摘要：預應力錨索抗滑樁是上世紀80年代研究開發的一種新型抗滑樁結構形式，它是在普通抗滑樁的樁頭部位設置一孔或多孔預應力錨索。目前，預應力錨索抗滑樁的受力機理尚不明確，本文結合預應力錨索抗滑樁的結構特點分析了不同工況條件下的樁身受力情況，為合理應用預應力錨索抗滑樁提供參考。

　　關鍵字：預應力 錨索 滑樁 載荷

　　隨著我國公路建設事業的蓬勃發展，越來越多的公路將穿越地形地質復雜區域，加上線路設計對坡度、彎度要求嚴格，勢必會產生大量的不穩定邊坡，這給邊坡治理提出了更高的要求。預應力錨索抗滑樁樁身受力狀態更為合理，且造價相對較低、工程效果明顯，在公路滑坡病害治理工程實踐中獲得了廣泛的應用和發展。

　　1.預應力錨索抗滑樁的結構特點：

　　預應力錨索抗滑樁主要由預應力錨索、錨具、抗滑樁等組成，與普通抗滑樁的懸臂錨固梁柱結構不同，預應力錨索抗滑樁是一種近似彈性支座簡支梁柱結構。與普通抗滑樁相比，預應力錨索抗滑樁優點有：

　　1)能充分發揮高強鋼材、鋼絲、鋼絞線等材料的良好性能;

　　2)最大限度地利用巖土介質的內在強度和潛力，加強自承和自穩能力;

　　3)主動加載用以改善工程結構的應力狀態，提高受加固體的強度;

　　4)確保工程施工的安全及巖土體的長期持續穩定，約束其變形。

　　2. 預應力錨索抗滑樁的工況條件

　　根據預應力錨索抗滑樁的施工構筑工序、預應力錨索的鎖定步驟和滑坡推力的作用時步等樁身受力狀態，分析預應力錨索抗滑樁的工況歷時條件主要可以分為：

　　1)成樁工況條件

　　抗滑樁樁身灌筑完成之后，樁頭錨索預應力施加之前，一般不考慮滑坡推力的作用(顯著變形活動的滑坡體除外)，其樁身外荷載為樁身前后兩側的靜止土壓力荷載，如果樁身前后地面高差明顯，則存在不平衡土壓差，將產生樁體的小量變形和樁側反力，嚴格地說，會影響下一時步的樁體變形和樁側反力分布。由于考慮這種土壓差較小，且基本已在樁身護壁施工期間通過護壁結構調整和承擔，故通常視該成樁工況條件為空載條件。如圖一所示。

　　

 

　　圖 一

　　2)前期滑坡推力作用工況

　　抗滑樁樁身灌筑完成之后，樁頭錨索預應力施加之前，當滑坡病害存在顯著的變形活動，必須考慮前期滑坡推力的作用，此時可根據相關工程經驗或現場實測值確定外荷載。

　　在該時步工況條件下，其外荷載為前期滑坡推力，即前期樁后滑坡推力和樁前滑坡抗力，樁側地基為滑面以下樁段范圍內的線彈性地基支座。其中需要明確的是，前期滑坡推力作用僅當滑面以上樁后滑坡推力大于樁前滑坡總抗力時才能產生作用，即部分樁后滑坡推力用于平衡樁前滑坡抗力。如圖二所示。

　　

 

　　圖 二

　　3)預應力錨索鎖定工況

　　抗滑樁樁身灌筑完成并達到設計強度要求之后，即可對樁頭錨索進行張拉，施加預應力，并按照設計鎖定拉力值進行鎖定。在該時步工況條件下，其外荷載包括樁頭鎖定預應力、樁前滑坡抗力和前期樁后滑坡推力;樁側地基考慮為滑面上下全樁段范圍內的線彈性地基支座。如圖三所示。

　　

 

　　圖 三

　　4)后期滑坡推力作用工況

　　當預應力錨索鎖定作業完成以后，預應力錨索抗滑樁還將承擔后期滑坡推力直至設計滑坡推力狀態，并與預應力錨索協調變形和共同作用。

　　在該時步工況條件下，其外荷載包括后期滑坡推力、樁頭鎖定預應力和前期滑坡推力與滑坡抗力，即全部荷載作用;樁側地基為滑面以下樁段范圍內的線彈性地基支座和預應力錨索等效線彈性支座。如圖4所示。

　　其中需要明確的是，預應力錨索鎖定工況條件下，在滑面以上產生的樁側抗力部分是由后期滑坡推力平衡所包含;另外，預應力錨索與樁體的協調變形和耦合作用是通過在相應錨頭處作用的等效彈性支座處理。

　　

 

　　圖 四

　　3.主要應用計算方法及分類

　　對于預應力錨索抗滑樁結構的分析計算，在工程實踐中常用的方法可分為三類。

　　第一類計算方法，即簡化工況法。簡化工況法是直接將錨索預應力作為外荷載施加在樁頭上，與滑坡推力一起按靜力問題計算滑面以上樁身內力及滑面處的剪力和彎矩，而滑面以下樁體內力計算與普通抗滑樁有關計算相同。

　　第二類計算方法，即時步工況法。這類計算方法沒有考慮錨索與樁體的變形協調及其歷時工況條件，認為錨索的拉力就是所施加的預應力在工作過程中其值保持不變或最終設計拉力狀態。

　　第三類計算方法，即實時工況法。這種方法計算較簡單，但由于在滑坡推力作用下未考慮錨索與樁的協調變形以及歷時荷載作用過程，必將存在工程經濟或風險問題。

　　4.預應力錨索抗滑樁應用注意事項

　　1)確定滑動面的強度指標及滑坡下滑力

　　滑動面的強度指標可直接通過現場的滑動面大剪試驗獲取。但少量大剪試驗往往離散性較大，大量大剪試驗費錢費工又不現實，因此往往根據滑坡主軸斷面采用反算法來確定，即根據當前的滑坡狀態，據經驗確定其穩定系數，再反算c、Φ值指標。對滑坡體所處穩定狀態的評估帶有很大的經驗性，應據滑體變形現狀來厘定。當滑坡處于蠕動階段、滑動階段時，現狀穩定系數可分別在1.10-1.00、1.00-0.95范圍內取值。當滑坡未明顯變形或己劇滑時，現狀穩定系數無法確定，不適于反算。

　　2)預應力損失與張拉值

　　為減少錨索鎖定后的預應力損失，可通過以下三種途徑：

　　(1)加大墊墩尺寸，減小錨墩底面對巖土體的壓力水平。

　　(2)采用小噸位錨索，如500kN、750kN級錨索。

　　(3)多次張拉與超張拉。后一次張拉可補償前一次張拉后的預應力損失;按超過設計預應力進行鎖定前的超張拉，可彌補地層壓縮徐變所致預應力損失。超張拉值根據測試和經驗而確定，一般土體控制在25%以內，巖體則控制在10%以內。

　　3)鋼絞線根數的確定

　　根據單根錨索要求承受的錨固力和鋼絞線的最小破斷載荷，加一定的安全系數來確定錨索的鋼絞線根數。

　　一般采用的美國標準ASTM A416-94鋼絞線，用7絲擰成，φ15.24mm，截面面積140mm2，張拉強度1860N/mm2，最小破斷載荷260.7kN。500kN錨索用4根鋼絞線組成，750kN錨索用6根鋼絞線組成，超張拉25%時安全系數K為1.6。研究現有規范認為K取1.50已足夠。

　　4)錨索體結構的確定

　　對拉力型錨索，鋼絞線呈同心狀環列，中心全長插灌漿管。錨固段用擴張環和定位片束張呈藕節狀;自由段各根鋼絞線防銹防腐后，分別套上塑料管，再用箍環緊束成索;塑料管末端用膠帶扎成止漿塞。

　　5)錨孔直徑的確定

　　錨孔直徑據索體直徑，并考慮砂漿體的空間來確定。4-8根鋼絞線的錨索，錨孔孔徑一般設計為90~115mm;9-15根鋼絞線的大噸位錨索，錨孔孔徑一般設計為115~135mm。據成孔機具，一般設計為110mm。

　　6)錨索噸位的確定

　　當失穩坡面較大時，宜盡量采用小噸位錨索來加固。雖然小噸位錨索比大噸位錨索的根數要多，因而造孔費用略高，但增大了加固面積，可減少未加固區滑體的殘余變形，效果更好。

　　結論：

　　預應力錨索抗滑樁作為一種新型的支護形式，在公路路基邊坡加固中得到了廣泛應用，但其受力機理尚不明確，理論已落后于工程實踐。本文對預應力錨索抗滑樁的一些問題進行了探討。

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