微型桩加固边坡计算设计中的若干疑问

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微型桩算法很多，目前貌似归纳了主要的9种方法，我就不一一说了，介绍也是复制粘贴，没意义，今天的讨论先从其中一种方法开始，这个方法20版滑坡防治设计规范（规范1）也采用了，而且这个20年前的算例到现在还在引用，但是里面的问题没人提过，最近我空了研究了下微型桩，发现了几个疑点，所以和大家探讨下。

（1）规范1种附录F罗列了第一个计算项——横向桩间距计算，我认为是有必要的，微型桩不能像抗滑桩通过其形成的土拱效应使得桩间土保持稳定，但可以通过微型桩群形成一堵可视为整体的柔性墙，通过密集的间距，让桩和桩之间的土“锁”在一起，形成一道类似于“加筋土墙”的整体屏障。其一起协同发挥作用，桩间距满足要求时桩侧的摩擦力和土体自身的剪切强度足以抵抗推力，桩间土体静止，形成“柔性墙”。桩间距不满足要求较大时土体会从桩间挤出从而桩还在，但土溜走了，我新编的微型桩计算程序中做了一个这样的互动演示示例。因此我认为在微型桩的计算体系中，桩间距的计算时十分有必要的，同时间距结合规范硬要求不小于5d，品字形错开布置。

然后我们说下20多年前的这个论文案例，直接看下其计算横向桩间距的过程（这里首先我是怀有崇高敬意的，对前辈大师也十分尊敬，只是有些疑问想在此讨论）。

这里数值错误无所谓大家也都能理解，公式和规范的一致，计算出Pt从而算出结构极限承载力Pr是1964.8kN/m，量纲上规范是kN，规范是对的，Pt计算中粘聚力乘以面积的关系单位正好是kN，这是第一个问题。最关键的问题是规范最终是通过滑坡推力P和Rr进行比较，这是对着的，如果柔性墙的结构间极限承载力小于滑坡推力，那么土体就会发生塑性流动，但是案例中进行了安全系数的对比，实在摸不清楚其思路，而且用结构极限值和抗滑力进行对比，大于1就判定出了满足，举个例子把，这个例子滑面以上滑体厚16m，抛开哪个微型桩敢这么做，如果我把16m改为一般正常的6m，那案例中的安全系数会远小于1，这明显是不合理的。同时规范中的推力P说的也不太清晰，一般设计人员会将剩余推力直接拿来用，但规范的量纲是kN，这说明一定要乘以其桩的中心距，这一点必须要认识到！

因此本次我新编的程序中仍然将关键位置进行标注，方便设计人员查看，避免出现误区。

第二个就是桩总数的计算，其实就是单宽时微型桩设多少排的问题。规范和案例基本一致，但备注有比较大的问题，Es是土体弹性模量的表述是有误的，应该是注浆体的弹性模量，因为规范想强调的是考虑钢筋弯曲影响的折减系数，那么微型桩钢筋弯曲影响的刚度差异是通过微型桩本身的钢筋和周围注浆体来表示的，如果设计人员按土体弹性模量进行分析，折减系数基本处于0.1左右，算出来的桩排数起步就是快10排。

而且我在设计中建议应该考虑微型桩技能抗剪又能受到拉力变形后形成的抗剪力，它俩是协同作用，但是发生滑移破坏时（极限平衡状态），微型桩中钢筋要么抗拉强度达到设计值，抗剪强度为0，要么抗剪强度达到设计值，抗拉强度为0，这是因为当钢筋已经被拉伸到极限，即将断裂时，它已经变得极其脆弱，无法再承受哪怕一点点侧向的错动（剪切）。此时，任何微小的横向剪力都会导致它立即崩断，这一理论符合Von Mises 屈服准则。因此考虑临界抗剪强度时应充分考虑钢筋弯曲影响的折减系数，同时考虑临界抗拉力提供的抗剪强度时也应考虑变形角度关系，建议在工程设计中取两者的较小值更为合理。由拉力提供的抗剪力计算也要做一个假定，当发生滑移时，由于滑体内相对位移很小，故可假设滑体在滑面上作刚体位移，即坡顶位移DD'与滑面顶部位移AA'相等。也就是说，滑体发生位移时桩AB受拉拉而移动到BA'，此时产生拉力T，说明微型桩依靠钢筋本身的抗剪力和拉力产生的抗剪力综合作用；桩的BC部分因在滑动面以下（视作稳定地层位移小）视为未发生位移，AD部分平移到AD'的位置。假设滑带充填物的厚度为h₀，滑面内充填物的抗剪强度指标为粘聚力c和内摩擦角。新编写的软件里也明确了这一点。

第三是考虑不均匀性，为在设计时反映群桩受力的不均匀性，在设计中可以引人一个滑坡推力不均匀分配系数，以修正由均匀性假设带来的不足。这个应该是可以达成共识的，第一排桩肯定任务是最为“艰巨”的，因此参考《滑坡防治技术指南》和《岩溶洼地微型组合桩群设计计算规范》进行综合取值，这个可以指导微型桩的配筋设计。

第四是嵌固段长度。一般三根钢筋构成的微型桩，如果按照极限抗拉强度进行计算，嵌固段长度经常可达到20多米以上，这明显是不合理的，究其原因是由抗拉强度计算出的拉力十分高，三根32mm钢筋的拔力达到了870kN，再乘以安全系数，遇到土质边坡，黏结力小，分子大分母小，20米很正常，但是我们要思考的是三根钢筋真能达到870kN吗？锚固到稳定地层的6束钢绞线锚索达到都够呛，所以这种计算是有问题的。我认为是在实际受力中其远没有达到材料本身的极限，那么我认为可以换个思路解决，通过假设滑动极限平衡时，第一排桩受到的剪力就是第一排桩通过不均匀系数得到的相应推力，然后再通过拉力与剪力的关系求出其实际极限破坏时受到的拉力，然后进行嵌固段长度的计算，同时再设定一个材料平均值，比如一根钢筋的平均拉力是150kN，通过此值和求出的拉力进行对比分析，可以得到比较符合实际的答案，否则一般土质边坡的嵌固段长度简直无法看，而且这是微型桩，细长比很大，因此肯定需要一个界定有效刚度长度上限的要求，但是20版规范1是没有此要求的，竟然有一个矛盾的条文：

既要求满足抗拉拔强度又不能大于1/3总桩长，反正我觉得这不太合理，因此我又查看了其他规范，《抗滑桩治理工程设计规范》中规定了嵌固段长度建议不大于30d（d为微型桩直径），我觉得这个符合有效刚度长度上限的思路，因此将其和我前面的理论进行了结合，每一排桩钢筋面积不同，因此应分排进行嵌固段长度计算，也以此编入了我的程序中。