原创 成永刚 悠游2019 2022-01-24 20:58
锚索抗滑桩是锚索与抗滑桩相互之间协调受力，形成的一种具有系统性的抗滑支挡工程体系工程结构。锚索抗滑桩有效支挡坡体的下滑力，离不开锚索与抗滑桩两者之间有效的作用力协调，以及锚索与抗滑桩和谐共处和相互协作，从而最大限度的发挥体系作用共同支挡坡体下滑力。而要使锚索和抗滑桩两种支挡加固工程和谐相处，就必须使其在所需平衡的下滑力分配上，以及达两者之间对位移变形的需求，两个方面进行有效设计。
一、作用力的分配
抗滑桩通过设置锚索工程，可将其被动受力的性质调整为主动支挡加固的性质，从而使其从坡体变形导致抗滑桩体被动产生抗力的受力模型，转化为抗滑桩主动紧贴、挤压坡体，实现对坡体下滑力的积极主动支挡受力模型。因此，锚索工程的合理设置是有效实现这种受力模式转化的关键。
基于此，抗滑桩上设置锚索的作用力大小，需达到以下目的。
1、有效发挥抗滑桩地基锚固力，在提高作为主体工程的抗滑桩支挡效果最大化的基础上，有效确保桩基所在地层处于弹性状态，即确保桩作用于地基的压力小于地基容许承载力。
2、有效优化作为主体工程的抗滑桩支挡规模，即通过锚索的合理设置，减小桩体截面、长度和桩体的剪力与弯矩，从而大幅优化工程规模。
由此，在工程实践中，一般要求锚索的设计拉力宜占锚索抗滑桩体系总支挡力的20%左右比例时，就能有效达到以上效果。下图为普通抗滑桩与锚索拉力20%时的锚索桩内力对比图。
图1 普通抗滑桩与锚索拉力20%时的锚索桩内力对比图
而笔者依据不同锚索拉力占比，对锚索桩体系的优化效果计算如下表：
表1 不同锚索拉力情况下的锚索桩体系优化表
从以上图表可以看出，合理设置锚索拉力，对锚索桩的有效使用具有至关重要的作用。因此，建议锚索拉力占比锚索桩体系的整体作用力宜为20%时，可以满足锚索设置后锚索桩的合理使用目的。
二、变形位移要求
锚索抗滑桩进行一定的位移限制，是确保锚索抗滑桩正常使用的一个关键因素。即不但要考虑锚索抗滑桩所保护的结构物使用要求，也要考虑抗滑桩和锚索的正常使用和功能的发挥，以及锚索抗滑桩作为一个体系的整体正常使用和功能发挥。它的位移要求及限制往往需从以下两个方面综合考虑。
1、被保护对象因素
对于公路、铁路、水利等单纯的坡体支挡防护，往往对桩体的位移要求较小，只要能保证锚索抗滑桩结构物和桩周岩土体的强度要求即可。而在桥梁、隧道、建筑物等对坡体变形比较敏感的地段，往往就可能依据锚索抗滑桩与构筑物之间位置关系等，对位移变形有着不同的要求，从而为抗滑桩与锚索的设置规格进行倒推式设定，以满足构筑物工程的特定需求。
2、抗滑桩因素
要确保抗滑桩的正常使用和功能发挥，就必须对抗滑桩的垂直度进行规定，并规定桩周岩土体的强度不大于容许承载力，而这就要求抗滑桩的位移不得大于一定的数值。因此，需从桩体截面大小，桩长、桩间距等方面综合核查桩周岩土体对桩体的支撑锚固力度，从而达到对桩体位移的控制。
3、锚索因素
锚索的有效使用可有效控制抗滑桩的位移，优化桩体的剪力和弯矩，减小桩长和桩截面，调整桩间距，从而有效抗滑桩工程规模。因此，对位移要求严格的工程，往往需要设置锚索抗滑桩，甚至是多点式锚索抗滑桩或梁式锚索抗滑桩对位移进行控制。
反之，锚索抗滑桩的位移也对锚索的正常使用与功能发挥具有很大的影响，也就是说锚索抗滑桩的位移不能影响锚索的安全储备要求。如锚索抗滑桩位移过大，将造成锚索自由段过量伸长导致预应力增加过大而影响锚索的正常使用和耐久性等。
综上，为了有效确保锚索抗滑桩的正常使用，应确保锚索抗滑桩的工程结构与桩周岩土体的工程协调与正常使用，也就是说，要确保抗滑桩与锚索之间、锚索抗滑桩与桩周岩土体之间的有效合理协调和安全储备，从而满足所保护对象的正常使用。
由此，在交通工程中对锚索抗滑桩的设置有以下几条原则：
1、一般要求抗滑桩顶位移不大于5cm，或桩体的旋转角不超过悬臂长度的1/100（单位cm）。
2、锚索在工后的伸长所导致的预应力变化，不应大于锚索材料弹性范围和锚索锚固力的安全储备。
3、锚索抗滑桩的位移不得挤压前部的隧道、桥梁等结构物，防止结构物受力后造成破坏。
4、锚索抗滑桩中的锚索往往采用欠张拉工艺，这一点与框架、地梁、锚墩、十字梁等坡面反力结构不一样，其主要目的是有效调动抗滑桩周岩土体的承载力。毕竟，在锚索抗滑桩工程中，抗滑桩是主体，锚索是副体。
5、锚索抗滑桩中的锚索设置拉力，宜为锚索抗滑桩整体受力的20%左右，从而有效优化工程结构和桩周岩土体的受力要求。当然，如果存在严格的位移要求时，可以在桩身不断增加锚索设置，使其形成多点式锚索抗滑桩，甚至使其变成梁式锚索抗滑桩。
总之，锚索抗滑桩应依据结构物与桩周岩土体之间弹性变形协调、桩身剪力与弯矩、桩体位移与锚索伸缩量，并采用结构与地质两方面的理论进行计算。
