一、概述

抗滑樁是将樁插入滑面以下的穩固地層内，利用穩定地層岩土的錨固作用以平衡滑坡推力，從而穩定滑坡的一種結構物。除邊坡加固及滑坡治理工程外，抗滑樁還可用于橋台、隧道等加固工程。

抗滑樁具有以下優點：

(1) 抗滑能力強，支擋效果好；(2) 對滑體穩定性擾動小，施工安全；(3) 設樁位置靈活；(4) 能及時增加滑體抗滑力，确保滑體的穩定；(5) 預防滑坡可先做樁後開挖，防止滑坡發生；(6) 樁坑可作為勘探井，驗證滑面位置和滑動方向，以便調整設計，使其更符合工程實際。

二、抗滑樁類型

實際工程應用中，應根據滑坡類型及規模、地質條件、滑床岩土性質、施工條件和工期要求等因素具體選擇适宜的樁型。

三、抗滑樁破壞形式

總體而言，抗滑樁破壞形式主要包括：

(1) 抗滑樁間距過大、滑體含水量高并呈流塑狀，滑動土體從樁間擠出；(2) 抗滑樁抗剪能力不足，樁身在滑面處被剪斷；(3) 抗滑樁抗彎能力不足，樁身在最大彎矩處被拉斷；(4) 抗滑樁錨固深度及錨固力不足，樁被推倒；(5)抗滑樁樁前滑面以下岩土體軟弱，抗力不足，産生較大塑性變形，使樁體位移過大而超過允許範圍；(6)抗滑樁超出滑面的高度不足或樁位選擇不合理，樁雖有足夠強度，但滑坡從樁頂以上剪出。

對于流塑性地層，滑體介質與抗滑樁的摩阻力低，土體易從樁間擠出。此時，可在樁間設置連接闆或聯系梁，或采用小間距、小截面的抗滑樁，因流塑體的自穩性差，當地下水豐富時，開挖截面過大的抗滑樁易造成坍塌，對處于滑移狀态的邊坡，還可能會加速邊坡的滑移速度，甚至造成邊坡失穩。

四、抗滑樁設計

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基本要求

抗滑樁是一種被動抗滑結構，隻有當邊坡産生一定的變形後，才能充分發揮作用。因此，抗滑樁宜用于潛在滑面明确、對變形控制要求不高的土質邊坡、土石混合邊坡和碎裂狀、散體結構的岩質邊坡。

抗滑樁宜布置在滑體下部且滑面較平緩的地段；當滑面長、滑坡推力大時，可與其它加固措施配合使用，或可沿滑動方向布置多排抗滑樁，多排抗滑樁宜按梅花型布置。此外，抗滑樁設計還應滿足以下要求：✔通過樁的作用可将滑坡推力滑坡的剩餘抗滑力傳遞到滑面以下穩定地層中，使滑體邊坡安全系數達到規定值。保證滑體不越過樁頂，不從樁間擠出。✔樁身有足夠的穩定性。樁的截面、間距及埋深适當，錨固段的橫向應力在容許值内。✔樁身有足夠的強度。鋼筋配置合理，能夠滿足截面内力要求。✔保證安全，施工方便，經濟合理。

02

設計流程

1)研究滑坡原因、性質、範圍、厚度，分析滑坡的穩定狀态、發展趨勢；

2)根據滑坡地質剖面及滑面處岩土體的抗剪強度指标，計算滑坡推力；

3)根據地形、地質及施工條件等确定設樁位置及範圍；

4)根據滑坡推力大小、地形及地層性質，拟定樁長、錨固深度、樁截面尺寸及樁間距；

5) 确定樁的計算寬度，并根據滑體的地層性質，選定地基系數；6)根據選定的地基系數及樁的截面形式、尺寸，計算樁的變形系數及其計算深度，據此判斷是否按剛性樁或彈性樁進行設計；

7) 根據樁底的邊界條件采用相應的公式計算樁身各截面的變位、内力及樁側應力(樁周岩土抗力)等，并計算最大剪力、彎矩及其位置；8)校核地基強度，若樁身作用于地基的彈性應力(橫向壓應力)超過地層容許值或小于容許值過多時，則應調整樁的埋深、截面尺寸或間距，重新計算，直至達到相關要求；

9) 根據計算結果，繪制樁身的剪力圖和彎矩圖；

10) 對于鋼筋混凝土樁，根據上述計算結果進行配筋設計。

03

作用力系

作用于抗滑樁的外力主要包括滑坡推力、樁前滑體抗力(滑面以上樁前滑體對樁的抗力)、錨固段地層抗力(滑面以下地層對樁的抗力)、樁側摩阻力和黏着力以及樁底反力等，其均為分布力。

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滑坡推力

作用于抗滑樁上的滑坡推力，與滑坡性質、滑體厚度、滑面形狀以及樁的位置、間距等因素相關。一般先用工程地質法的各種手段，對滑坡穩定性進行分析，然後輔以力學計算。由于樁間土拱對滑坡推力的影響機理尚不清晰，通常假定每根樁所承受的滑坡推力等于樁距(相鄰兩根樁中心的距離)範圍之内的滑坡推力。剩餘下滑力的計算有兩種模式，分别通過加大下滑力、折減抗滑力進行計算。1) 計算基本假定

①在沿滑動主軸方向的地質縱斷面圖上，按滑面的産狀和岩土性質劃分為若幹鉛直條塊，由後向前計算各條塊分界面上的剩餘下滑力即是該部位的滑坡推力；

②每段滑體的下滑力方向與其所在條塊的滑面平行；

③橫向按單位寬度計算，不考慮兩側的摩擦阻力；

④視滑體為連續而無壓縮的介質，由後向前傳遞下滑力并作整體滑動，不考慮滑體内部的局部應力作用。

2) 滑體上的作用力

第i 個條塊滑體上的作用力可分為基本力系和特殊力系兩類。

基本力系包括滑體自重Wi、上一條塊傳遞來的剩餘下滑力Ei-1、下一條塊産生的支撐力Ei、滑床反力Ni、滑面的抗滑力Ti；

特殊作用力系隻有在可能出現的情況下，才列入計算，其主要包括作用在條塊上的外部荷載Pi、動水壓力Di (滑體飽水或其下部飽水且與滑帶水相連通時考慮)、滑床上産生的浮托力Si、滑頭水系有壓力水頭時的浮托力Si’ 及地震力Esi等。

3) 各作用力的計算

4) 通過加大下滑力計算

5) 通過折減抗滑力計算(推薦)

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滑坡推力計算

計算滑坡推力時，首先根據試驗資料、經驗數據等進行綜合分析，拟定各條塊滑面的ci、φi值，或整個滑面的平均c、φ值，令F=1，依次計算各條塊的剩餘下滑力，并要求滑坡前緣出口的剩餘下滑力等于或趨近于零。若不為零，則需調整c、φ值，重複計算，直至等于或趨近于零為止，即反算求得c、φ值，如曲線a，進而綜合确定滑面(帶)的強度指标。

其次，根據工程要求，選定安全系數F，再重新計算各條塊的剩餘下滑力，即為設計下滑力，如曲線b。滑坡前緣出口處的最終不平衡下滑力 ，其為抗滑樁設計的主要依據之一。最後，根據選定的樁位、樁間距，計算作用在每根樁上的滑坡推力。

滑坡推力曲線

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滑坡推力分布形式

滑坡推力分布及其作用點位置，與滑坡類型、部位、地層性質、變形狀況及地基系數等因素有關。當滑體沿斷面高度均勻向下變形、地基系數為常數時，推力呈矩形分布；當地基系數沿斷面高度呈線性變化時，則推力呈三角形分布；當地基系數在頂部呈線性變化、底部為常數時，則推力呈梯形分布。

當滑坡為堆積層、破碎岩層時，下滑力自上而下呈三角形分布，由于滑體與滑床間存在摩擦，其下滑力有所減小，因而整個分布圖形接近于抛物線形。一般而言，若滑體變形是均勻向下蠕滑，當滑體是一種黏聚力較大的地層(如黏土、土夾石等)，其推力分布圖形可近似按矩形考慮；若滑體是一種以内摩擦角為主要抗剪特性的堆積體，其推力分布圖形可近似按三角形考慮，甚至按二次曲線考慮；介于此兩者間的情況，可假定為梯形。實際工程中，一般根據具體情況采用三角形、梯形或矩形分布。

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樁周岩土抗力

設置抗滑樁後，當抗滑樁受到滑坡推力作用産生變形時，一部分滑坡推力傳遞到樁前滑體(滑面以上)，另一部分通過樁體傳遞到錨固段地層(滑面以下)。抗滑樁周圍岩土體對抗滑樁的抗力作用稱為樁周岩土抗力，其中滑面以上的稱為樁前滑體抗力，或受荷段地層抗力；滑面以下的為錨固段地層抗力。

① 地基系數為常數(即“K”法)的假定，适用于較完整岩層和硬黏土；② 地基系數與深度成正比例增加(即“m”法)的假定，适用于硬塑至半堅硬的砂黏土、碎石類土或風化破碎的岩層。

2) 彈性抗力

在彈性限度内，與變位成正比的樁周岩土抗力稱為彈性抗力，根據彈性理論，由地基系數計算樁周岩土作用于樁身的彈性抗力值及其分布。假定地層為彈性介質，樁為彈性構件，作用于樁側任一點y處的彈性抗力

3) 樁前滑體抗力樁前滑體抗力與滑坡性質、樁前滑體規模等因素相關。試驗表明，樁前滑體體積愈大，抗剪強度愈高，滑面愈平緩、粗糙，樁前滑體抗力愈大，反之愈小。此外，還與是否存在多層滑面有關。當抗滑樁在滑坡推力作用下産生變形，滑面以上樁前滑體抗力小于樁體所提供的極限抗力時，樁前滑體将産生隆起破壞，或沿樁前滑體中某一薄弱面産生剪切破壞。

樁前滑體抗力可由極限平衡時滑坡推力曲線、樁前被動岩土壓力或樁前滑體的彈性抗力(樁前剩餘抗滑力)确定，設計時選用較小值。

①根據滑坡推力曲線确定樁前滑體抗力時，假定滑坡處于極限平衡狀态，滑面以上的c、φ值根據反算法确定時，抗滑樁需要承受的推力(樁上設計荷載)為T=E-P 。

②以樁前被動土壓力作為樁前滑體抗力時，可按朗肯被動土壓力公式計算。

③采用地基系數法時，将滑面以上樁身所受的滑坡推力作為已知設計荷載，然後根據滑面上下地層的地基系數，把整根樁視為彈性地基梁進行計算，不考慮滑面存在的影響。

應特别注意，若樁前滑體将被挖掉或可能滑動，則不存在樁前滑體抗力，此時應将滑坡推力直接作為樁上設計荷載。

樁前滑體抗力的分布圖形基本呈抛物線，抗力的最大值出現在滑體中部，靠近滑面的應力較小。當滑體為黏性土時，由于黏聚力影響，頂端抗力較滑體為松散介質時大，合力重心也較高。在工程設計中，樁前滑體抗力一般采用與滑坡推力相同的應力分布形式，也可采用抛物線分布形式。當采用抛物線分布時，可将抗力圖形簡化為一個三角形和一個倒梯形。

4) 錨固段地層抗力錨固段地層抗力分兩種情況：①抗滑樁錨固在完整岩層中，此時把滑面以下的地層當作半無限的空間彈性體，抗滑樁處理為插入其中的一根杆件較為合适，因按空間彈性體計算較為複雜，故一般采用彈性力學中簡便的鍊杆法計算，滑面處的抗力圖形有明顯的應力集中現象；②抗滑樁錨固在破碎岩層或堆積層中，此時可将地層視為彈性介質，采用地基系數法較為合适，而滑面處抗力較小。

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抗滑樁設計要素

1) 樁的平面位置及其間距

抗滑樁的平面位置和間距，一般應根據滑坡的地層性質、推力大小、滑面坡度、滑體厚度和施工條件等因素綜合考慮确定。多數滑坡體上部滑面陡，張拉裂縫多，不易設樁且在此部位設樁并不能對潛在滑體的中下部發揮作用，故效果較差；中部滑面深，下滑力大，設樁的工程量大，施工較為困難；潛在滑體的下部，滑面較緩，下滑力較小或系抗滑地段，布設樁容易，且基本上能對整個潛在滑體起到抗滑作用，在工程實踐中，多将抗滑樁布設在該部位。

在平面上，樁通常為一排，布置方向應與滑體滑動方向垂直或接近垂直。對于沿滑動方向很長的多級滑體或下滑力很大的滑體，設兩排或多排抗滑樁分級處治較為合理，也可采用抗滑樁和其它措施聯合處理。合理的樁距應使樁間滑體具有足夠的穩定性，在下滑力作用下，不緻從樁間擠出。初步選定時，樁的中心距可為6~10m，且宜大于樁的橫截面短邊或直徑的2.5倍。

2) 樁的橫截面及其計算寬度

抗滑樁橫截面形狀對樁的抗滑作用有較大影響。當滑體滑動方向明确時，可采用矩形截面，其長邊宜與滑動方向一緻；當滑體滑動方向難以準确确定時，宜采用圓形截面。抗滑樁的截面尺寸應根據單樁承受的滑坡推力大小、錨固段地層橫向容許承載力和樁間距等因素确定，且樁最小邊寬度不宜小于1.25m。初步選定時，矩形截面的短邊邊長可為1.5~3m，長邊邊長不宜小于短邊的1.5倍；圓形截面的直徑可為1.5~5m。

3) 樁的錨固深度

樁的錨固深度與穩定地層的強度、滑坡推力、樁體剛度、截面和間距、是否及如何考慮樁前滑體抗力等因素有關。錨固不宜過深，通常采用縮小樁距或調整樁體截面尺寸等方法，以減小錨固深度。抗滑樁錨固段應錨固于潛在滑面以下的穩定地層内，且不應産生新的深層滑動。初步選定時，錨固深度可為樁長的1/4~1/3，最終應根據計算确定。

4) 樁底支承條件

抗滑樁的頂端一般為自由支承，而底端根據錨固程度不同，可分為自由支承、鉸支承、固定支承三種，工程上通常采用前兩種。

① 自由支承：在滑面以下樁的OB段，地層為土體、松軟破碎岩體；

② 鉸支承：當樁底岩層完整時，并較OB段地層堅硬，但樁嵌入此層不深；

③固定支承：當樁底岩層完整且極堅硬，樁嵌入該層較深。(不推薦)

5) 剛性樁與彈性樁

當βh2≤1.0或αh2≤2.5時，抗滑樁屬剛性樁，否則屬彈性樁。錨固段地基系數為梯形分布時，可将樁分成若幹小段，每小段内采用常數分布近似計算。

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抗滑樁結構設計

抗滑樁樁身按受彎構件設計，當無特殊要求時可不做變形、抗裂及撓度等驗算。樁身混凝土的強度等級宜為C30，樁身中的主筋宜采用HRB 400鋼，箍筋可采用HRB 335鋼或HRB 400鋼。

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抗滑樁内力計算

國外通常采用線彈性地基系數法計算抗滑樁内力，将滑面以上按懸臂樁考慮，并采用一般靜力學方法求解其内力，而滑面以下采用有限差分法求解其内力。國内大多采用懸臂樁法和地基系數法。

懸臂樁法是最早提出的一種方法，具有簡單實用的優點，其将滑面以上視為懸臂梁，滑面以下視為Winkler彈性地基梁，由于其對樁的實際受力狀況偏于安全的簡化，因而對樁的内力計算結果是過于保守的；地基系數法把整根梁作為彈性地基梁來處理，通常認為其較接近抗滑樁的實際受力狀況，根據地基系數的假定不同，上述方法又分為“K”法、“m”法等。對于懸臂式抗滑樁、樁前滑體可能滑動的全埋式抗滑樁，通常采用懸臂樁法，對于一般的全埋式抗滑樁，上述兩種方法均可采用。《鐵路路基支擋結構設計規範》(TB 10025)推薦使用懸臂樁法。

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地基強度校核

抗滑樁錨固深度的計算應根據地基的橫向容許承載力确定。

五、抗滑樁内力計算

滑面以上的樁身内力，應根據滑坡推力和樁前滑體抗力計算；滑面以下的樁身變位和内力，應根據滑面處的彎矩、剪力和地基的彈性抗力(錨固段地層抗力)進行計算。計算時，通常将抗滑樁位于滑面以上的部分稱為受荷段，滑面以下部分稱為錨固段，兩部分單獨計算。

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受荷段樁身内力

若樁前滑體自身不能保持穩定，當樁受力時，其不能提供反向支承力，此時抗滑樁稱為懸臂樁，抗滑樁受荷段僅承受滑坡推力，樁身内力可根據結構力學公式直接計算。

若樁前滑體自身能保持穩定，且具有一定的穩定強度，當樁受力後，樁前滑體能提供一定的反向支承力以穩定樁後滑體，這部分力稱為樁前滑體抗力，其大小、分布規律及對樁的作用很複雜，當樁前滑體抗力采用與滑坡推力相同的分布形式，樁身内力可根據結構力學公式計算。

根據簡化後滑面處彎矩和剪力相等的原理，

hs為樁前滑體抗力最大應力處與樁頂的距離，其值随滑體黏聚力的增大而減小。試驗表明， hs一般等于受荷段樁長的1/4~1/3，該值對計算結果影響不大。

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錨固段樁身内力

1) 按剛性樁計算

剛性樁内力計算方法較多，目前較常用的是将錨固段樁身周圍的地基介質視為彈性體以計算樁側應力(錨固段地層抗力)，從而計算錨固段樁身内力。

① 滑面處地基系數的确定對于地基系數不随深度變化的彈性介質，如密實土層和岩層，由于其地基系數較滑體大得多，因此上部滑體的存在不會影響滑床的彈性性質，滑面處地基系數仍為常數。對于地基系數 C=A my 的地層，A 值的大小與應力釋放、地層性質和附加荷載等因素有關。應力釋放需視地質年代中地層的沉積、卸荷、剝蝕、夷平和各種營力作用來考慮，即考慮超壓密作用；附加荷載主要包括滑體自重及其上部建(構)築物等。一般而言，A及 A’值可用換算法求得。

② 樁身内力計算在滑坡推力作用下，當樁埋入完整、堅硬岩石的表層時，将繞樁底轉動，當樁埋入土層或軟質岩層中時，将繞樁身某點轉動。樁身内力的計算，根據滑面以下地層情況的不同有所區别。假設樁身埋入同一地層，滑面以下m值相同，樁底為自由端，計算分析如下：

2) 按彈性樁計算按彈性樁計算錨固段樁身内力，本質上是利用初參數方程求解錨固段樁身變位及内力。初參數指樁起始端的位移、轉角、彎矩和剪力等物理量，即y=0時的x0、φ0、M0、Q0。樁的初參數解即為用樁的四個初參數表示彈性樁樁軸微分方程的通解及其它物理量的解答，因其均為方程，故稱為初參數方程。

六、錨拉樁

與普通抗滑樁相比，錨拉樁具有下列優點：①改變普通抗滑樁的受力狀态，減小樁身彎矩和剪力，從而減小樁身截面面積及埋深，節省材料并降低造價；②錨索可控制樁頂位移量，由普通樁被動受力變為主動施力，使其成為主動抗滑結構，可有效減小滑體位移量，利于保證滑帶(潛在滑帶)的強度；③能較快控制滑坡。

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結構形式

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基本假定

錨拉樁設計計算基本假定如下：1) 錨拉樁可簡化為受橫向變形約束的彈性地基梁，根據變形協調原理，錨拉處樁的位移應與錨索伸長量相等，然後進行樁的内力計算。2) 假定每根錨索承受相鄰兩樁(中心至中心)的滑坡推力，作用于樁上的力主要有滑坡推力、樁前滑體抗力、錨索拉力及錨固段地層抗力，不計樁體自重、樁底反力及樁與岩土間的摩阻力等。

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樁身内力計算

假定抗滑樁受荷段樁身布設n根錨索，則樁為n次超靜定結構。滑面處的彎矩M0’及剪力Q0’計算公式如下：

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