微型抗滑樁技術(shù)在邊坡滑坡治理中的運(yùn)用

■盧春燦

（漳州通平漳武高速公路有限公司，漳州 364000）

1 引言

抗滑樁在滑坡治理中運(yùn)用廣泛，但常規(guī)抗滑樁因截面形狀的限制，通常采用人工開挖成孔，存在施工進(jìn)度慢、成本及危險性高等缺陷。隨著滑坡領(lǐng)域研究的深入及工程技術(shù)的發(fā)展，滑坡處置逐漸向復(fù)合型、輕型、小型及施工機(jī)械化等方向發(fā)展。微型抗滑樁作為抗滑樁的一種，是一種小孔徑鉆掘樁，孔徑介于70～300mm，長細(xì)比一般大于30，采用鋼筋、鋼棒或型鋼作為筋材，用壓力注漿工藝施工的灌注樁。因其承載力高、沉降小、直徑小、施工簡易等優(yōu)點，近年來微型樁抗滑技術(shù)開始運(yùn)用于滑坡防治工程，特別是在搶險、救災(zāi)、應(yīng)急工程等淺層滑坡，并取得了很好的效果。由于微型樁抗滑在滑坡防治方面運(yùn)用的時間較短，目前對其研究分析還不夠深入，計算理論和設(shè)計方法還未成熟。本文在分析滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境的基礎(chǔ)上，闡述邊坡滑坡的變形特征、性質(zhì)，分析滑坡的發(fā)生及發(fā)展過程，提出了采用微型樁抗滑的處置措施，初步總結(jié)了微型抗滑樁的適用范圍及施工技術(shù)要點，期望為微型樁技術(shù)的進(jìn)一步推廣運(yùn)用提供借鑒意義。

2 工程概況

漳永高速公路K40+920～K41+110段原為丘陵及山前坡麓地貌，山坡坡度約15°，坡體上為果園梯田。場區(qū)垂向分布地層為第四系更新統(tǒng)坡積成因 （Qpdl）黏土、碎石、中～微風(fēng)化硅質(zhì)灰?guī)r孤石等，下伏基巖主要為三疊系溪口組（T1x）硅質(zhì)灰?guī)r，風(fēng)化程度較嚴(yán)重，巖層順層，坡體地下水豐富，可見泉眼分布，為不良地質(zhì)（圖1）。該原設(shè)計為五級邊坡，于2013年3月開挖基本完成，2013年5月初在該段溝谷部位發(fā)生小范圍坍塌，2013年6月初大暴雨后，開始發(fā)生滑塌，滑塌范圍為Z6K40+920～Z6K41+000段，2013年 8月初受暴雨影響，Z6K41+000～Z6K41+110段相繼發(fā)生滑塌，最終形成總體平面形態(tài)呈“前緣開闊、后緣狹窄”，規(guī)模較大的工程滑坡（圖2）。

圖1 K40+920～K41+110段滑坡地質(zhì)斷面圖

圖2 K40+920～K41+110段滑坡全貌

3 滑坡穩(wěn)定性分析

漳永高速公路K40+920～K41+110段滑坡主要是由于路塹邊坡的開挖破壞了原有坡體平衡，在坡體不良地質(zhì)條件及地下水等綜合因素作用下，致使本段山體溝槽堆積體失穩(wěn)變形，沿溝槽方向滑動，同時擠壓該路塹邊坡，導(dǎo)致邊坡變形破壞。

3.1 滑坡穩(wěn)定性的定性分析

該滑坡處于地質(zhì)災(zāi)害滑動大變形后的調(diào)整階段，現(xiàn)階段滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，局部區(qū)域穩(wěn)定性較差。隨著雨季的到來，勢必會惡化坡體的穩(wěn)定性，可能從蠕動變形轉(zhuǎn)至滑移變形。

3.2 滑坡穩(wěn)定性的定量分析

選用較為嚴(yán)格的剛體極限平衡方法 （Morgensten&Price法），根據(jù)K40+920～K41+110段滑坡變形活動特點及相應(yīng)穩(wěn)定程度，結(jié)合既有的地勘、巖土室內(nèi)試驗結(jié)果，采用GeoStudio 2007中的SLOPE/W來對K40+920～K41+110段滑坡的控制性滑動面（K41+000斷面）進(jìn)行穩(wěn)定性分析，確定K41+000斷面的主滑帶力學(xué)指標(biāo)（見表1、圖3）。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，取最不利條件組合下的綜合工況，穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)大于1.20，計算滑坡推力F=1750kN/m，計算結(jié)果如表 2，圖 4～5所示

表1 K41+000滑坡主斷面巖土參數(shù)及主滑段反算指標(biāo)參數(shù)

表2 滑坡推力計算成果表

圖3 滑坡平面整體計算模型

圖4 滑體一滑坡推力平面計算模型

圖5 滑坡整體滑坡推力平面計算模型

4 滑坡工程整治方案

在實際工程應(yīng)用中，以預(yù)應(yīng)力錨索加固方案及抗滑樁加固方案最為常用，但普通抗滑樁一般通過增大抗滑樁樁體橫截面面積和材料強(qiáng)度來提高其抗滑能力，存在諸多不足之處：①人工挖孔成樁受作業(yè)面影響較大，所需開挖截面較大，對滑坡體造成較大擾動和結(jié)構(gòu)破壞；②成孔時遇到堅硬孤石或基巖，人工開挖難度大，需要爆破，對滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響；③大孔徑的鉆孔設(shè)備龐大而笨重，工作時擾動大，如使用沖孔鉆進(jìn)，沖孔過程中沖錘的震動等擾動降低滑坡的穩(wěn)定性，施工風(fēng)險大：④大孔徑成孔設(shè)備對施工場地條件要求高，搬運(yùn)難度大，樁位布置、成樁深度受諸多條件限制，成本較高。由于該滑坡體仍在滑移變動，并且邊坡發(fā)生滑坡破壞后，其坡體結(jié)構(gòu)、巖土特性等均產(chǎn)生不同程度變化，極易造成二次滑坡，對工程建設(shè)造成極大危害，輕則影響施工，重則產(chǎn)生災(zāi)害事故。

根據(jù)以上分析應(yīng)采取施工既快捷簡便又有效的措施，防治滑坡避免產(chǎn)生二次滑坡，相比普通抗滑樁，微型抗滑樁施工具有以下優(yōu)點：

（1）微型樁孔徑較小，施工工具小，對坡體擾動也小，施工迅速安全，既能用于地下水位以上，也能用于地下水位以下。

（2）所需施工場地小，在平面尺寸為1.1m×2.5m和凈空高度2.5m，即可施工，且樁孔距構(gòu)造物邊緣最近距離小，僅為35cm。

因滑坡所處地形、地質(zhì)、交通和場地條件較復(fù)雜，以安全、有效、經(jīng)濟(jì)為出發(fā)點，建設(shè)單位采用微型抗滑樁組合預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，輔之以坡腳抗滑擋墻、坡面坡體綜合排水及裂縫夯填封堵等綜合措施來進(jìn)行滑坡治理。

5 設(shè)計方案及穩(wěn)定性分析

鑒于該滑坡的特殊性及劇烈變形，分兩階段進(jìn)行治理，如圖 6～7。

（1）第一階段

先對滑坡進(jìn)行坡腳反壓，在一定程度上提高滑坡的穩(wěn)定性，確保加固工程結(jié)構(gòu)、施工的安全性，防止施工中結(jié)構(gòu)物被破壞而引起滑坡治理失效及安全事故。

（2）第二階段

第一排在距線路中線左側(cè)177.1m處布設(shè)一排共152根微型抗滑樁孔 （橫向樁間距1.0m，縱向樁間距0.7m，3小排梅花狀布置），樁長20m（滑動面深度10m），設(shè)計荷載600kN/m，樁頭設(shè)置壓頂梁，并在樁頭增設(shè)拉壓復(fù)合型錨索，錨索間距3m，錨索長度32m，下傾角25°，錨固段長度15m，設(shè)計荷載600kN，共17孔（滑體一對滑體二的下滑有推動作用）。

第二排在距線路中線左側(cè)130.5m處布設(shè)一排共240根微型抗滑樁孔 （橫向樁間距1.0m，縱向樁間距0.7m，3小排梅花狀布置），樁長30m（滑動面深度20m），設(shè)計荷載1800kN/m，樁頭設(shè)置壓頂梁，并在樁頭增設(shè)拉壓復(fù)合型錨索，錨索間距3m，錨索長度45m，下傾角25°，錨固段長度15m，設(shè)計荷載600kN，共27孔。

圖6 K40+920～K41+110段左側(cè)滑坡治理工程平面布置圖

圖7 K40+920～K41+110段滑坡治理工程斷面布置圖

第一階段，坡腳堆載反壓，反壓主要利用其它邊坡刷方棄土，大部分為粉質(zhì)粘土，局部為隧道中風(fēng)化硅質(zhì)灰?guī)r棄渣。由于場地限制未對堆填土進(jìn)行充分壓實，密實度一般，γ 為 18kN/m3，c為 15kPa，φ 為 22°， 坡腳堆載反壓后坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.113，如圖8。

第二階段，坡腳堆載反壓+兩排微型抗滑樁+樁頭錨索張拉加固后坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.233，如圖9。

圖8 K40+920～K41+110段第一階段治理穩(wěn)定性分析平面模型

圖9 K40+920～K41+110段第二階段治理穩(wěn)定性分析平面模型

6 穩(wěn)定性監(jiān)測

因各種因素干擾，實際施工情況如下：部分坡面排水及堆載反壓工程、第一排微型抗滑樁施工從2013年11月始至2014年4月結(jié)束，第一排微型抗滑樁壓頂梁及錨索施工從2014年4月始至2014年6月結(jié)束，并于2014年6月底鎖定封錨；第二排微型抗滑樁施工從2014年4月始至2014年6月結(jié)束，第二排微型抗滑樁壓頂梁及錨索施工從2014年6月始至2014年9月結(jié)束，并于2014年9月下旬鎖定封錨。

2013年11月對坡腳進(jìn)行部分堆載反壓后，從BK1、2、3監(jiān)測孔（圖10）監(jiān)測曲線可以發(fā)現(xiàn)，直至2014年6月，滑坡體一直處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；受2014年5～6月持續(xù)降雨及施工滯后等因素影響，6月份滑坡再次復(fù)活（圖11）。針對這一情況，第一排微型抗滑樁壓頂梁及錨索工程在注漿漿體與壓頂梁混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%以上時應(yīng)及時進(jìn)行張拉，并對因變形剪斷的監(jiān)測孔（BK1、2、3）進(jìn)行恢復(fù)（ZK1、2、3）。從 BK3 監(jiān)測孔監(jiān)測曲線（2014/06/27、2014/07/09）可看出，第一排微型抗滑樁樁頭錨索張拉后，同樣天氣條件下，滑坡滑動變形速度變緩；到9月第一、二排微型抗滑樁、壓頂梁、錨索工程及坡腳反壓等工程全部完成后，ZK1、2、3監(jiān)測孔監(jiān)測數(shù)據(jù)表明滑坡已基本穩(wěn)定（圖12），僅有蠕動壓縮反應(yīng)，微型抗滑樁達(dá)到其預(yù)想加固效果。

圖10 深部位移監(jiān)測管布置圖

圖11 BK1～BK3監(jiān)測孔位移～深度變化曲線

圖12 ZK1～3監(jiān)測孔位移～深度變化曲線

7 結(jié)語

通過對K40+920～K41+110段左側(cè)路塹邊坡滑坡災(zāi)害成因的分析及穩(wěn)定性的定性定量評價，結(jié)合工程實際提出了微型抗滑樁與預(yù)應(yīng)力錨索相結(jié)合工程治理對策?；轮卫砗蟮拈L期監(jiān)測表明坡體穩(wěn)定，說明對該滑坡采用微型抗滑樁技術(shù)的處置方案取得了預(yù)期效果，為今后進(jìn)一步推廣運(yùn)用微型抗滑樁技術(shù)方案提供借鑒。

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