微型樁在滑坡治理中的應用探討

郭愛國

(湖南省地質礦產勘查開發局四○七隊，湖南 懷化 418000)

滑坡是在一定的地形地質條件下，由于各種自然的、人為的因素影響破壞了巖土體的力學平衡使斜坡上的巖土體在重力或動力的作用下，沿著某一軟弱面或軟弱帶向下滑動的不良地質現象。滑坡是一種最常見的地質災害，其危害性極大。

滑坡的治理方案很多，常用的有：減重反壓、錨桿、錨索、抗滑擋土墻、抗滑樁等，其中抗滑樁是目前應用最為廣泛的滑坡治理手段之一。但抗滑樁(特別是入巖抗滑樁)治理方案存在費用高、工期長、施工安全隱患多、余土外運難等問題。針對這些問題，在一些滑坡防治工程中應用了微型樁技術，取得了一定的成效，為滑坡防治提供了新的思路。

1 微型樁的介紹

1.1 微型樁的特點

微型樁(又稱錨桿樁)是一種在滑坡治理工程中受到人們廣泛關注的新技術，微型樁的樁徑一般小于300 mm，鉆機成孔后在錨孔中放入鋼筋、型鋼或鋼管，然后灌入混凝土或水泥砂漿成樁。

微型樁的主要特點有：施工機具小，適用于狹窄的施工作業區，對土層適用性強；施工振動小，樁位布置靈活，可以布置成豎直樁，也可以布置成斜樁，可布置在同一平臺上，也可以布置在多個平臺上；施工速度快，周期短，將其用于搶險工程可以收到高效快速的效果；與同體積灌注樁相比，承載能力高。

1.2 微型樁受力分析

微型樁的受力較為復雜，在滑面處除主要承受剪力外，還有彎矩和軸向拉力，而樁孔周圍的地基則受擠壓作用，當樁身發生開裂后，破壞區的混凝土(或砂漿)將首先失去作用，這時只有鋼筋在起作用，并主要承受剪力和軸向拉力。隨著變形的增加，由于破壞區以外上下兩段樁體的約束作用，鋼筋所受的拉力逐漸增加，從而增加了滑體和滑床之間的摩擦力。微型樁的承力構件主要是鋼筋，混凝土或砂漿只是起保護作用。微型樁的破壞位置在滑面附近。在巖質滑坡中，鋼筋主要起抗剪作用；在土質滑坡中，鋼筋在樁身開裂之前主要起抗彎剪作用，在樁身開裂之后，轉變為以承受抗拉作用為主。

1.3 微型樁的布置形式

由于微型樁是一種柔性樁，單樁的水平承載能力非常有限，因此在滑坡治理工程中一般布置成群樁，并在樁頂用混凝土梁或板進行連接，共同承受滑坡推力的作用，所以也稱其為微型組合抗滑樁。微型樁可布置成樁組合型和平面均勻分布組合型，微型樁平面分布示意圖見圖1。

圖1 微型樁平面分布示意圖

一般樁間可排列成梅花形和矩形兩種，其中梅花形布樁前后樁受到的彎矩更為均衡，更能夠有效發揮前樁的支護作用，且梅花形布樁在沿滑坡寬度方向布樁間距為矩形的1/2時，能夠更好地為樁間土提供側向約束。

2 微型樁的錨固深度(長度)

微型樁的錨固深度即樁埋入滑面以下的深度受各種因素所影響，如樁的錨固段地層的強度、樁的相對剛度、樁間距等。如果錨固長度不足，在鋼筋拉力的作用下，就可能發生類似如錨桿被拔出而失效。當錨固長度過大時，在鋼筋拉力作用下，樁與孔壁巖土體之間的粘結力隨距滑面距離的增加而急劇衰減，距離滑面較遠處的樁身并不能充分發揮作用。綜合考慮微型樁的受力情況，建議錨固段的長徑比一般不宜大于12∶1。如果按照此情況設計尚不能滿足抗拔力的需要，可調整樁間距來改善其受力狀態。

3 樁間距及樁的排數

為防止微型樁間距過密而產生群樁效應，或過疏使土從樁間流失，根據理論分析和工程經驗，建議樁間距可按樁徑的3～10倍考慮。巖土條件好時取上限值，差時取下限值。

微型樁受力是不均勻的，第一排受力最大，向后逐次減小。隨著微型樁排數的增加，第一排和最后一排的推力分配系數差值越來越大，當排數達到某一數值時，再增加微型樁的排數，對于抗滑效果越來越不明顯。微型樁結構從單樁→單跨形結構→雙跨形結構發展時，其結構得到很大改善，因此微型樁的排數以3～5排為宜。從受力情況來看，在微型樁的布樁方式上，加密微型樁的間距比增加排數效果要好。

4 工程應用

4.1 滑坡概況

該滑坡位于懷化市洪江區第一中學圖書館南側，該邊坡前緣建有毛石擋土墻，于2016年9月16日，發現擋土墻發生鼓脹變形現象，且在墻腳處有地面隆起現象。邊坡后緣是洪江區一中體操房，體操房內也出現多條張拉裂縫。滑坡平面上呈“圍椅”形，剖面上地表呈臺階狀。后緣位于體操房二層內側擋土墻腳，前緣位于坡腳，相對高差約12 m。主滑方向36°，后緣寬約35 m，前緣寬約40 m，斜長約20 m。推測滑動面為巖土交界面，滑面呈圓弧形，滑床為強風化震旦系江口組第二段(Zaj2)板巖。滑體為雜填土，滑體厚度4～12 m，平均厚約8 m，方量約5 600 m3，為小型推移式土質滑坡。

4.2 場地地質情況

根據現場勘探，結合區域地質資料可知，區內地層主要有：①第四系雜填土(Qml)：暗黃色，較濕，成分以板巖碎石為主，夾10%左右的建筑垃圾等，結構松散，厚度在1.10～12.20 m之間。②強風化板巖：青灰色，散體狀結構，節理裂隙極發育，呈張開狀，巖質軟，巖芯呈碎屑狀，巖石破碎，遇水易軟化，強度較低，抗剪強度低，厚度6.10～10.20 m。③中風化板巖：淺灰色、灰黃色，碎裂結構，板狀構造，節理裂隙發育，呈微張-張開狀，節理面見褐色鐵錳質浸染，巖質較軟，巖芯呈短柱狀，巖石較完整，厚度未揭穿。

4.3 滑坡成因分析

滑坡成因：(1)地形起伏大，前緣有陡坎；(2)填土結構松散，工程地質性質差；(3)修建的老擋墻存在質量問題；(4)雨水下滲降低了巖土體的抗剪強度。

4.4 治理方案

根據勘查結果，本工程有著其特殊性，主要表現在施工空間小，邊坡前緣緊鄰學校圖書館，底部寬約1.5 m，擋墻高約8 m，頂部距離圖書館的寬度也僅約4 m。如果采用錨桿施工，空間不夠。坡體前緣的擋墻已發生鼓脹變形，坡體處于欠穩定狀態，如果采用抗滑樁方案：一是施工不安全；二是治理費用高；三是施工周期長。因此結合以往類似工程經驗，該滑坡采用微型樁擋墻加截排水溝治理方案：布置3排微型樁，間距1.0 m，梅花形布置，錨固段長8 m，樁徑150 mm，布置3Φ28HRB400鋼筋。該項目治理施工已竣工達3年，現狀邊坡很穩定，達到了預期的治理效果。該治理工程典型剖面如圖2所示。

圖2 治理工程典型剖面圖

5 結語

微型樁因其施工簡便、安全、快速、造價經濟、組合多樣、場地適應性強等優勢，在滑坡治理工作中得到了越來越多的應用，并取得了一些成功的經驗。實踐證明，它有可能成為滑坡災害防治中的一種重要技術。