层出现滑移使抗滑桩抗力不足形成病害。此类抗滑桩病害处治,可在抗滑桩前斜坡(边坡)上设置多排微型桩补强抗滑桩锚固能力,或在抗滑桩顶、桩间挂板设置地梁后采用锚索工程进行补强。
图7-1 滑陡坡路堤滑坡带动下伏覆盖层造成抗滑桩抗力不足
图7-2 滑滑陡坡路堤滑坡带动下伏覆盖层造成的抗滑桩病害处治
在坡体病害处治中,由于对病害的变形模式分析有误,造成滑坡范围、滑面均与设计模式不符,导致抗滑桩所受的推力明显偏大而使抗滑桩发生病害。此类抗滑桩病害发生时,可在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后、或在桩间挂板设置地梁施做锚索对滑坡推力进行平衡。
由于坡体地下水导致滑体水压力增加、滑面抗剪力减小,导致抗滑桩抗力不足出现病害。此类抗滑桩病害治理的关键是对地下水在迎水侧进行截排,在桩间设置仰斜排水孔对滑体地下水进行疏排,从而有效降低地下水对滑体的作用力和提高滑坡自身稳定性。在此基础上,可在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后、或在桩间挂板设置地梁施做锚索提高滑坡的稳定性。
抗滑桩部位由于存在断层、煤系地层等岩性软弱的地层时,造成抗滑桩锚固力不足而导致抗滑桩出现病害。此类抗滑桩病害治理,主要采用对抗滑桩锚固段进行微型钢管桩排或钢锚管框架注浆提高桩周锚固能力,并在抗滑桩顶、或设置桩间连系顶梁后、或在桩间挂板设置地梁施做采用二次注浆的锚索工程后,提高抗滑桩的抗滑能力。
图10-2 桩位处地层软弱造成抗滑桩病害处治
总之,抗滑桩病害的成因是多种多样的,工程实际中需依据具体病害情况进行具体分析。本次所举的案例并非全部,只是代表性抗滑桩病害特征。但无论何种抗滑桩病害,由于抗滑桩工程规模较大,工程造价较高,故没有特殊原因,宜尽量进行补救(一般情况下都可以补救)而不宜废弃,以免造成较大的工程报废和不良的社会影响。毕竟无论何时亡羊补牢,都胜过杀羊关圈。