预应力锚索抗滑桩是滑坡治理的主要技术类型，但是对河（库）岸滑坡而言，滑坡体大部分处于周期性浸泡状态，滑坡体易产生不均匀沉降变形，使得传统预应力锚索抗滑桩的锚索易受到地下水腐蚀并承受不均匀沉降变形产生的附加应力；对于山坡表层大型崩塌堆积体滑坡，基岩埋深大，锚索预应力施加困难。为了消除腐蚀作用和附加应力对传统预应力锚索抗滑桩预应力锚索的不利影响，《竖向预应力锚索抗滑桩设计原理》通过对抗滑桩常规设计方法的梳理，融合悬臂抗滑桩和预应力锚索抗滑桩的优点，研发了竖向预应力锚索抗滑桩新技术。分析了抗滑桩的耐久性问题，提出了滑坡蠕变和水库地震作用下抗滑桩优化设计方法；构建了梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩双土拱理论，提出了该新技术的结构计算方法、工程设计方法和施工方法，通过模型试验获得了该新结构的受荷性能，其抗滑能力比同截面悬臂抗滑桩增强60%左右。

第1章 抗滑桩分类
　　1.1 抗滑支挡工程背景
　　我国是滑坡灾害高发地区，特别是山地丘陵地区和库水岸坡地区更为易发滑坡地带[1， 2]。据国家统计局的中国统计年鉴（2017）披露资料显示，2013年至2017年期间，我国滑坡灾害的发生十分频繁，占发生地质灾害数量的60%以上；其中，因水毁滑坡造成的灾害比例达到了16%以上（图1.1）。
　　图1.1 水毁滑坡案例
　　三峡库区通航运行近十多年来，由于每年30m左右的库水位变幅，出现了大量的老滑坡复活及新生滑坡，发生滑坡的频率日益增大，且滑坡造成的破坏规模逐渐增大。近几年来，库区水位涨落对岸坡的稳定性的影响越发明显，传统滑坡抗滑支挡结构受水毁破坏的案例逐渐增多，每年都有不同程度的毁坏案例；其中，在滑坡推力作用下因支挡结构设计不合理造成的结构失效更是占据了较高的比例（如图1.2所示）。
　　三峡库区已成为滑坡地质灾害的重点易发区。例如，已查出的三峡库区的滑坡灾害就有2500个以上，表1.1列举了国内三峡蓄水区的部分滑坡实例。
　　抗滑桩是滑坡治理的主要手段[3-9]，而悬臂抗滑桩在抗滑桩治理中应用较为普遍，它的作用机理是利用滑床以上的桩体承担滑动面以上的滑坡推力，并通过滑床以下的桩体传递至稳定岩土体中，从而形成稳定的平衡坡体，以此达到治理滑坡的目的。但从工程实践情况而言，存在两方面的问题：一是在滑坡区域进行的大断面开挖，容易萌生新生滑坡导致失稳，因而造成破坏；二是使用的混凝土和钢材等材料的用量大，工程造价高。
　　预应力锚索抗滑桩在桩身设置预应力锚索，并通过锚索固定在基岩中，改变了悬臂桩结构的受力状态，将被动受力状态改变为主动受力状态，增加了抗滑桩受力性能，提高其稳定性。预应力锚索抗滑桩虽充分利用了锚索作为外力，减轻抗滑桩的结构自重，但仍存在两方面的问题：其一，当地质条件对应的滑体厚度偏大或者滑动面相对平缓时，设计的预应力锚索自由段偏长，不仅工程造价较高且预应力损失较大；其二，当嵌固于土体内的预应力锚索遇水周期性浸泡时，容易导致预应力拉力失效。
　　抗滑桩是应用于滑坡治理工程的主要手段，是借助周围岩土体的共同作用将滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑支挡结构。因其支挡能力强、工作面多且干扰少、施工方法便捷的特点广泛应用于库岸滑坡治理。但当滑坡下滑力较大时，常采用增大桩身截面尺寸和提高配筋率来确保抗滑桩的支挡效果，但施工难度和工程成本却大大增加。斜拉预应力锚索桩的出现，很好地改善了桩的受力状态，通过对桩顶设计斜拉锚索，施加预应力，将桩通过锚索锚固在稳定的基岩中，达到抗滑的目的。这种滑坡治理措施能更好地增强滑坡的稳定性，但也产生新的问题，例如，设置锚索后增加了工程造价，钢绞线抗腐蚀能力影响工程使用年限，以及滑面较平缓或者滑体厚度较大时，导致锚索自由段过长，预应力损失严重等问题。
　　1.2 抗滑桩分类
　　工程建设时的挖方或填方会形成高矮不一的建筑边坡，而由于周边环境的制约，许多工程无放坡条件，只能采取垂直开挖的施工方式。这种施工方式必须有正确的防护，否则边坡岩土体在重力及其他因素作用下就会失稳，就会沿滑动面向下滑动，造成滑坡。工程施工期间一旦发生滑坡，往往会导致严重后果，因此施工时采用一定的抗滑措施来保证边坡稳定，十分必要，也是必须的。在众多的抗滑措施中，抗滑桩的抗滑能力强，支挡效果好；对滑体稳定性扰动小，施工安全；适应性广，预防能力强；能及时发挥抗滑作用，确保滑体的稳定。
　　1.2.1 抗滑桩的优点
　　（1）抗滑能力强，支挡效果好。通过设置合理的抗滑桩桩间距和排间距，可形成土拱效应，增强桩群整体支护效果。抗滑桩的布置形式有互相间隔的桩排，互相连接的桩排，下部间隔但顶部连接的桩排或者互相间隔的锚固桩等，排桩的桩间距一般取桩径的3～5倍，原则上保证桩间土体不从桩间滑出即可。
　　（2）对滑体稳定性扰动小，施工安全。抗滑桩施工所需土方量小，有配套的施工设备，工期短，是广泛采用的一种抗滑措施。
　　（3）适应性广。相对于普通桩，抗滑桩具有直径小、长径比大及柔性抗滑的特点，并且适用性强、成本低以及施工快捷，因此抗滑桩被广泛应用于边坡加固等防护工程中。根据边坡滑坡体的厚度、推力大小、防水要求和施工条件，可选用木桩、钢桩、混凝土桩或钢筋（钢轨）混凝土桩。
　　（4）能及时发挥抗滑作用，确保滑体的稳定。在边坡上植入抗滑桩，将抗滑桩插入滑动面以下的稳定土层，当边坡土体下滑时受到抗滑桩的阻力，桩前滑体达到稳定状态。抗滑桩应该嵌入稳定地层以下深度，依据工程经验，在软质岩层中，抗滑桩锚固深度设计为桩长的1/3；硬质岩层中设计为桩长的1/4；在土质滑床中设计为桩长的1/2；当土层沿基岩面滑动时，抗滑桩锚固深度选用桩径的2～5倍。
　　（5）可先做桩，后开挖，预防发生滑坡。如果先进行挖土作业，有可能会降低基底土层对土体的承载力，被挖出的土方也会影响挖好的基底标高；土方开挖之后一般需要加快施工进度，防止基底长时间暴露而产生质量隐患。对于一般的桩基施工，基本上是把桩基内的土通过机械或者人工的方式排出来，碎石桩通过挤压的方式排土，这对土体会造成较大扰动，增加土体的不稳定性。抗滑桩可以先施作后进行土方开挖，待抗滑桩的桩身混凝土强度达到设计值后，就可以土方开挖，但为了方便桩间的锚喷施工，一次土方开挖不能超过2.5m。为了更加合理地安排工期，在安排打桩线路时要考虑到土方开挖的顺序。打完桩后先做桩基的静载试验，试验合格后再进行土方开挖，以预防滑坡发生。
　　（6）桩坑可作为勘探井，验证滑面位置和滑动方向，以便调整设计方案，使其更符合工程实际。
　　1.2.2 抗滑桩破坏形式
　　（1）抗滑桩在边坡中由于抗剪强度不足，桩体被剪断，桩身抗弯刚度不足，桩体被拉断。该类破坏形态常发生在地基锚固条件较好的岩质地段或者桩体本身锚固深度足够的情况。
　　（2）在地基锚固条件不好的土质滑坡地段，由于锚固土体抗力不足，土体本身发生剪切破坏，桩体没有破坏，只是发生了较大角度的位移，该破坏形式称为抗滑桩的推歪或推倒。
　　（3）在抗滑桩加固边坡后，由于桩间距过大，不足以形成有效土拱，或者排水措施不当，滑体含水量增高，而造成桩后土体从桩间绕流至桩前，该破坏形式称作滑体流出。
　　（4）桩体高度不足、横向坡面较陡或者位置选择不合理而导致的滑体局部土体从桩顶剪出至桩前，该破坏形式称作冒顶。
　　1.2.3 悬臂抗滑桩
　　对于中小型滑坡，滑坡推力较小，治理工程方案设计时可采用悬臂抗滑桩（图1.3）。悬臂抗滑桩属于悬臂梁构件，由悬臂段（自由段）和嵌固段组成。悬臂段承受滑坡推力，并通过嵌固段桩传递到稳定地基内。嵌固段长度为1/3～1/2桩长，为嵌入中风化岩层内的长度。抗滑桩截面尺寸可采用圆形或矩形，矩形桩的长边尽可能与滑坡主滑方向一致。根据结构计算结果进行抗滑桩结构配筋，在嵌固段与悬臂段交接部位应加强配筋。抗滑桩可采用人工挖孔或机械成孔施工。滑坡体长度超过100m，存在多个剪出口时可采用抗滑桩分级支挡（图1.4），每级抗滑桩单*承担抗滑支挡段的滑坡推力。
　　图1.3 悬臂抗滑桩
　　图1.4 分级支挡悬臂抗滑桩
　　1.2.4 预应力锚索抗滑桩
　　对于大型特大型尤其是岩体滑坡，滑坡推力较大，治理工程方案设计时可采用锚索抗滑桩（图1.5）。锚索抗滑桩由钢筋混凝土抗滑桩和锚索组成，锚索布设在桩顶以下1.0～1.5m处，滑坡推力较大时可布设多排锚索。锚索倾角不大于30°。布设多排锚索时，应防止锚索之间相互影响，尤其是锚固端应有适当的安全距离。锚索的锚固段长度应根据严密的计算确定，且不应小于5m。锚索设计时，尤其在地下水比较丰富、锚索处于周期性浸泡条件下，应高度重视防腐问题。该锚索抗滑桩在设计时应严格控制滑坡体在桩顶以上形成次生滑坡，产生冒顶。

目录
序
前言
第1章 抗滑桩分类 1
1.1 抗滑支挡工程背景 1
1.2 抗滑桩分类 3
1.2.1 抗滑桩的优点 3
1.2.2 抗滑桩破坏形式 4
1.2.3 悬臂抗滑桩 4
1.2.4 预应力锚索抗滑桩 5
第2章 抗滑桩常规设计方法 7
2.1 滑坡推力计算 7
2.1.1 滑坡稳定性分析 7
2.1.2 滑坡推力计算方法 18
2.2 悬臂抗滑桩设计方法 19
2.2.1 内力计算 19
2.2.2 结构设计 44
2.3 预应力锚索抗滑桩设计方法 50
2.3.1 锚索抗滑桩 50
2.3.2 预应力锚索设计方法 52
第3章 抗滑桩腐蚀耐久性 55
3.1 抗滑桩安全使用寿命的影响因素 55
3.1.1 混凝土的渗透性 55
3.1.2 混凝土收缩开裂 55
3.1.3 混凝土中性化 56
3.1.4 化学侵蚀 57
3.1.5 碱-集料反应 59
3.1.6 钢筋锈蚀 60
3.1.7 荷载 63
3.1.8 地质环境 63
3.1.9 施工控制 64
3.2 抗滑桩耐久性试验 64
3.2.1 相似比 64
3.2.2 悬臂抗滑桩耐久性模型试验 65
3.2.3 预应力锚索抗滑桩耐久性模型试验 73
3.3 抗滑桩耐久性评价 82
3.3.1 混凝土中性化预测模型介绍 82
3.3.2 抗滑桩混凝土中性化预测模型 84
3.3.3 钢筋锈蚀时间 88
3.3.4 抗滑桩服役寿命预测 93
3.4 抗滑桩耐久性设计 94
3.4.1 抗滑桩设计使用年限 94
3.4.2 抗滑桩混凝土保护层厚度设计 95
第4章 滑坡蠕变及水库地震作用下抗滑桩结构设计 97
4.1 滑坡蠕变荷载 97
4.1.1 蠕变荷载本构模型 97
4.1.2 蠕变模型参数辨识 101
4.2 考虑滑坡蠕变作用的悬臂抗滑桩内力计算 105
4.2.1 滑坡推力计算方法修正 105
4.2.2 悬臂抗滑桩内力计算方法修正 105
4.3 水库地震对悬臂抗滑桩力学性能的影响 113
4.3.1 水库地震荷载 113
4.3.2 水库地震作用下悬臂抗滑桩内力计算 119
第5章 竖向预应力锚索抗滑桩 126
5.1 技术内涵 126
5.2 作用原理 130
5.3 适用条件 130
第6章 双土拱理论 133
6.1 桩土作用机理 133
6.2 双土拱存在条件 135
6.3 双土拱形式 136
6.4 双土拱破坏机理 137
6.5 桩间距 138
6.5.1 双土拱计算模型 138
6.5.2 合理桩间距 140
6.6 桩侧角取值 148
6.6.1 影响因素 148
6.6.2 取值范围 149
6.6.3 *优角度 150
第7章 结构计算 151
7.1 受荷段受力和变形 152
7.1.1 抛物线计算模型 152
7.1.2 抛物线荷载 152
7.1.3 受荷段内力 154
7.1.4 受荷段变形 157
7.2 嵌固段受力和变形 159
7.2.1 计算宽度 159
7.2.2 桩体判别 160
7.2.3 刚性桩内力和变形 161
7.2.4 弹性桩内力和变形 164
第8章 竖向预应力锚索抗滑桩受荷性能模型试验 167
8.1 试验设计 167
8.2 水平推力模型试验 167
8.2.1 试验 167
8.2.2 推力试验结果对比 172
8.2.3 破坏性对比 174
8.3 三维土拱效应模型试验 175
8.3.1 三维试验结果对比 175
8.3.2 梯形断面角度与土拱效应 176
8.4 抗滑桩安全性 180
8.4.1 矩形截面试验桩承载力 180
8.4.2 梯形截面试验桩承载力 180
8.4.3 安全系数取值 181
8.5 抗滑桩破坏规律 181
8.5.1 理论计算 181
8.5.2 试验观测 182
8.5.3 破坏面计算 183
8.5.4 正确性验证 184
第9章 结构设计与施工 185
9.1 桩体结构设计 185
9.1.1 断面尺寸 185
9.1.2 梯形截面分区线 186
9.1.3 竖向预应力 187
9.1.4 主要参数 189
9.2 抗滑桩配筋设计 189
9.2.1 竖向预应力锚索结构设计 190
9.2.2 竖向预应力锚索与钢筋共同结构设计 191
9.2.3 箍筋结构设计 192
9.2.4 配筋率验算 193
9.3 细部构造 195
9.3.1 锚索构造 195
9.3.2 封锚构造 195
9.3.3 声测管 196
第10章 工程应用 198
10.1 李子坝滑坡 198
10.1.1 工程概况 198
10.1.2 滑坡工程地质条件 198
10.1.3 滑坡防治工程主要设计参数 200
10.1.4 滑坡稳定性评价 200
10.1.5 悬臂抗滑桩方案 201
10.1.6 竖向预应力锚索抗滑桩方案 204
10.1.7 竖向预应力锚索抗滑桩结构设计 211
10.1.8 工程经济对比分析 214
10.2 二郎山滑坡 220
10.2.1 工程背景 220
10.2.2 工程概况 222
10.2.3 滑坡整治工程设计及整治工程措施 224
10.3 下土地岭滑坡 228
主要参考文献 230