锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用

锚索抗滑桩在滑坡治理中的应用

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（ J y 2 ）强风化泥岩、砂岩互层组成，滑床为侏罗系雅期组（ J y 2 ）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 a 15kP ，?取

11.5°；后级c 取a 9kP ，? 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