微型鋼管壓力注漿抗滑樁的應(yīng)用
——某處置場滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程

劉晶晶， 任海波

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川成都 610061)

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微型鋼管壓力注漿抗滑樁的應(yīng)用
——某處置場滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程

劉晶晶， 任海波

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川成都 610061)

【摘要】微型鋼管壓力注漿抗滑樁具有地層適應(yīng)性強(qiáng)、樁位布置靈活、施工作業(yè)面小、擾動小、施工迅速、樁體發(fā)揮作用所需時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，成為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程的首選，其作用機(jī)理主要是通過壓力注漿，將鋼管和巖土體通過漿液進(jìn)行包裹，形成一個(gè)整體，共同起到抗滑的作用。文章以某處置場滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程為例，介紹了滑坡的形成機(jī)制，采用微型鋼管壓力注漿抗滑樁結(jié)合回填壓腳進(jìn)行治理，通過分析深部位移監(jiān)測結(jié)果，鋼管樁在較短時(shí)間內(nèi)即有效地控制了滑坡體的變形，治理效果明顯，達(dá)到了應(yīng)急搶險(xiǎn)治理的目的。

【關(guān)鍵詞】微型鋼管壓力注漿抗滑樁；滑坡地質(zhì)災(zāi)害；應(yīng)急搶險(xiǎn)

近幾年，為了應(yīng)對滑坡類突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，已經(jīng)形成了一套完善的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)系統(tǒng)，應(yīng)用的治理措施也具有工藝簡單、施工工期短、治理效果明顯等特點(diǎn)，進(jìn)而保障了人民群眾的生命安全。其中微型鋼管壓力注漿抗滑樁在應(yīng)急搶險(xiǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

本文以某處置場滑坡應(yīng)急搶險(xiǎn)工程為例，通過分析滑坡變形特征及演化機(jī)制，結(jié)合滑坡位移監(jiān)測資料，論述采用微型鋼管壓力注漿抗滑樁的適用性以及加固效果。

1微型鋼管壓力注漿抗滑樁特點(diǎn)

微型鋼管樁具有地層適應(yīng)性強(qiáng)、樁位布置靈活、施工作業(yè)面小、擾動小、施工迅速、樁體發(fā)揮作用所需時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)[2]，成為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)治理工程的首選。其主要是在滑坡抗滑段采用兩排或多排鉆孔，下鋼管進(jìn)行壓力注漿，鋼管、漿液與巖土體形成一個(gè)樁體，共同起到抗滑作用。其抗滑作用機(jī)理主要有以下兩點(diǎn)：

(1)對滑坡體的支擋作用。壓力注漿是鋼管及周圍巖土體形成一個(gè)完整的樁體，穿過滑面嵌入穩(wěn)定基巖，多排微型樁密布在滑坡體的抗滑段，對滑坡體起到支擋作用；

(2)提高滑帶巖土體物理力學(xué)性質(zhì)。通過劈裂注漿，漿液進(jìn)入滑帶與滑帶巖土體結(jié)合，凝固后形成復(fù)合體，增加了滑帶巖土體的c、φ值，從而改善了滑帶的抗滑作用。

2滑坡形成機(jī)制

某處置場滑坡位于四川省某廠內(nèi)，河右岸，坡腳為在建處置庫，滑坡發(fā)生之前，該邊坡正在進(jìn)行治理工程施工，治理措施主要為格構(gòu)錨索、噴射混凝土護(hù)面分級支擋。

2.1滑坡體基本特征

處置場場地高程606 m，正在治理邊坡位于處置場南側(cè)，為巖質(zhì)邊坡?；虑熬墳橹卫磉吰碌?16 m平臺，坡腳為已建處置單元，后緣至646 m平臺?；聶M向?qū)捈s60 m，長約40 m，面積約2.4×103m2，最大厚度5 m，總體積為0.9×104m3，為牽引式淺層巖質(zhì)滑坡?；潞缶壪洛e(cuò)，形成2～3 m的臨空面，已建好的噴射混凝土護(hù)面破壞嚴(yán)重，646～656 m坡面格構(gòu)錨索失效(圖1)。

圖1　 邊坡治理工程遭到破壞(滑坡后緣)

2.2滑坡危害性

盡管滑坡規(guī)模不大，但由于其所處位置特殊，同時(shí)在發(fā)生后幾天內(nèi)仍呈現(xiàn)蠕滑變形特征，因此若滑坡繼續(xù)變形破壞，將在滑坡后緣形成高陡臨空面，后緣邊坡在重力作用下可能逐級解體，最終將誘發(fā)整個(gè)邊坡失穩(wěn)，威脅在建13#、14#處置庫和邊坡施工人員、機(jī)械的安全。

2.3滑坡體形成機(jī)制分析

滑坡的發(fā)生大多受內(nèi)、外因素綜合影響，內(nèi)因主要包括滑坡體的地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體特性等，外因主要包括暴雨、地震、人類工程活動等。本滑坡形成主要有以下幾個(gè)方面，現(xiàn)分別進(jìn)行分析。

2.3.1地形地貌

滑坡區(qū)為斜坡地貌，坡體前緣由于修建處置庫形成高陡臨空面，為滑坡體的剪出提供了地形條件。

2.3.2地層巖性

滑坡區(qū)域地層巖性主要為泥質(zhì)頁巖或粉砂質(zhì)泥質(zhì)頁巖互層、夾薄層粉砂巖或透鏡體狀細(xì)砂巖，滑塌區(qū)巖層傾向坡外，傾角34°。泥質(zhì)頁巖屬于極軟巖～軟巖，遇水易軟化，屬于易滑地層。

2.3.3地質(zhì)構(gòu)造

通過初步調(diào)查，認(rèn)為場區(qū)有非能動斷層通過，受斷層影響，構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖體破碎。同時(shí)，坡體發(fā)育有褶皺，致使邊坡巖層產(chǎn)狀凌亂，呈現(xiàn)中部和西側(cè)外傾、東側(cè)反傾的不規(guī)則狀況，滑坡所處的中部區(qū)域巖層產(chǎn)狀外傾，對坡體穩(wěn)定極為不利。

2.3.4持續(xù)降雨

滑坡所處區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)，年平均降雨量較大，最大降雨量集中在7月～9月。2014年7月8日～10日連續(xù)降雨，7月18日又迎來一輪強(qiáng)降雨，截止20日17時(shí)降雨量達(dá)到115.6 mm。雨水沿巖體裂隙滲入坡體，在增加坡體自重的同時(shí)降低巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)，入滲的地下水通過裂隙密集帶滲流并在616 m平臺集中出露，最終導(dǎo)致坡體在該位置發(fā)生剪出破壞。

2.3.5人類工程活動

坡腳修建處置庫，需對邊坡進(jìn)行切坡，切坡造成坡體應(yīng)力狀態(tài)重新分布，坡腳處應(yīng)力集中，極大影響坡體穩(wěn)定性。

此外，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，前期勘查對巖層產(chǎn)狀作出了不正確判斷，致使后期針對外傾產(chǎn)狀邊坡區(qū)域僅采用噴射混凝土護(hù)面進(jìn)行治理，治理措施不當(dāng)是誘發(fā)本滑坡發(fā)生的原因之一。

3應(yīng)急搶險(xiǎn)治理措施

3.1微型鋼管壓力注漿抗滑樁設(shè)計(jì)

為了盡快、有效地控制坡體變形，分別在滑坡前緣(616 m)和中部(636 m)設(shè)置兩級鋼管樁，每級設(shè)置兩排樁，樁間距1 m，排距0.8 m，梅花形布置(圖2、圖3)，這樣注漿時(shí)，漿液就會將兩排鋼管之間的巖土體全部包裹，起到膠結(jié)加固作用，同時(shí)鋼管樁伸出地面1.5～2 m，用E20a槽鋼焊接(圖4)，增加了鋼管樁的整體性和剛度。

圖2　鋼管樁布置平面

圖3　鋼管樁布置剖面

圖4　鋼管樁結(jié)構(gòu)

616 m平臺鋼管樁共設(shè)置鋼管樁120根，平面布置長度60 m，設(shè)計(jì)樁長20 m，嵌固段長10 m；636 m平臺鋼管樁共設(shè)置鋼管樁102根，平面布置長度50 m，設(shè)計(jì)樁長20 m，嵌固段長10 m。各級鋼管樁均采用直徑φ170，內(nèi)插φ127，壁厚9 mm的S135石油鋼管，注漿漿液采用M30水泥砂漿，注漿前鋼管與孔壁間填入米石(5～10 mm)，注漿管采用φ20PVC管，注漿壓力為0.3～0.5 MPa。

3.2堆載反壓

由于滑坡體后緣下錯(cuò)，使得后緣邊坡坡腳形成了新的臨空面(圖1)，若不及時(shí)治理，極可能形成次級滑坡，為了確保后緣邊坡的穩(wěn)定，在636 m平臺鋼管樁頂采用編織袋填砂卵石回填對后緣邊坡進(jìn)行壓腳，對616 m平臺鋼管樁采取同樣措施，以消除636 m平臺增加荷載，同時(shí)增加滑坡體抗滑段的阻滑力。

3.3原有排水系統(tǒng)修復(fù)

降雨是滑坡形成的主要誘因，因此有效疏排地表水是控制滑坡變形的重要措施。受滑坡影響，原邊坡地表排水措施遭到了嚴(yán)重破壞，因此，需對坡面上原建排水溝進(jìn)行重新修復(fù)、疏通。

4應(yīng)急搶險(xiǎn)施工

為了確?；伦冃伪M快得到控制，消除失穩(wěn)隱患，二十天內(nèi)必須完成現(xiàn)場所有鋼管樁、土方回填的施工。

為了加快工期、達(dá)到應(yīng)急搶險(xiǎn)目的，項(xiàng)目部利用腳手架搭設(shè)臨時(shí)人行梯步，減小不同工種之間交叉作業(yè)的影響，同時(shí)在場地狹窄處利用鋼管樁搭設(shè)施工平臺，人為拓寬作業(yè)面。在設(shè)備與材料轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，利用吊車等機(jī)械的配合，盡量縮短人工搬運(yùn)的距離，減小對工期的影響。

此外，為了掌握滑坡變形情況，確保施工安全，施工期間現(xiàn)場布設(shè)了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，每天對滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測，并及時(shí)提交、分析監(jiān)測數(shù)據(jù)；同時(shí)對坡面已產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行標(biāo)記監(jiān)測，觀察其變形情況。

5治理后滑坡穩(wěn)定性評價(jià)

施工期間和竣工后滑坡體深部位移監(jiān)測位移-時(shí)間曲線顯示，監(jiān)測孔孔口位移相對最大，滑面附近(5 m深度)位移次之，而滑床(10 m深度)位移基本可以忽略，說明鋼管樁施工完成前，滑坡位移持續(xù)增大，施工完成一半以上后，滑坡位移增長速率減小，待鋼管樁和土方回填全部施工完成后一個(gè)星期內(nèi)，滑坡位移即已趨近穩(wěn)定，之后的一個(gè)月，位移沒有明顯變化(圖5、圖6)。

圖5　JC1監(jiān)測孔位移-時(shí)間曲線

圖6　JC2監(jiān)測孔位移-時(shí)間曲線

由此可以認(rèn)為本工程采用微型鋼管樁結(jié)合回填壓腳作為應(yīng)急搶險(xiǎn)治理措施效果明顯，鋼管樁有效地控制了滑坡體的變形，消除滑坡失穩(wěn)的隱患，確保了處置場的安全。

6結(jié)論

(1)某處置場滑坡為牽引式淺層巖質(zhì)滑坡，巖性為泥質(zhì)頁巖，性質(zhì)差，滑坡體巖層傾向坡外，巖體受斷裂構(gòu)造影響破碎，在持續(xù)降雨條件下，地表水入滲增加了滑體的自重，降低了滑帶的力學(xué)性質(zhì)，最終誘發(fā)滑坡發(fā)生。

(2)微型鋼管壓力注漿抗滑樁樁身本身具有一定的強(qiáng)度，加上壓力注漿，將鋼管和巖土體通過漿液進(jìn)行包裹，形成一個(gè)整體，共同起到抗滑的作用。本工程滑坡由于具有突發(fā)性和特殊的危害性，導(dǎo)致應(yīng)急搶險(xiǎn)治理施工要求高，因此，采用微型鋼管壓力注漿抗滑樁這種施工工藝簡單、工期短、見效快的治理措施，在極短的時(shí)間內(nèi)完成了搶險(xiǎn)工程施工，確保了處置庫的安全。

(3)通過深部位移監(jiān)測結(jié)果，認(rèn)為本工程采用微型鋼管樁結(jié)合回填壓腳治理措施效果明顯，鋼管樁在較短時(shí)間內(nèi)即有效地控制了滑坡體的變形，達(dá)到了應(yīng)急搶險(xiǎn)治理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]朱寶龍.鋼管壓力注漿型抗滑擋墻在京珠高速K108滑坡治理中的應(yīng)用[D] .成都：西南交通大學(xué)，2006.

[2]王樹豐.汶川地震滑坡微型樁防治工程研究——以陜西略陽鳳凰山滑坡為例[D] .西安：長安大學(xué)，2010.

[作者簡介]劉晶晶(1981～),女，碩士，高級工程師，主要研究方向?yàn)閹r土工程。

【中圖分類號】U416.1+4

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-10-08