微型抗滑桩技术在边坡滑坡治理中的运用

2018-07-04卢春灿

福建交通科技 2018年3期

■卢春灿

（漳州通平漳武高速公路有限公司，漳州 364000）

1 引言

抗滑桩在滑坡治理中运用广泛，但常规抗滑桩因截面形状的限制，通常采用人工开挖成孔，存在施工进度慢、成本及危险性高等缺陷。随着滑坡领域研究的深入及工程技术的发展，滑坡处置逐渐向复合型、轻型、小型及施工机械化等方向发展。微型抗滑桩作为抗滑桩的一种，是一种小孔径钻掘桩，孔径介于70～300mm，长细比一般大于30，采用钢筋、钢棒或型钢作为筋材，用压力注浆工艺施工的灌注桩。因其承载力高、沉降小、直径小、施工简易等优点，近年来微型桩抗滑技术开始运用于滑坡防治工程，特别是在抢险、救灾、应急工程等浅层滑坡，并取得了很好的效果。由于微型桩抗滑在滑坡防治方面运用的时间较短，目前对其研究分析还不够深入，计算理论和设计方法还未成熟。本文在分析滑坡区地质环境的基础上，阐述边坡滑坡的变形特征、性质，分析滑坡的发生及发展过程，提出了采用微型桩抗滑的处置措施，初步总结了微型抗滑桩的适用范围及施工技术要点，期望为微型桩技术的进一步推广运用提供借鉴意义。

2 工程概况

漳永高速公路K40+920～K41+110段原为丘陵及山前坡麓地貌，山坡坡度约15°，坡体上为果园梯田。场区垂向分布地层为第四系更新统坡积成因（Qpdl）黏土、碎石、中～微风化硅质灰岩孤石等，下伏基岩主要为三叠系溪口组（T1x）硅质灰岩，风化程度较严重，岩层顺层，坡体地下水丰富，可见泉眼分布，为不良地质（图1）。该原设计为五级边坡，于2013年3月开挖基本完成，2013年5月初在该段沟谷部位发生小范围坍塌，2013年6月初大暴雨后，开始发生滑塌，滑塌范围为Z6K40+920～Z6K41+000段，2013年 8月初受暴雨影响，Z6K41+000～Z6K41+110段相继发生滑塌，最终形成总体平面形态呈“前缘开阔、后缘狭窄”，规模较大的工程滑坡（图2）。

图1 K40+920～K41+110段滑坡地质断面图

图2 K40+920～K41+110段滑坡全貌

3 滑坡稳定性分析

漳永高速公路K40+920～K41+110段滑坡主要是由于路堑边坡的开挖破坏了原有坡体平衡，在坡体不良地质条件及地下水等综合因素作用下，致使本段山体沟槽堆积体失稳变形，沿沟槽方向滑动，同时挤压该路堑边坡，导致边坡变形破坏。

3.1 滑坡稳定性的定性分析

该滑坡处于地质灾害滑动大变形后的调整阶段，现阶段滑坡处于基本稳定状态，局部区域稳定性较差。随着雨季的到来，势必会恶化坡体的稳定性，可能从蠕动变形转至滑移变形。

3.2 滑坡稳定性的定量分析

选用较为严格的刚体极限平衡方法（Morgensten&Price法），根据K40+920～K41+110段滑坡变形活动特点及相应稳定程度，结合既有的地勘、岩土室内试验结果，采用GeoStudio 2007中的SLOPE/W来对K40+920～K41+110段滑坡的控制性滑动面（K41+000断面）进行稳定性分析，确定K41+000断面的主滑带力学指标（见表1、图3）。根据有关规范要求，取最不利条件组合下的综合工况，稳定性安全系数应大于1.20，计算滑坡推力F=1750kN/m，计算结果如表 2，图 4～5所示

表1 K41+000滑坡主断面岩土参数及主滑段反算指标参数

表2 滑坡推力计算成果表

图3 滑坡平面整体计算模型

图4 滑体一滑坡推力平面计算模型

图5 滑坡整体滑坡推力平面计算模型

4 滑坡工程整治方案

在实际工程应用中，以预应力锚索加固方案及抗滑桩加固方案最为常用，但普通抗滑桩一般通过增大抗滑桩桩体横截面面积和材料强度来提高其抗滑能力，存在诸多不足之处：①人工挖孔成桩受作业面影响较大，所需开挖截面较大，对滑坡体造成较大扰动和结构破坏；②成孔时遇到坚硬孤石或基岩，人工开挖难度大，需要爆破，对滑坡稳定性产生不利影响；③大孔径的钻孔设备庞大而笨重，工作时扰动大，如使用冲孔钻进，冲孔过程中冲锤的震动等扰动降低滑坡的稳定性，施工风险大：④大孔径成孔设备对施工场地条件要求高，搬运难度大，桩位布置、成桩深度受诸多条件限制，成本较高。由于该滑坡体仍在滑移变动，并且边坡发生滑坡破坏后，其坡体结构、岩土特性等均产生不同程度变化，极易造成二次滑坡，对工程建设造成极大危害，轻则影响施工，重则产生灾害事故。

根据以上分析应采取施工既快捷简便又有效的措施，防治滑坡避免产生二次滑坡，相比普通抗滑桩，微型抗滑桩施工具有以下优点：

（1）微型桩孔径较小，施工工具小，对坡体扰动也小，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）所需施工场地小，在平面尺寸为1.1m×2.5m和净空高度2.5m，即可施工，且桩孔距构造物边缘最近距离小，仅为35cm。

因滑坡所处地形、地质、交通和场地条件较复杂，以安全、有效、经济为出发点，建设单位采用微型抗滑桩组合预应力锚索技术，辅之以坡脚抗滑挡墙、坡面坡体综合排水及裂缝夯填封堵等综合措施来进行滑坡治理。

5 设计方案及稳定性分析

鉴于该滑坡的特殊性及剧烈变形，分两阶段进行治理，如图 6～7。

（1）第一阶段

先对滑坡进行坡脚反压，在一定程度上提高滑坡的稳定性，确保加固工程结构、施工的安全性，防止施工中结构物被破坏而引起滑坡治理失效及安全事故。

（2）第二阶段

第一排在距线路中线左侧177.1m处布设一排共152根微型抗滑桩孔（横向桩间距1.0m，纵向桩间距0.7m，3小排梅花状布置），桩长20m（滑动面深度10m），设计荷载600kN/m，桩头设置压顶梁，并在桩头增设拉压复合型锚索，锚索间距3m，锚索长度32m，下倾角25°，锚固段长度15m，设计荷载600kN，共17孔（滑体一对滑体二的下滑有推动作用）。

第二排在距线路中线左侧130.5m处布设一排共240根微型抗滑桩孔（横向桩间距1.0m，纵向桩间距0.7m，3小排梅花状布置），桩长30m（滑动面深度20m），设计荷载1800kN/m，桩头设置压顶梁，并在桩头增设拉压复合型锚索，锚索间距3m，锚索长度45m，下倾角25°，锚固段长度15m，设计荷载600kN，共27孔。

图6 K40+920～K41+110段左侧滑坡治理工程平面布置图

图7 K40+920～K41+110段滑坡治理工程断面布置图

第一阶段，坡脚堆载反压，反压主要利用其它边坡刷方弃土，大部分为粉质粘土，局部为隧道中风化硅质灰岩弃渣。由于场地限制未对堆填土进行充分压实，密实度一般，γ 为 18kN/m3，c为 15kPa，φ 为 22°，坡脚堆载反压后坡体的稳定安全系数Fs=1.113，如图8。

第二阶段，坡脚堆载反压+两排微型抗滑桩+桩头锚索张拉加固后坡体的稳定安全系数Fs=1.233，如图9。

图8 K40+920～K41+110段第一阶段治理稳定性分析平面模型

图9 K40+920～K41+110段第二阶段治理稳定性分析平面模型

6 稳定性监测

因各种因素干扰，实际施工情况如下：部分坡面排水及堆载反压工程、第一排微型抗滑桩施工从2013年11月始至2014年4月结束，第一排微型抗滑桩压顶梁及锚索施工从2014年4月始至2014年6月结束，并于2014年6月底锁定封锚；第二排微型抗滑桩施工从2014年4月始至2014年6月结束，第二排微型抗滑桩压顶梁及锚索施工从2014年6月始至2014年9月结束，并于2014年9月下旬锁定封锚。

2013年11月对坡脚进行部分堆载反压后，从BK1、2、3监测孔（图10）监测曲线可以发现，直至2014年6月，滑坡体一直处于基本稳定状态；受2014年5～6月持续降雨及施工滞后等因素影响，6月份滑坡再次复活（图11）。针对这一情况，第一排微型抗滑桩压顶梁及锚索工程在注浆浆体与压顶梁混凝土强度均达到设计强度80%以上时应及时进行张拉，并对因变形剪断的监测孔（BK1、2、3）进行恢复（ZK1、2、3）。从 BK3 监测孔监测曲线（2014/06/27、2014/07/09）可看出，第一排微型抗滑桩桩头锚索张拉后，同样天气条件下，滑坡滑动变形速度变缓；到9月第一、二排微型抗滑桩、压顶梁、锚索工程及坡脚反压等工程全部完成后，ZK1、2、3监测孔监测数据表明滑坡已基本稳定（图12），仅有蠕动压缩反应，微型抗滑桩达到其预想加固效果。