“抗滑樁+控制性灌漿”治理大型滑坡試驗研究

羅 沖 林 峰 黃年輝

1.中化地質礦山總局廣西地質勘查院 廣西 南寧 530001

2.中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司 廣西 南寧 530023

正文：

1 引 言

在國內，用灌漿處理滑坡已有成功實例[1～4]，如貴州凱麻高速公路K38 + 860滑坡。根據灌漿理論，在壓力作用下，漿液沿著最薄弱方向流動。而灌漿在施工過程中，由于巖土不均勻，尤其是有裂隙或碎石類土，串漿冒漿經常發生，灌漿質量難以控制，可檢驗性差。常規灌漿即便解決了串冒漿問題，也可提高滑帶土彈性模量，但對提高抗剪強度指標能力有限。另外對提高灌漿對象抗剪強度程度如何，沒有確切的數據，計算困難。因此，灌漿處理滑坡的方法在國內使用不廣泛。而新灌漿技術的發展[5～8]，如推剪法控制性水泥灌漿，具有高壓可控、推擠軟弱帶、置換固結等特點，給提高滑帶土抗剪強度指標帶來新的嘗試。

鑒于此，結合廣西桂梧高速公路百花灘滑坡進行的控制性水泥灌漿處理滑帶土體的試驗，提出了以抗滑樁為主，控制性灌漿為輔的滑坡治理試驗方案。

2 工程概況及滑坡特征

百花灘2號隧道滑坡位于廣西昭平縣樟木林鄉桂林～梧州高速公路鐘馬段（K198+810至K199+170），隧道施工期間，左洞曾發生冒頂，后右洞又發生塌方，致使隧道施工先后暫停，不久，隧道上方山坡小道上發現弧形裂縫，裂縫寬度2～5cm。整個滑坡縱向最大長度212.3m，橫向最大長度111.4m，滑坡體最大厚度24.5m，體積約60×104m3，為大型滑坡。滑坡特征如下。

a) 滑坡體

滑坡體主要土層有：混碎石粘性土①、碎石②與混碎石粘性土③。①層系為風化坡殘積土，②層是滑坡過程中形成的，下覆為強風化泥質砂巖。土中碎石含量不均，變異系數大，但滑坡體土的性狀較好，為稍密～密實狀，總體強度較高。

b) 滑動帶

鉆探揭露的地層資料表明，滑帶厚度為0.2m～5.0m，位于強風化面附近，由糜棱狀礫石的粘土軟弱夾層組成，粘粒含量大（30%以上）。由于滑動過程中，受到碎石擠壓破碎以及地表水的下滲影響，該土層受擠壓土體結構比較致密，透水性較弱，但土的含水量較高。另據物探波速資料，該帶波速較低，與鉆探資料相吻合。

c) 滑床面

滑床的形狀與巖性、產狀及滑動速度等有關，滑動面滑床為強風化下泥盆系D1l紫紅色泥質砂巖、泥質粉砂巖為主，滑床面基本上受斷裂與巖層產狀控制。

3 治理措施及灌漿試驗

根據巖土勘察資料，分析計算滑坡體最大剩余下滑力為4000kN/m。滑坡體為碎石土，滑動面深，最大達38m，預應力錨索施工難度大。場地屬低山河谷地貌，滑坡下面為百花灘水庫，周邊也無棄渣場地，削坡方案較難實施，單獨的支護方案難以湊效。為此，提出了以抗滑樁為主，灌漿為輔的綜合治理方案，并進行了灌漿試驗。

試驗采用北京某公司推剪法控制性水泥灌漿工藝，歷時2個月。試驗后，通過聲波測試、鉆孔取芯、豎井開挖、豎井水平孔取芯和室內試驗等方式檢驗灌漿材料對滑帶土的充填效果，灌漿固結體接觸面的抗剪強度指標，檢驗灌漿孔間距、灌漿壓力、漿液水灰比、灌入量以及終止條件。結果表明，灌漿基本達到預期設計目標。

a) 灌漿機理

通過多序、間歇性灌漿，先序灌漿充填灌漿孔附近主要裂隙并迅速凝固，后序灌漿加大壓力將先序固結漿液擠壓充填到更大范圍內裂隙，部分甚至全部置換原有軟弱巖土體，如此循環至灌漿壓力或吸漿量達到設計要求。根據不同地質條件，閉漿壓力可達到10MPa，本次為2.5MPa。

b) 灌漿工序及過程

灌漿施工是整個試驗工程最重的部分，是試驗效果的關鍵，根據試驗孔鉆探結果和現場工地的實際情況，具體施工方案為：

1) 采用自上而下的施工方法，先利用每個孔所安裝的較短灌漿管進行灌漿，然后利用較長灌漿管進行灌漿。兩次灌漿的間歇時間約為12h，期間用高壓水間歇式沖洗長注漿管。

2) 采用間歇灌漿方法，在每灌入一定水泥漿液后暫停待凝一段時間，注入量大小和暫停時間長短隨實際灌漿情況變化而定，對ZK1孔和ZK2孔同時進行間歇性灌漿，在一個孔暫停時，另一個孔進行灌漿，反復循環，直至灌漿結束。

3) 在ZK1孔和ZK2孔完成灌漿后，即可開始鉆ZK3號灌漿孔，該孔灌漿分兩段，第一次鉆進深度為8.0m時，停鉆，開始第一段（上段）灌漿，然后掃孔并鉆進至15.0m深終孔，接著進行第二段灌漿。

4) 閉漿：每段灌漿或每個孔灌漿的閉漿標準壓力均為2.5MPa，吸漿量小于5L/min，且保持30min。

施工過程中，灌漿區的上部地表出現多條裂縫，寬為5cm～10cm，裂縫以下滑坡體有明顯的變形。經分析為漿液已灌入滑動帶，降低土體的抗剪強度而自身強度尚未形成，灌漿壓力2.5MPa具有辟裂作用，導致了裂縫產生。因此，施工可根據不同地段與深度適當調整灌漿壓力。

c) 灌漿檢驗

1) 鉆孔抽芯檢測

為檢驗灌漿材料（水泥固結體）在滑帶處置換和充填情況，在灌漿孔周圍不同具體布置了三個檢測孔。取芯后，在三個孔均有直徑10cm，厚度為2～3cm的餅狀水泥固結體。

2) 豎井開挖檢測與豎井內的水平鉆孔抽芯檢測

豎井開挖結果顯示，在深為11.2m～11.85m的范圍內，有一完整的板狀水泥固結體與豎井斜交，固結體厚度為8～10cm，其產狀為124°∠22°。這與勘察資料滑動面產狀計較接近，說明漿液進入了滑動帶土，詳見圖1和圖2、照片1～照片3。

圖1 豎井檢測圖

圖2 豎井內的水平鉆孔抽芯檢測圖

在豎井內沿板狀的水泥固結體鉆孔，以檢驗水泥固結體的連續性，并檢測其延伸的范圍。豎井內共布置三個水平鉆孔SP1、SP2和SP3。

其中SP1深約2.1m，后鉆孔與水泥固結體分離。SP2鉆桿向上傾斜20°左右，鉆入1.9m時偏離水泥結石體。SP3鉆孔向下傾斜20°左右放置，水平孔深約3.8m偏離水泥固結體。

根據水平孔中固結體的厚度，推斷灌漿的作用范圍至少在3.8m。

3) 聲波檢測

灌漿前滑帶土縱波波速均值為1026m/s，灌漿后提高到1641m/s，跨孔法聲波測試結果表明，灌漿后滑帶土的物理力學性質得到一定程度的改善。

4) 取樣和土工試驗

在所開挖的豎井內取環刀樣14個和取大方樣（長50cm，寬40cm，高40cm）對所取土樣做土工實驗，以測定滑帶巖土體在灌漿后的抗剪強度指標，以及水泥固結體與上下巖土體膠結面之間的抗剪強度指標。

表1 滑帶土物理力學指標灌漿前后對比表

由表1可知：灌漿后，滑帶土的密度增大，而含水量、孔隙比和飽和度有不同程度降低，說明灌漿具有擠密作用以及部分空隙被水泥漿充填。另根據灌漿前后鉆孔回水情況的不同（灌漿前沒有回水，灌漿后有回水），也從另一角度說明灌漿后，滑帶土以及上部滑體或下部滑體的部分裂隙被水泥灌漿充填。另外，滑帶土抗剪強度有明顯提高，滑帶土的粘聚力有明顯改善，由原來的9kPa提高到43kPa，內摩擦角略有提高。

試驗表明，該工法可以較好地解決松散土體的串冒漿問題，可改善滑帶土物理力學性質，提高其抗剪強度。

基于該試驗的以抗滑樁為主，灌漿為輔的設計方案，比最初的抗滑樁+削坡方案節約了近200萬元投資，也避免了削坡棄渣引起的環保問題，也是對灌漿處理滑坡進行了一次有益的嘗試。

4 結 語

1) 推剪法控制性水泥灌漿可以較好地解決松散土體的串冒漿問題，灌漿后滑帶土抗剪強度有明顯提高，滑帶土的粘聚力有明顯改善，由原來的9kPa提高到43kPa，內摩擦角略有提高，對輔助處理滑坡是一個有益的嘗試；其在軟弱帶擴散模型有待進一步探討；

2) 灌漿后，滑帶土的密度增大，含水量、孔隙比和飽和度有不同程度降低，以及灌漿前后同一位置回水不同，說明灌漿具有擠密、充填裂隙作用；

3) 灌漿處理后，地下水條件可能發生變化，必須重視排、泄水措施；

4) 通過灌漿處理后，滑坡體巖土性質得到了改善，下滑力明顯減小，為抗滑樁的設計優化提供了很好的條件，工程造價得到了有效控制，經濟效益顯著，安全性大大提高。