微型抗滑桩在滑坡治理工程中的应用 微型抗滑桩在滑坡治理工程中的应用
延 延*
（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077）
摘 要：依据工程实例，在分析了复活老滑坡主要变形特征和其他影响因素的基础上，结合滑坡设计安全系数值，选取以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，不但解决了在狭小空间内滑坡治理工程占用资源多、工期长、难度大的特点，而且控制了造价成本，达到了预期目标。
关键词：微型抗滑桩；预应力锚索；滑坡治理
在滑坡治理工程中，特别是应急抢修工程，具有占用资源多、施工工期紧、作业难度大、造价成本高等特点。而微型抗滑桩具有桩位布置灵活、施工速度快、适用性强、可在较狭窄作业面施工、工程造价低等特点，特别是对于抢险加固工程可以争取宝贵的时间[1]。虽然目前对于微型抗滑桩与周围岩土体的共同作用没有形成系统深入的理论认识，且在工程应用中的一些重要参数的选取通常是通过试桩试验或参照其他工程的经验取值而确定的[2]，但施工后桩体与岩土体形成的复合土工材料能充分发挥岩土体自身抗滑力这一优点已经得到了广泛的认可[3-7]。文章正是基于微型抗滑桩的这些特点，在某省省道滑坡应急抢修工程的应用实例中，选取以微型抗滑桩为主要加固措施的治理方案，对同类型的滑坡治理工程起到了借鉴作用。
1 工程概况
滑坡体地处陕北南缘山区，属残坡积层滑坡，坡度23°～40°，极端高差约90m，地貌单元属山侧坡地，地形起伏较大。滑体前缘毗邻过境省道，省道南侧依次为在建河道和某矿业集团在建电厂，省道两侧村民民房散落分布（见图1）。在当地改河工程河道开挖施工过程中，坡面、省道及民房出现大量裂缝，其中滑体中上部有4道明显裂缝，缝宽最大达2m左右，错台高度约1～2m左右。若滑体一旦失稳滑移将发生大面积滑坡，阻塞河道及周边交通，直接威胁电厂安全、人民生命财产安全和社会稳定，造成的环境破坏和间接损失不可估量。
2 工程地质及水文地质条件
图1 滑坡体相对位置图
根据滑坡区域钻孔资料及地质调查，地层由老至新分述如下：（1）侏罗系中统延安组（J2y），厚度大约200m，主要分布于滑体上部，中下部局部人工切坡地段基岩出露；（2）第四系上更新统黄土状土（Q4dl），厚度4～10m不等，少量分布于滑体两侧坡底处；（3）第四系坡积土（Q4del），广泛分布于区内滑坡段，是主要的滑体堆积物，结构松散，厚度随滑坡规模变化。该滑坡区域地下水为第四系松散层裂隙孔隙水，含水层岩性为山间冲积平原的砂卵石土，其孔隙水的分布与降水及河流有关。
3 滑坡变形因素特征分析
3.1 主要变形特征分析
滑坡纵向长约90m，主滑方向170°，纵向坡面坡度23°～40°，后缘滑面坡度达65°，相对高差53m，面积9× 103m2，总体积约为11.4×104m3。滑体主要为坡积土及全-强风化砂质泥岩风化壳组成的残坡积层，厚度8～18m，平均厚度约12m，结构松散，裂隙发育，空间上呈中间厚，后缘及两侧较薄；滑床为下伏中风化砂岩，位于强风化与中风化岩层交界面上，滑面较陡，属中型残坡积层复活的老滑坡。由于改河工程及过境省道的修筑，滑体前缘大量开挖取土降低了阻滑段应力，破坏了原有的稳定状态，使滑体土疏松并发育裂缝，地下水易富集于滑体内的残坡积层与基岩的接触带，并对接触带进行泥化、软化，降低力学强度，从而形成软弱带；滑体后缘在下滑段应力的作用下发生塑性变形，使坡面产生大量裂缝，导致地表水向沟谷汇集，部分直接垂直入渗至中风化基岩顶面，使顶面上强风化泥岩层遇水软化，形成软弱夹层，且老滑坡无排水设施，整体排水不畅，因而加速了滑体的蠕动变形。当滑体前缘和后缘的软弱带逐渐软化贯通并最终形成软弱面，在极端条件下，滑坡将发生整体滑移。
3.2 其他影响因素分析
过境省道是某矿业集团公路运煤专线及当地乡镇交通要道，当地居民生活用电线路沿道路北侧布置，南侧依次为在建河道和某矿业集团在建电厂。根据现场地质调查，过境省道滑体前缘段是较为合理的施工规划区域，但施工期间道路不能完全封闭，施工场地比较狭窄，因此，对治理方案的可行性要求高；勘察期间正直丰雨季节，降雨是诱发滑坡、崩塌等地质灾害产生的最主要外在因素，尤其是暴雨和绵绵细雨[8]，因此，对治理方案的工期规划要合理；由于当地改河工程正在施工作业，所产生的扰动也将加速滑体失稳，且存在交叉施工作业，因此，对治理方案的安全性要求高；本次滑坡治理工程是专项拨款项目，因此，对治理方案的工程造价要控制。
3.3 安全系数的确定
根据滑坡当前失稳状态对村民、省道、在建河道及在建电厂的影响程度，按照相关设计规范[9-10]并结合该区域以往工程勘察地质资料和本次地质调查资料，对滑坡C、φ值进行反复演算，最终确定了滑坡设计安全系数值，即低于稳定性安全系数值的滑坡，要求治理后数值达标。
综上所述，在分析了复活老滑坡主要变形特征和其他影响因素的基础上，结合滑坡设计安全系数值，最终选取了以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，不仅解决了在狭小空间内滑坡治理工程占用资源多、工期长、难度大的特点，而且能够控制造价，达到预期目标。
4 滑坡治理方案
4.1 工程措施
微型抗滑桩共两组407根：第一组位于坡面中部，共3排159根，桩长均为20m；第二组位于滑体前缘，共4排248根，桩长均为15m。钻孔孔径150mm，梅花型布桩，桩间距1.5m，排距0.75m，桩体入中风化基岩不少于2m。桩顶均布置砼框架梁，截面尺寸为400mm× 400mm，梁身混凝土标号C25，梁身间距250mm。
预应力锚索共2组67根：第一组位于坡面中部的砼框架梁上，共1排19根，长度30m，锚固段长度10m，角度25°；第二组位于挡墙的肋柱上，共2排48根，长度分别为25m、20m，锚固段长度分别为10m、8m，角度分别为20°、25°，排距3m；均由5×?15.2mm的1860级钢绞线组成，单根锚索设计拉拔力为400kN。
滑坡前缘布设肋柱挡墙，长度90m，肋柱高度4m，截面尺寸600mm×600mm，间距4m，挡墙底部做地梁与微型桩连接，肋柱间挡墙厚300mm，墙身混凝土标号C25，墙体间距约24m留20mm伸缩缝。挡墙中间距地面1m处布置一组21根仰斜排水孔，墙后对应设置卵石堆囊，墙顶至陡坎应顺坡填方并夯实。
滑坡后缘外侧布置一条截水沟，将地表水汇集后导流至西侧冲沟内；坡面设排水沟，将坡面地表水汇集后排至西侧冲沟内，最终流入河道。滑坡治理方案工程措施见图2。
图2 滑坡治理方案工程措施示意图
4.2 施工顺序
工程施工总体顺序：坡面及坡脚施工区域局部平整→微型抗滑桩施工→预应力锚索施工→框架梁、挡墙施工→排水系统。其中当微抗滑型桩完成大部分工程量后可以并行其余的工程措施。
（1）微型抗滑桩采用跳排施工，施工工艺：钻进取土成孔→清孔捞渣→放置钢筋笼→注浆管注浆→成桩结束。
（2）挡墙及框架梁待微型抗滑桩施工完毕即可进行，其中，挡墙应分段开挖并一次浇筑。施工工艺：桩顶基础开挖→框架梁施工→墙体施工→锚索施工→墙后填土并夯实→仰斜排水孔施工。
4.3 施工注意事项
（1）微型抗滑桩桩位测放应准确，偏差不得超过±10cm，考虑沉渣的影响，钻孔实际深度大于设计深度0.5m，并保证进入中风化基岩层不少于2m。
（2）微型抗滑桩成孔采用风动钻进，禁止水钻成孔；成孔直径为150mm，桩长为15～20m。
（3）微型抗滑桩桩孔内注灰砂比为1∶1（水灰比为0.4～0.5）水泥砂浆，砂子采用石英质中细砂，采用从孔底到孔口返浆式注浆，压力不低于0.4～0.7MPa，以确保孔内浆液饱满。
5 滑坡变形监测
滑坡已经处于蠕动变形阶段，在滑体、省道、河堤及附近建筑物上共布设地表位移监测点20个，其目的：
（1）施工过程中监测滑坡的稳定性，确保施工过程中滑坡体的安全；
（2）施工后监测滑坡的稳定性，检验抗滑效果；（3）监测抗滑设施质量及使用期间的安全性。
滑坡治理工程施工完毕后，对省道、河堤、附近建筑物以及肋柱挡墙的位移进行观测，从现场监测数据来看，均控制在设计位移之内，达到了预期目标。
6 结束语
（1）微型抗滑桩能适应多变复杂条件，不需大量开挖土石方，不会形成较大的临空面，故施工速度快，适应性强，安全性高，工程造价低；
（2）某省省道滑坡应急抢修工程采用以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，经过工后的变形监测，滑坡体的整体与局部都处于稳定状态，变形得到有效地控制，达到预期的整治目标，说明采用微型桩进行滑坡工程治理是可行的，文章提出的加固方案是实用可靠的，可供同类型滑坡治理工程参考。
参考文献：
[1]林灿阳.微型群桩在滑坡治理工程中的应用[J].路基工程, 2014（4）:164-169.
[2]吕凡任,陈云敏,梅英宝.小桩研究现状和展望[J].工业建筑, 2003,33（4）:56-59.
[3]DINO KARTOFILIS,BRIAN O’GARA,FREDTARQUINIO, et al.Titus Power Plant Micropile Retainingwall[J].Foundation Drilling,2006（32）:10-13.
[4]谢晓华,刘吉福,庞奇思.微型桩在某滑坡处治工程中的应用[J].西部探矿工程,2001,13（2）:110-111.
[5]唐传政,舒武堂.微型钢管群桩在基坑工程事故处理中的应用[J].岩石力学与工程学报,2005,2（增刊）:5 459-5 462.
[6]朱宝龙,胡厚田,张玉芳,等.钢管压力注浆型抗滑挡墙在京珠高速公路K108滑坡治理中的应用[J].岩石力学与工程学报,2006,25（2）:399-406.
[7]刘卫民,赵冬,蔡庆娥,等.微型桩挡墙在滑坡治理工程中的应用[J].岩土工程界,2007,10（2）:54-56.
[8]延延,杜荣军,严芳.空间分析在铜川市耀州区地质灾害易发性分区中的应用[J].水土保持通报,2010,30（1）:146-150.
[9]GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[S].
[10]DZ/T 0221-2006崩塌、滑坡、泥石流监测规范[S].
中图分类号：TU 753
文献标识码：B
文章编号：1004-5716（2017）01-0016-03
*收稿日期：2016-04-27
修回日期：2016-04-28
作者简介：延延（1980-），男（汉族），陕西西安人，工程师，现从事工程地质及基建建设等方面的研究工作。
微型抗滑桩在滑坡治理工程中的应用 微型抗滑桩在滑坡治理工程中的应用
延 延*
（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077）
摘 要：依据工程实例，在分析了复活老滑坡主要变形特征和其他影响因素的基础上，结合滑坡设计安全系数值，选取以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，不但解决了在狭小空间内滑坡治理工程占用资源多、工期长、难度大的特点，而且控制了造价成本，达到了预期目标。
关键词：微型抗滑桩；预应力锚索；滑坡治理
在滑坡治理工程中，特别是应急抢修工程，具有占用资源多、施工工期紧、作业难度大、造价成本高等特点。而微型抗滑桩具有桩位布置灵活、施工速度快、适用性强、可在较狭窄作业面施工、工程造价低等特点，特别是对于抢险加固工程可以争取宝贵的时间[1]。虽然目前对于微型抗滑桩与周围岩土体的共同作用没有形成系统深入的理论认识，且在工程应用中的一些重要参数的选取通常是通过试桩试验或参照其他工程的经验取值而确定的[2]，但施工后桩体与岩土体形成的复合土工材料能充分发挥岩土体自身抗滑力这一优点已经得到了广泛的认可[3-7]。文章正是基于微型抗滑桩的这些特点，在某省省道滑坡应急抢修工程的应用实例中，选取以微型抗滑桩为主要加固措施的治理方案，对同类型的滑坡治理工程起到了借鉴作用。
1 工程概况
滑坡体地处陕北南缘山区，属残坡积层滑坡，坡度23°～40°，极端高差约90m，地貌单元属山侧坡地，地形起伏较大。滑体前缘毗邻过境省道，省道南侧依次为在建河道和某矿业集团在建电厂，省道两侧村民民房散落分布（见图1）。在当地改河工程河道开挖施工过程中，坡面、省道及民房出现大量裂缝，其中滑体中上部有4道明显裂缝，缝宽最大达2m左右，错台高度约1～2m左右。若滑体一旦失稳滑移将发生大面积滑坡，阻塞河道及周边交通，直接威胁电厂安全、人民生命财产安全和社会稳定，造成的环境破坏和间接损失不可估量。
2 工程地质及水文地质条件
图1 滑坡体相对位置图
根据滑坡区域钻孔资料及地质调查，地层由老至新分述如下：（1）侏罗系中统延安组（J2y），厚度大约200m，主要分布于滑体上部，中下部局部人工切坡地段基岩出露；（2）第四系上更新统黄土状土（Q4dl），厚度4～10m不等，少量分布于滑体两侧坡底处；（3）第四系坡积土（Q4del），广泛分布于区内滑坡段，是主要的滑体堆积物，结构松散，厚度随滑坡规模变化。该滑坡区域地下水为第四系松散层裂隙孔隙水，含水层岩性为山间冲积平原的砂卵石土，其孔隙水的分布与降水及河流有关。
3 滑坡变形因素特征分析
3.1 主要变形特征分析
滑坡纵向长约90m，主滑方向170°，纵向坡面坡度23°～40°，后缘滑面坡度达65°，相对高差53m，面积9× 103m2，总体积约为11.4×104m3。滑体主要为坡积土及全-强风化砂质泥岩风化壳组成的残坡积层，厚度8～18m，平均厚度约12m，结构松散，裂隙发育，空间上呈中间厚，后缘及两侧较薄；滑床为下伏中风化砂岩，位于强风化与中风化岩层交界面上，滑面较陡，属中型残坡积层复活的老滑坡。由于改河工程及过境省道的修筑，滑体前缘大量开挖取土降低了阻滑段应力，破坏了原有的稳定状态，使滑体土疏松并发育裂缝，地下水易富集于滑体内的残坡积层与基岩的接触带，并对接触带进行泥化、软化，降低力学强度，从而形成软弱带；滑体后缘在下滑段应力的作用下发生塑性变形，使坡面产生大量裂缝，导致地表水向沟谷汇集，部分直接垂直入渗至中风化基岩顶面，使顶面上强风化泥岩层遇水软化，形成软弱夹层，且老滑坡无排水设施，整体排水不畅，因而加速了滑体的蠕动变形。当滑体前缘和后缘的软弱带逐渐软化贯通并最终形成软弱面，在极端条件下，滑坡将发生整体滑移。
3.2 其他影响因素分析
过境省道是某矿业集团公路运煤专线及当地乡镇交通要道，当地居民生活用电线路沿道路北侧布置，南侧依次为在建河道和某矿业集团在建电厂。根据现场地质调查，过境省道滑体前缘段是较为合理的施工规划区域，但施工期间道路不能完全封闭，施工场地比较狭窄，因此，对治理方案的可行性要求高；勘察期间正直丰雨季节，降雨是诱发滑坡、崩塌等地质灾害产生的最主要外在因素，尤其是暴雨和绵绵细雨[8]，因此，对治理方案的工期规划要合理；由于当地改河工程正在施工作业，所产生的扰动也将加速滑体失稳，且存在交叉施工作业，因此，对治理方案的安全性要求高；本次滑坡治理工程是专项拨款项目，因此，对治理方案的工程造价要控制。
3.3 安全系数的确定
根据滑坡当前失稳状态对村民、省道、在建河道及在建电厂的影响程度，按照相关设计规范[9-10]并结合该区域以往工程勘察地质资料和本次地质调查资料，对滑坡C、φ值进行反复演算，最终确定了滑坡设计安全系数值，即低于稳定性安全系数值的滑坡，要求治理后数值达标。
综上所述，在分析了复活老滑坡主要变形特征和其他影响因素的基础上，结合滑坡设计安全系数值，最终选取了以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，不仅解决了在狭小空间内滑坡治理工程占用资源多、工期长、难度大的特点，而且能够控制造价，达到预期目标。
4 滑坡治理方案
4.1 工程措施
微型抗滑桩共两组407根：第一组位于坡面中部，共3排159根，桩长均为20m；第二组位于滑体前缘，共4排248根，桩长均为15m。钻孔孔径150mm，梅花型布桩，桩间距1.5m，排距0.75m，桩体入中风化基岩不少于2m。桩顶均布置砼框架梁，截面尺寸为400mm× 400mm，梁身混凝土标号C25，梁身间距250mm。
预应力锚索共2组67根：第一组位于坡面中部的砼框架梁上，共1排19根，长度30m，锚固段长度10m，角度25°；第二组位于挡墙的肋柱上，共2排48根，长度分别为25m、20m，锚固段长度分别为10m、8m，角度分别为20°、25°，排距3m；均由5×?15.2mm的1860级钢绞线组成，单根锚索设计拉拔力为400kN。
滑坡前缘布设肋柱挡墙，长度90m，肋柱高度4m，截面尺寸600mm×600mm，间距4m，挡墙底部做地梁与微型桩连接，肋柱间挡墙厚300mm，墙身混凝土标号C25，墙体间距约24m留20mm伸缩缝。挡墙中间距地面1m处布置一组21根仰斜排水孔，墙后对应设置卵石堆囊，墙顶至陡坎应顺坡填方并夯实。
滑坡后缘外侧布置一条截水沟，将地表水汇集后导流至西侧冲沟内；坡面设排水沟，将坡面地表水汇集后排至西侧冲沟内，最终流入河道。滑坡治理方案工程措施见图2。
图2 滑坡治理方案工程措施示意图
4.2 施工顺序
工程施工总体顺序：坡面及坡脚施工区域局部平整→微型抗滑桩施工→预应力锚索施工→框架梁、挡墙施工→排水系统。其中当微抗滑型桩完成大部分工程量后可以并行其余的工程措施。
（1）微型抗滑桩采用跳排施工，施工工艺：钻进取土成孔→清孔捞渣→放置钢筋笼→注浆管注浆→成桩结束。
（2）挡墙及框架梁待微型抗滑桩施工完毕即可进行，其中，挡墙应分段开挖并一次浇筑。施工工艺：桩顶基础开挖→框架梁施工→墙体施工→锚索施工→墙后填土并夯实→仰斜排水孔施工。
4.3 施工注意事项
（1）微型抗滑桩桩位测放应准确，偏差不得超过±10cm，考虑沉渣的影响，钻孔实际深度大于设计深度0.5m，并保证进入中风化基岩层不少于2m。
（2）微型抗滑桩成孔采用风动钻进，禁止水钻成孔；成孔直径为150mm，桩长为15～20m。
（3）微型抗滑桩桩孔内注灰砂比为1∶1（水灰比为0.4～0.5）水泥砂浆，砂子采用石英质中细砂，采用从孔底到孔口返浆式注浆，压力不低于0.4～0.7MPa，以确保孔内浆液饱满。
5 滑坡变形监测
滑坡已经处于蠕动变形阶段，在滑体、省道、河堤及附近建筑物上共布设地表位移监测点20个，其目的：
（1）施工过程中监测滑坡的稳定性，确保施工过程中滑坡体的安全；
（2）施工后监测滑坡的稳定性，检验抗滑效果；（3）监测抗滑设施质量及使用期间的安全性。
滑坡治理工程施工完毕后，对省道、河堤、附近建筑物以及肋柱挡墙的位移进行观测，从现场监测数据来看，均控制在设计位移之内，达到了预期目标。
6 结束语
（1）微型抗滑桩能适应多变复杂条件，不需大量开挖土石方，不会形成较大的临空面，故施工速度快，适应性强，安全性高，工程造价低；
（2）某省省道滑坡应急抢修工程采用以微型抗滑桩为主要工程措施的加固方案，经过工后的变形监测，滑坡体的整体与局部都处于稳定状态，变形得到有效地控制，达到预期的整治目标，说明采用微型桩进行滑坡工程治理是可行的，文章提出的加固方案是实用可靠的，可供同类型滑坡治理工程参考。
参考文献：
[1]林灿阳.微型群桩在滑坡治理工程中的应用[J].路基工程, 2014（4）:164-169.
[2]吕凡任,陈云敏,梅英宝.小桩研究现状和展望[J].工业建筑, 2003,33（4）:56-59.
[3]DINO KARTOFILIS,BRIAN O’GARA,FREDTARQUINIO, et al.Titus Power Plant Micropile Retainingwall[J].Foundation Drilling,2006（32）:10-13.
[4]谢晓华,刘吉福,庞奇思.微型桩在某滑坡处治工程中的应用[J].西部探矿工程,2001,13（2）:110-111.
[5]唐传政,舒武堂.微型钢管群桩在基坑工程事故处理中的应用[J].岩石力学与工程学报,2005,2（增刊）:5 459-5 462.
[6]朱宝龙,胡厚田,张玉芳,等.钢管压力注浆型抗滑挡墙在京珠高速公路K108滑坡治理中的应用[J].岩石力学与工程学报,2006,25（2）:399-406.
[7]刘卫民,赵冬,蔡庆娥,等.微型桩挡墙在滑坡治理工程中的应用[J].岩土工程界,2007,10（2）:54-56.
[8]延延,杜荣军,严芳.空间分析在铜川市耀州区地质灾害易发性分区中的应用[J].水土保持通报,2010,30（1）:146-150.
[9]GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范[S].
[10]DZ/T 0221-2006崩塌、滑坡、泥石流监测规范[S].
中图分类号：TU 753
文献标识码：B
文章编号：1004-5716（2017）01-0016-03
*收稿日期：2016-04-27
修回日期：2016-04-28
作者简介：延延（1980-），男（汉族），陕西西安人，工程师，现从事工程地质及基建建设等方面的研究工作。