微型桩在滑坡治理中的应用探讨

郭爱国

(湖南省地质矿产勘查开发局四○七队，湖南 怀化 418000)

滑坡是在一定的地形地质条件下，由于各种自然的、人为的因素影响破坏了岩土体的力学平衡使斜坡上的岩土体在重力或动力的作用下，沿着某一软弱面或软弱带向下滑动的不良地质现象。滑坡是一种最常见的地质灾害，其危害性极大。

滑坡的治理方案很多，常用的有：减重反压、锚杆、锚索、抗滑挡土墙、抗滑桩等，其中抗滑桩是目前应用最为广泛的滑坡治理手段之一。但抗滑桩(特别是入岩抗滑桩)治理方案存在费用高、工期长、施工安全隐患多、余土外运难等问题。针对这些问题，在一些滑坡防治工程中应用了微型桩技术，取得了一定的成效，为滑坡防治提供了新的思路。

1 微型桩的介绍

1.1 微型桩的特点

微型桩(又称锚杆桩)是一种在滑坡治理工程中受到人们广泛关注的新技术，微型桩的桩径一般小于300 mm，钻机成孔后在锚孔中放入钢筋、型钢或钢管，然后灌入混凝土或水泥砂浆成桩。

微型桩的主要特点有：施工机具小，适用于狭窄的施工作业区，对土层适用性强；施工振动小，桩位布置灵活，可以布置成竖直桩，也可以布置成斜桩，可布置在同一平台上，也可以布置在多个平台上；施工速度快，周期短，将其用于抢险工程可以收到高效快速的效果；与同体积灌注桩相比，承载能力高。

1.2 微型桩受力分析

微型桩的受力较为复杂，在滑面处除主要承受剪力外，还有弯矩和轴向拉力，而桩孔周围的地基则受挤压作用，当桩身发生开裂后，破坏区的混凝土(或砂浆)将首先失去作用，这时只有钢筋在起作用，并主要承受剪力和轴向拉力。随着变形的增加，由于破坏区以外上下两段桩体的约束作用，钢筋所受的拉力逐渐增加，从而增加了滑体和滑床之间的摩擦力。微型桩的承力构件主要是钢筋，混凝土或砂浆只是起保护作用。微型桩的破坏位置在滑面附近。在岩质滑坡中，钢筋主要起抗剪作用；在土质滑坡中，钢筋在桩身开裂之前主要起抗弯剪作用，在桩身开裂之后，转变为以承受抗拉作用为主。

1.3 微型桩的布置形式

由于微型桩是一种柔性桩，单桩的水平承载能力非常有限，因此在滑坡治理工程中一般布置成群桩，并在桩顶用混凝土梁或板进行连接，共同承受滑坡推力的作用，所以也称其为微型组合抗滑桩。微型桩可布置成桩组合型和平面均匀分布组合型，微型桩平面分布示意图见图1。

图1 微型桩平面分布示意图

一般桩间可排列成梅花形和矩形两种，其中梅花形布桩前后桩受到的弯矩更为均衡，更能够有效发挥前桩的支护作用，且梅花形布桩在沿滑坡宽度方向布桩间距为矩形的1/2时，能够更好地为桩间土提供侧向约束。

2 微型桩的锚固深度(长度)

微型桩的锚固深度即桩埋入滑面以下的深度受各种因素所影响，如桩的锚固段地层的强度、桩的相对刚度、桩间距等。如果锚固长度不足，在钢筋拉力的作用下，就可能发生类似如锚杆被拔出而失效。当锚固长度过大时，在钢筋拉力作用下，桩与孔壁岩土体之间的粘结力随距滑面距离的增加而急剧衰减，距离滑面较远处的桩身并不能充分发挥作用。综合考虑微型桩的受力情况，建议锚固段的长径比一般不宜大于12∶1。如果按照此情况设计尚不能满足抗拔力的需要，可调整桩间距来改善其受力状态。

3 桩间距及桩的排数

为防止微型桩间距过密而产生群桩效应，或过疏使土从桩间流失，根据理论分析和工程经验，建议桩间距可按桩径的3～10倍考虑。岩土条件好时取上限值，差时取下限值。

微型桩受力是不均匀的，第一排受力最大，向后逐次减小。随着微型桩排数的增加，第一排和最后一排的推力分配系数差值越来越大，当排数达到某一数值时，再增加微型桩的排数，对于抗滑效果越来越不明显。微型桩结构从单桩→单跨形结构→双跨形结构发展时，其结构得到很大改善，因此微型桩的排数以3～5排为宜。从受力情况来看，在微型桩的布桩方式上，加密微型桩的间距比增加排数效果要好。

4 工程应用

4.1 滑坡概况

该滑坡位于怀化市洪江区第一中学图书馆南侧，该边坡前缘建有毛石挡土墙，于2016年9月16日，发现挡土墙发生鼓胀变形现象，且在墙脚处有地面隆起现象。边坡后缘是洪江区一中体操房，体操房内也出现多条张拉裂缝。滑坡平面上呈“围椅”形，剖面上地表呈台阶状。后缘位于体操房二层内侧挡土墙脚，前缘位于坡脚，相对高差约12 m。主滑方向36°，后缘宽约35 m，前缘宽约40 m，斜长约20 m。推测滑动面为岩土交界面，滑面呈圆弧形，滑床为强风化震旦系江口组第二段(Zaj2)板岩。滑体为杂填土，滑体厚度4～12 m，平均厚约8 m，方量约5 600 m3，为小型推移式土质滑坡。

4.2 场地地质情况

根据现场勘探，结合区域地质资料可知，区内地层主要有：①第四系杂填土(Qml)：暗黄色，较湿，成分以板岩碎石为主，夹10%左右的建筑垃圾等，结构松散，厚度在1.10～12.20 m之间。②强风化板岩：青灰色，散体状结构，节理裂隙极发育，呈张开状，岩质软，岩芯呈碎屑状，岩石破碎，遇水易软化，强度较低，抗剪强度低，厚度6.10～10.20 m。③中风化板岩：浅灰色、灰黄色，碎裂结构，板状构造，节理裂隙发育，呈微张-张开状，节理面见褐色铁锰质浸染，岩质较软，岩芯呈短柱状，岩石较完整，厚度未揭穿。

4.3 滑坡成因分析

滑坡成因：(1)地形起伏大，前缘有陡坎；(2)填土结构松散，工程地质性质差；(3)修建的老挡墙存在质量问题；(4)雨水下渗降低了岩土体的抗剪强度。

4.4 治理方案

根据勘查结果，本工程有着其特殊性，主要表现在施工空间小，边坡前缘紧邻学校图书馆，底部宽约1.5 m，挡墙高约8 m，顶部距离图书馆的宽度也仅约4 m。如果采用锚杆施工，空间不够。坡体前缘的挡墙已发生鼓胀变形，坡体处于欠稳定状态，如果采用抗滑桩方案：一是施工不安全；二是治理费用高；三是施工周期长。因此结合以往类似工程经验，该滑坡采用微型桩挡墙加截排水沟治理方案：布置3排微型桩，间距1.0 m，梅花形布置，锚固段长8 m，桩径150 mm，布置3Φ28HRB400钢筋。该项目治理施工已竣工达3年，现状边坡很稳定，达到了预期的治理效果。该治理工程典型剖面如图2所示。

图2 治理工程典型剖面图

5 结语

微型桩因其施工简便、安全、快速、造价经济、组合多样、场地适应性强等优势，在滑坡治理工作中得到了越来越多的应用，并取得了一些成功的经验。实践证明，它有可能成为滑坡灾害防治中的一种重要技术。