微型抗滑樁技術在邊坡滑坡治理中的運用

■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用廣泛，但常規抗滑樁因截面形狀的限制，通常采用人工開挖成孔，存在施工進度慢、成本及危險性高等缺陷。隨著滑坡領域研究的深入及工程技術的發展，滑坡處置逐漸向復合型、輕型、小型及施工機械化等方向發展。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、施工簡易等優點，近年來微型樁抗滑技術開始運用于滑坡防治工程，特別是在搶險、救災、應急工程等淺層滑坡，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，計算理論和設計方法還未成熟。本文在分析滑坡區地質環境的基礎上，闡述邊坡滑坡的變形特征、性質，分析滑坡的發生及發展過程，提出了采用微型樁抗滑的處置措施，初步總結了微型抗滑樁的適用范圍及施工技術要點，期望為微型樁技術的進一步推廣運用提供借鑒意義。

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。場區垂向分布地層為第四系更新統坡積成因 （Qpdl）黏土、碎石、中～微風化硅質灰巖孤石等，下伏基巖主要為三疊系溪口組（T1x）硅質灰巖，風化程度較嚴重，巖層順層，坡體地下水豐富，可見泉眼分布，為不良地質（圖1）。該原設計為五級邊坡，于2013年3月開挖基本完成，2013年5月初在該段溝谷部位發生小范圍坍塌，2013年6月初大暴雨后，開始發生滑塌，滑塌范圍為Z6K40+920～Z6K41+000段，2013年 8月初受暴雨影響，Z6K41+000～Z6K41+110段相繼發生滑塌，最終形成總體平面形態呈“前緣開闊、后緣狹窄”，規模較大的工程滑坡（圖2）。

圖1 K40+920～K41+110段滑坡地質斷面圖

圖2 K40+920～K41+110段滑坡全貌

3 滑坡穩定性分析

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變形，沿溝槽方向滑動，同時擠壓該路塹邊坡，導致邊坡變形破壞。

3.1 滑坡穩定性的定性分析

該滑坡處于地質災害滑動大變形后的調整階段，現階段滑坡處于基本穩定狀態，局部區域穩定性較差。隨著雨季的到來，勢必會惡化坡體的穩定性，可能從蠕動變形轉至滑移變形。

3.2 滑坡穩定性的定量分析

選用較為嚴格的剛體極限平衡方法 （Morgensten&Price法），根據K40+920～K41+110段滑坡變形活動特點及相應穩定程度，結合既有的地勘、巖土室內試驗結果，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）進行穩定性分析，確定K41+000斷面的主滑帶力學指標（見表1、圖3）。根據有關規范要求，取最不利條件組合下的綜合工況，穩定性安全系數應大于1.20，計算滑坡推力F=1750kN/m，計算結果如表 2，圖 4～5所示

表1 K41+000滑坡主斷面巖土參數及主滑段反算指標參數

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

在實際工程應用中，以預應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構破壞；②成孔時遇到堅硬孤石或基巖，人工開挖難度大，需要爆破，對滑坡穩定性產生不利影響；③大孔徑的鉆孔設備龐大而笨重，工作時擾動大，如使用沖孔鉆進，沖孔過程中沖錘的震動等擾動降低滑坡的穩定性，施工風險大：④大孔徑成孔設備對施工場地條件要求高，搬運難度大，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，并且邊坡發生滑坡破壞后，其坡體結構、巖土特性等均產生不同程度變化，極易造成二次滑坡，對工程建設造成極大危害，輕則影響施工，重則產生災害事故。

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

（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，且樁孔距構造物邊緣最近距離小，僅為35cm。

因滑坡所處地形、地質、交通和場地條件較復雜，以安全、有效、經濟為出發點，建設單位采用微型抗滑樁組合預應力錨索技術，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行滑坡治理。

5 設計方案及穩定性分析

鑒于該滑坡的特殊性及劇烈變形，分兩階段進行治理，如圖 6～7。

（1）第一階段

先對滑坡進行坡腳反壓，在一定程度上提高滑坡的穩定性，確保加固工程結構、施工的安全性，防止施工中結構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177.1m處布設一排共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），設計荷載600kN/m，樁頭設置壓頂梁，并在樁頭增設拉壓復合型錨索，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130.5m處布設一排共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），設計荷載1800kN/m，樁頭設置壓頂梁，并在樁頭增設拉壓復合型錨索，錨索間距3m，錨索長度45m，下傾角25°，錨固段長度15m，設計荷載600kN，共27孔。

圖6 K40+920～K41+110段左側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，大部分為粉質粘土，局部為隧道中風化硅質灰巖棄渣。由于場地限制未對堆填土進行充分壓實，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定安全系數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定安全系數Fs=1.233，如圖9。

圖8 K40+920～K41+110段第一階段治理穩定性分析平面模型

圖9 K40+920～K41+110段第二階段治理穩定性分析平面模型

6 穩定性監測

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月結束，并于2014年9月下旬鎖定封錨。

2013年11月對坡腳進行部分堆載反壓后，從BK1、2、3監測孔（圖10）監測曲線可以發現，直至2014年6月，滑坡體一直處于基本穩定狀態；受2014年5～6月持續降雨及施工滯后等因素影響，6月份滑坡再次復活（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度均達到設計強度80%以上時應及時進行張拉，并對因變形剪斷的監測孔（BK1、2、3）進行恢復（ZK1、2、3）。從 BK3 監測孔監測曲線（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監測孔監測數據表明滑坡已基本穩定（圖12），僅有蠕動壓縮反應，微型抗滑樁達到其預想加固效果。

圖10 深部位移監測管布置圖

圖11 BK1～BK3監測孔位移～深度變化曲線

圖12 ZK1～3監測孔位移～深度變化曲線

7 結語

通過對K40+920～K41+110段左側路塹邊坡滑坡災害成因的分析及穩定性的定性定量評價，結合工程實際提出了微型抗滑樁與預應力錨索相結合工程治理對策。滑坡治理后的長期監測表明坡體穩定，說明對該滑坡采用微型抗滑樁技術的處置方案取得了預期效果，為今后進一步推廣運用微型抗滑樁技術方案提供借鑒。

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