抗滑桩结构受混凝土徐影响浅析

抗滑桩结构受混凝土徐影响浅析

付晶

1.新疆地矿局第二水文工程地质大队新疆昌吉市831100

摘要：混凝土徐变作用对桩身挠度的增加影响较大，占用桩身位移的设计冗余。增加受拉侧混凝土开裂腐蚀钢筋的风险，对结构耐久性是不利的。由于抗滑桩嵌固段属于隐蔽工程，无法及时发现此类安全隐患，将会大大降低防治工程可靠性。希望此文引起相关设计工作者的注意，保障地质灾害防治工程的可靠性。

关键词：混凝土徐变、监测、抗滑桩、地质灾害

0引言

混凝土在应力保持不变的情况下应变随时间增长的现象，称为混凝土徐变。它是混凝土材料本身固有的时变特性，会对长细比大的梁、柱类结构的受力性能及长期变形造成不利影响。

通过对滑坡防治工程中的抗滑桩，实际受力的监测研究。发现徐变作用能够增大桩身的挠度，占用桩身向坡外倾斜的设计冗余。增大受拉侧混凝土裂缝宽度，降低受力主筋的耐久性。由于抗滑桩嵌固段属于隐蔽工程，无法及时发现此类安全隐患，故将会大大降低防治工程可靠性。

希望此文引起相关设计工作者的注意，特别是对桩顶位移有特殊控制要求的，需采取相应措施加以控制，保障地质灾害防治工程的安全可靠。

1研究工作背景介绍

1.1防治工程概况

滑坡灾害位于新疆尼勒克县种蜂场镇南侧的山体，该处山体总体南高北低。滑坡平面整体呈“圈椅”形，主滑方向31°，纵向剖面呈凸形，平均坡度37°。滑坡体岩性为粉土，平均厚度6m，体积约24万m3。滑面位置分为两种，一种是沿粉土内部滑动，另一种是沿岩性分界面滑动，滑床为粉土下部的卵石土层。

根据滑坡灾害特征，防治措施主要采用坡面削方减载、悬臂式抗滑桩，坡脚桩板式抗滑挡土墙和护坡挡土墙进行综合防治，并在潜在滑坡体后缘修建截、排水沟。

1.2监测研究概况

研究工作的目的是检验设计方案在实际工程应用中的可靠性，为滑坡稳定性监测提供数据。具体监测方法在防治Ⅱ区内，通过埋设应变计、土压力、测斜管等设备，对悬臂式抗滑桩、桩前滑坡情况进行了监测研究（图1）。

图1科研监测工作部署图

2．徐变作用下的桩身应变

桩身应变的监测采用振弦式两向应变计，分三组埋设于桩身上、中、下部位，分别监测桩身在滑体土、滑带和嵌固段的应变特征。每组应变计按横向、竖向两个方向布设，其中横向布置沿顺坡方向，固定于受弯主筋附近；竖向固定于受力主筋上，以此达到监测受力主筋应变的目的。

通过对桩身上、中、下应变曲线对比（见图2），在监测初期（2016.7月—11月）在恒荷载保持不变并长期作用的情况下，桩身应变随时间均呈持续增长，说明此时段监测的应变值主要受混凝土徐变作用的影响。

图2C4桩（2016.7-2017.10）应变监测

由线性拟合情况得出，其-2.5m处斜率为0.67、-5.0m处为0.25、-7.5m处为0.33，应变增速呈现上段大、中下段小的特点。说明徐变作用与加载应力大小有直接关系，由于滑坡推力直接作用于桩身上部区段，导致该段的应变增速明显高于桩身中下部区段。并且在持荷初期约1个月时间（见图3），桩身-2.5m处初始应变表现为压应变，此变化实际为滑坡推力作用于桩身引起的变形，即持荷应变ε持。进入11月后桩身应变随温度下降而降低（见图2），说明徐变作用对桩身应变的影响力，逐渐被温度应力所取代，经过6个月的加荷作用，混凝土徐变基本完成。

图3“-2.5m应变”曲线对比图

3徐变作用对桩身的影响

通过桩身应变的分析，发现在工程竣工初期徐变作用对桩身的变形影响较大。

3.1增大桩身初期的变形

通过应变数据统计表中“极差”值的对比（见表1），监测周期前6个月时间内，混凝土应变增幅远大于后期，说明徐变作用对桩身应变的影响较大，是此阶段桩身变形的主要因素。

表1C4桩混凝土应变特征对比表

3.2增加嵌固段桩身应力

由图2中“-7.5m应变曲线”可见，当桩身应变回落时，其回落幅度明显小于上部桩身，小仅为10（με），说明当徐变作用稳定后，桩底存在一定的残余应变，该应变量不再恢复，形成桩底永久变形。应变为正说明此时因混凝土徐变作用导致桩底存在不可恢复的拉应变，这对嵌固段桩身截面的抗弯和抗剪是不利的。

3.3增加桩身初期的倾斜位移

由桩身测斜数据对比可见（见表2），“徐变阶段”桩体累计位移量明显大于后续时间，以桩顶下部“0.5m、1.0m处的累计位移差”为例，C4桩徐变阶段占比为55%、C6为73%、C8为87%；而C4桩后续阶段为45%、C6为27%，C8为13%，这说明由于混凝土的徐变作用，额外增加了桩身向坡外弯曲的位移量，额外增大了抗滑桩受弯构件的挠度，占用了设计冗余，这对抗滑桩抵抗滑坡推力是极为不利的。

表2抗滑桩混凝土应变特征对比表

注：序号1为测斜初始值，3=2-1，5=4-2。

注：序号1为测斜初始值，3=2-1，5=4-2。

4控制徐变的工程措施

通过混凝徐变对桩身的影响分析，说明混凝土徐变显著影响了，抗滑桩结构物的应力状态。应采取相关措施加以控制，具体如下：

4.1设计阶段

通过在桩顶增设锚拉设计，减小桩身初始弯曲变形，对嵌固段受力主筋采取防腐处理，提高钢筋的耐久性。其次可对桩身设置纵向预应力钢筋，造成人为的应力状态，抵消非荷载应力（混凝土徐变、温度等）所引起的部分或全部拉应力。

4.2施工阶段

施工中对混凝土配合比进行调整，通过降低水灰比、减小水化热反应，来减小大徐变作用发生。并且根据混凝土徐变前期大的特点，考虑在抗滑桩浇筑完成后，采取分阶段施加桩后荷载的办法，避免因瞬时施加大荷载，导致桩身持荷后发生的大徐变情况。

5、结语

通过对桩身应变分析，得出如下结论：

（1）混凝土徐变作用对抗滑桩的影响时间分析，约在工程完工后6个月时间内。

（2）混凝土徐变作用导致桩底存在不可恢复的拉应变，这对嵌固段桩身截面的抗弯和抗剪是不利的。

（3）徐变作用额外增加了桩身的弯曲位移量，增大了抗滑桩受弯的挠度，占用了设计冗余。

综合上述结论，混凝土徐变对抗滑桩的影响是不利。目前现行规范中对一般桩身结构设计，是不要求做挠度、裂缝计算，这对悬臂式抗滑桩的使用增大了安全隐患。故需要引起相关设计人员的注意。

参考文献：

[1]付晶，陈德斌等。新疆尼勒克县种蜂场大桥南侧滑坡灾害防治工程项目设计书，新疆，新疆地矿局第二水文工程地质大队，2014.12。

[2]付晶韩庆洋等。抗滑桩受力参数分析在滑坡防治工程的关键作用研究报告，新疆，新疆地矿局第二水文工程地质大队，2018.4。

[3]DZ/T0219-2006,滑坡防治工程设计与施工技术规范,2006,(24-27)。

作者简介：付晶（1984-），男，工程师，主要从事地质灾害勘查、设计与施工管理工作。