微型樁在滑坡治理中的應(yīng)用探討

郭愛(ài)國(guó)

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四○七隊(duì)，湖南 懷化 418000)

滑坡是在一定的地形地質(zhì)條件下，由于各種自然的、人為的因素影響破壞了巖土體的力學(xué)平衡使斜坡上的巖土體在重力或動(dòng)力的作用下，沿著某一軟弱面或軟弱帶向下滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象?；率且环N最常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，其危害性極大。

滑坡的治理方案很多，常用的有：減重反壓、錨桿、錨索、抗滑擋土墻、抗滑樁等，其中抗滑樁是目前應(yīng)用最為廣泛的滑坡治理手段之一。但抗滑樁(特別是入巖抗滑樁)治理方案存在費(fèi)用高、工期長(zhǎng)、施工安全隱患多、余土外運(yùn)難等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，在一些滑坡防治工程中應(yīng)用了微型樁技術(shù)，取得了一定的成效，為滑坡防治提供了新的思路。

1 微型樁的介紹

1.1 微型樁的特點(diǎn)

微型樁(又稱錨桿樁)是一種在滑坡治理工程中受到人們廣泛關(guān)注的新技術(shù)，微型樁的樁徑一般小于300 mm，鉆機(jī)成孔后在錨孔中放入鋼筋、型鋼或鋼管，然后灌入混凝土或水泥砂漿成樁。

微型樁的主要特點(diǎn)有：施工機(jī)具小，適用于狹窄的施工作業(yè)區(qū)，對(duì)土層適用性強(qiáng)；施工振動(dòng)小，樁位布置靈活，可以布置成豎直樁，也可以布置成斜樁，可布置在同一平臺(tái)上，也可以布置在多個(gè)平臺(tái)上；施工速度快，周期短，將其用于搶險(xiǎn)工程可以收到高效快速的效果；與同體積灌注樁相比，承載能力高。

1.2 微型樁受力分析

微型樁的受力較為復(fù)雜，在滑面處除主要承受剪力外，還有彎矩和軸向拉力，而樁孔周圍的地基則受擠壓作用，當(dāng)樁身發(fā)生開(kāi)裂后，破壞區(qū)的混凝土(或砂漿)將首先失去作用，這時(shí)只有鋼筋在起作用，并主要承受剪力和軸向拉力。隨著變形的增加，由于破壞區(qū)以外上下兩段樁體的約束作用，鋼筋所受的拉力逐漸增加，從而增加了滑體和滑床之間的摩擦力。微型樁的承力構(gòu)件主要是鋼筋，混凝土或砂漿只是起保護(hù)作用。微型樁的破壞位置在滑面附近。在巖質(zhì)滑坡中，鋼筋主要起抗剪作用；在土質(zhì)滑坡中，鋼筋在樁身開(kāi)裂之前主要起抗彎剪作用，在樁身開(kāi)裂之后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿惺芸估饔脼橹鳌?/p>

1.3 微型樁的布置形式

由于微型樁是一種柔性樁，單樁的水平承載能力非常有限，因此在滑坡治理工程中一般布置成群樁，并在樁頂用混凝土梁或板進(jìn)行連接，共同承受滑坡推力的作用，所以也稱其為微型組合抗滑樁。微型樁可布置成樁組合型和平面均勻分布組合型，微型樁平面分布示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 微型樁平面分布示意圖

一般樁間可排列成梅花形和矩形兩種，其中梅花形布樁前后樁受到的彎矩更為均衡，更能夠有效發(fā)揮前樁的支護(hù)作用，且梅花形布樁在沿滑坡寬度方向布樁間距為矩形的1/2時(shí)，能夠更好地為樁間土提供側(cè)向約束。

2 微型樁的錨固深度(長(zhǎng)度)

微型樁的錨固深度即樁埋入滑面以下的深度受各種因素所影響，如樁的錨固段地層的強(qiáng)度、樁的相對(duì)剛度、樁間距等。如果錨固長(zhǎng)度不足，在鋼筋拉力的作用下，就可能發(fā)生類似如錨桿被拔出而失效。當(dāng)錨固長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，在鋼筋拉力作用下，樁與孔壁巖土體之間的粘結(jié)力隨距滑面距離的增加而急劇衰減，距離滑面較遠(yuǎn)處的樁身并不能充分發(fā)揮作用。綜合考慮微型樁的受力情況，建議錨固段的長(zhǎng)徑比一般不宜大于12∶1。如果按照此情況設(shè)計(jì)尚不能滿足抗拔力的需要，可調(diào)整樁間距來(lái)改善其受力狀態(tài)。

3 樁間距及樁的排數(shù)

為防止微型樁間距過(guò)密而產(chǎn)生群樁效應(yīng)，或過(guò)疏使土從樁間流失，根據(jù)理論分析和工程經(jīng)驗(yàn)，建議樁間距可按樁徑的3～10倍考慮。巖土條件好時(shí)取上限值，差時(shí)取下限值。

微型樁受力是不均勻的，第一排受力最大，向后逐次減小。隨著微型樁排數(shù)的增加，第一排和最后一排的推力分配系數(shù)差值越來(lái)越大，當(dāng)排數(shù)達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，再增加微型樁的排數(shù)，對(duì)于抗滑效果越來(lái)越不明顯。微型樁結(jié)構(gòu)從單樁→單跨形結(jié)構(gòu)→雙跨形結(jié)構(gòu)發(fā)展時(shí)，其結(jié)構(gòu)得到很大改善，因此微型樁的排數(shù)以3～5排為宜。從受力情況來(lái)看，在微型樁的布樁方式上，加密微型樁的間距比增加排數(shù)效果要好。

4 工程應(yīng)用

4.1 滑坡概況

該滑坡位于懷化市洪江區(qū)第一中學(xué)圖書(shū)館南側(cè)，該邊坡前緣建有毛石擋土墻，于2016年9月16日，發(fā)現(xiàn)擋土墻發(fā)生鼓脹變形現(xiàn)象，且在墻腳處有地面隆起現(xiàn)象。邊坡后緣是洪江區(qū)一中體操房，體操房?jī)?nèi)也出現(xiàn)多條張拉裂縫?；缕矫嫔铣省皣巍毙?，剖面上地表呈臺(tái)階狀。后緣位于體操房二層內(nèi)側(cè)擋土墻腳，前緣位于坡腳，相對(duì)高差約12 m。主滑方向36°，后緣寬約35 m，前緣寬約40 m，斜長(zhǎng)約20 m。推測(cè)滑動(dòng)面為巖土交界面，滑面呈圓弧形，滑床為強(qiáng)風(fēng)化震旦系江口組第二段(Zaj2)板巖?；w為雜填土，滑體厚度4～12 m，平均厚約8 m，方量約5 600 m3，為小型推移式土質(zhì)滑坡。

4.2 場(chǎng)地地質(zhì)情況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料可知，區(qū)內(nèi)地層主要有：①第四系雜填土(Qml)：暗黃色，較濕，成分以板巖碎石為主，夾10%左右的建筑垃圾等，結(jié)構(gòu)松散，厚度在1.10～12.20 m之間。②強(qiáng)風(fēng)化板巖：青灰色，散體狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙極發(fā)育，呈張開(kāi)狀，巖質(zhì)軟，巖芯呈碎屑狀，巖石破碎，遇水易軟化，強(qiáng)度較低，抗剪強(qiáng)度低，厚度6.10～10.20 m。③中風(fēng)化板巖：淺灰色、灰黃色，碎裂結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈微張-張開(kāi)狀，節(jié)理面見(jiàn)褐色鐵錳質(zhì)浸染，巖質(zhì)較軟，巖芯呈短柱狀，巖石較完整，厚度未揭穿。

4.3 滑坡成因分析

滑坡成因：(1)地形起伏大，前緣有陡坎；(2)填土結(jié)構(gòu)松散，工程地質(zhì)性質(zhì)差；(3)修建的老擋墻存在質(zhì)量問(wèn)題；(4)雨水下滲降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度。

4.4 治理方案

根據(jù)勘查結(jié)果，本工程有著其特殊性，主要表現(xiàn)在施工空間小，邊坡前緣緊鄰學(xué)校圖書(shū)館，底部寬約1.5 m，擋墻高約8 m，頂部距離圖書(shū)館的寬度也僅約4 m。如果采用錨桿施工，空間不夠。坡體前緣的擋墻已發(fā)生鼓脹變形，坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，如果采用抗滑樁方案：一是施工不安全；二是治理費(fèi)用高；三是施工周期長(zhǎng)。因此結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，該滑坡采用微型樁擋墻加截排水溝治理方案：布置3排微型樁，間距1.0 m，梅花形布置，錨固段長(zhǎng)8 m，樁徑150 mm，布置3Φ28HRB400鋼筋。該項(xiàng)目治理施工已竣工達(dá)3年，現(xiàn)狀邊坡很穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。該治理工程典型剖面如圖2所示。

圖2 治理工程典型剖面圖

5 結(jié)語(yǔ)

微型樁因其施工簡(jiǎn)便、安全、快速、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、組合多樣、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在滑坡治理工作中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，并取得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明，它有可能成為滑坡災(zāi)害防治中的一種重要技術(shù)。