微型鋼管樁在滑坡治理中的應(yīng)用

1、微型鋼管樁在滑坡治理中的應(yīng)用微型鋼管樁在建筑基礎(chǔ)加固工程中已得到廣泛使用，而在地質(zhì)災(zāi)害治理特別是滑坡治理工程中的應(yīng)用在近幾年才剛剛開始。2008年“5.12”汶川大地震后，作為重災(zāi)縣之一的勉縣，在滑坡治理工程中大量使用了微型鋼管樁技術(shù)。通過(guò)對(duì)已完工的6處滑坡治理工程一年來(lái)的觀測(cè)，滑坡體均處于穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。下面，本人以微型鋼管樁技術(shù)在勉縣鎮(zhèn)川鄉(xiāng)安咀村滑坡綜合治理工程中的應(yīng)用為例，談一談微型鋼管樁在滑坡治理工程中的設(shè)計(jì)與施工。一、工程概況 勉縣安咀滑坡位于勉縣鎮(zhèn)川鄉(xiāng)安咀村，滑坡主要由h1、h2兩個(gè)小滑坡組成，分別位于安咀村1組與4組居民點(diǎn)后的斜坡上，且處于一道山梁相背的兩面坡面上

2、。h1滑坡位于山梁東側(cè)，滑坡體寬約180m，長(zhǎng)約100m，平均厚約4.0m。主滑方向315，體積約12.9104m3，滑坡上、下緣高差約20.0m，屬中型膨脹土滑坡，滑坡體上、下緣各有一口魚塘；h2滑坡位于山梁西側(cè)，滑坡體寬約210m，長(zhǎng)約180m，平均厚約6.0m。主滑方向190，體積約22.6104m3，下緣高差約35.0m，屬中型膨脹土滑坡。該滑坡首次變形出現(xiàn)于1981年7月，滑坡后緣出現(xiàn)一條長(zhǎng)2050m、寬0.03m的裂縫，附近居民房屋變形嚴(yán)重，院內(nèi)出現(xiàn)多處裂縫。2008年“5.12”地震致使該滑坡裂縫加寬，局部出現(xiàn)滑塌。該滑坡隱患威脅居民80戶，人口550人、房屋350間?；挛：Φ?/p>

3、級(jí)三級(jí)。根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果，h2在工況（自重）條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在工況（自重+暴雨）條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在工況（自重+地震）條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；h1在工況條件下處于欠穩(wěn)定穩(wěn)定狀態(tài)，在工況條件下處于欠穩(wěn)定不穩(wěn)定狀態(tài)，在工況條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡主因是受地下水影響所致。 根據(jù)本工程滑坡的成因分析及地貌特點(diǎn)，采取完善排水系統(tǒng)、設(shè)置支擋的綜合治理措施。排水系統(tǒng)為：以地下排水為主，地面排水為輔。地下排水采用排水盲溝排除土體內(nèi)多余水分，h1區(qū)設(shè)置縱向排水盲溝1條，橫向排水盲溝4條；h2區(qū)設(shè)置縱向排水盲溝1條，橫向排水盲溝6條；兩區(qū)排水盲溝均為樹枝狀分布，以縱向排水盲溝為干溝。地面排水主要是對(duì)梁頂

4、兩側(cè)沿滑坡體上緣已有的兩條灌溉渠道進(jìn)行砌護(hù)，減小渠道滲漏，同時(shí)順暢排除坡面雨水。對(duì)后緣的魚塘進(jìn)行回填處理。支擋措施為： h1、h2區(qū)均采用微型鋼管樁（以下簡(jiǎn)稱微型樁）支擋，微型樁設(shè)置位置位于滑坡體下緣側(cè)1/3處。h1區(qū)設(shè)置微型樁2段，總長(zhǎng)度 m，h2區(qū)設(shè)置微型樁2段，總長(zhǎng)度 m。本工程于2009年6月26日開工，2009年12月20日竣工。經(jīng)一年多來(lái)的觀測(cè)，該滑坡體已基本穩(wěn)定。二、微型樁設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定a、暴雨強(qiáng)度：根據(jù)勉縣氣象水文資料，重現(xiàn)期20年時(shí)為30mm/h，重現(xiàn)期50年時(shí)為35mm/h。b、本地區(qū)地震加速度為0.1g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.4s，基本地震烈度度。c、根據(jù)規(guī)范

5、，計(jì)算滑坡推力時(shí)的安全系數(shù)為：工況：k=1.15，工況、：k=1.05。d、根據(jù)滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（dzt0219-2004），微型樁設(shè)計(jì)抗剪斷安全系數(shù)rs=1.72.0，本工程取1.7；校核抗剪斷安全系數(shù)rj=1.2,1.5，本工程取1.2。2、力學(xué)計(jì)算根據(jù)勉縣鎮(zhèn)川鄉(xiāng)安咀村滑坡勘察報(bào)告，經(jīng)計(jì)算，h1區(qū)代表斷面微型樁設(shè)置處在工況條件下滑坡最大推力的水平分力為fx12 =255.16kn/m，工況條件下滑坡最大推力的水平分力fx13 =357.22kn/m；h2區(qū)代表斷面微型樁設(shè)置處在工況條件下滑坡最大推力的水平分力為fx22 =337.36kn/m，工況條件下滑坡最大推力的水平分力

6、fx23 =472.3kn/m。根據(jù)滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（dzt0219-2004）要求，不考慮注漿加固后復(fù)合土體的作用，按最不利原則考慮滑坡推力由鋼管全部承擔(dān)，按工況計(jì)算微型樁鋼管設(shè)計(jì)截面面積，計(jì)算公式如下： a= rsfx2 /（1000 )式中：rs抗剪斷設(shè)計(jì)安全系數(shù) 鋼管抗剪強(qiáng)度（125 mpa） a鋼管截面積（m2/m） fx2設(shè)計(jì)工況滑坡推力的水平分力（kn/m）經(jīng)計(jì)算，h1區(qū)微型樁鋼管截面面積為34.7 cm2，h2區(qū)微型樁鋼管截面面積為45.88 cm2。3、微型樁布置根據(jù)力學(xué)計(jì)算和地堪報(bào)告并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件， h1區(qū)微型樁設(shè)置2排，梅花形布置，樁距、排距均為1.0m，微

7、型樁孔徑200mm，內(nèi)插鋼管為1d1027mm無(wú)縫鋼管，樁長(zhǎng)6.0m，單根鋼管截面積20.89cm2，鋼管總截面面積41.78cm2/m；h2區(qū)微型樁設(shè)置3排，梅花形布置，樁距、排距均為1.0m，微型樁孔徑200mm，內(nèi)插鋼管為1d1026mm無(wú)縫鋼管，樁長(zhǎng)9.0m，單根鋼管截面積18.1cm2，鋼管總截面面積54.3cm2/m。為保持微型樁帶與滑坡主滑方向垂直，根據(jù)地形和滑坡主滑方向的變化，h1區(qū)微型樁分為2段，其中a-b段長(zhǎng) 52.0m，c-d段長(zhǎng)77.0m，共設(shè)置微型樁256根；h2區(qū)微型樁分為2段，其中e-f段長(zhǎng)79m，g-h段長(zhǎng)81m，共設(shè)置微型樁480根。微型樁孔內(nèi)注入m25水泥凈

8、漿，水灰比0.45:1，注漿壓力0.53.0mpa。樁頂設(shè)置300300mm鋼筋混凝土冠梁，為保護(hù)環(huán)境其上鋪設(shè)30cm厚素土，滿足耕種需要。4、抗剪斷安全校核：根據(jù)滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（dzt0219-2004）要求，按工況校核抗剪斷安全系數(shù)，計(jì)算公式如下： rj=(1000n a)/fx3式中：rj抗剪斷校核安全系數(shù) n每米微型樁數(shù)量 鋼管抗剪強(qiáng)度（125 mpa） a鋼管截面積（m2/m） fx3校核工況下滑坡推力的水平分力（kn/m）經(jīng)計(jì)算，h1區(qū)微型樁抗剪斷校核安全系數(shù)1.461.2，h3區(qū)微型樁抗剪斷校核安全系數(shù)1.431.2，均滿足規(guī)范要求。三、微型樁施工微型樁施工工藝流

9、程為：場(chǎng)地平整測(cè)量放線成孔鋼管安裝注漿冠梁澆筑回填。1、成孔工藝及機(jī)型選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求及施工現(xiàn)場(chǎng)條件，本工程采用機(jī)械成孔。成孔選用100型地質(zhì)鉆機(jī)為主要設(shè)備，采用螺旋鉆和巖芯管配套使用以保證工程進(jìn)度。2、場(chǎng)地平整由于微型樁位于坡面上，且為帶狀分布，場(chǎng)地表面起伏較大，給樁頂高程控制帶來(lái)不便，且不利于冠梁施工，故在控制測(cè)量的基礎(chǔ)上，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行了平整，帶狀寬度方向內(nèi)、外側(cè)高差5.0cm，長(zhǎng)度方向消除陡坎和急變坡，做到表面平整，坡度順暢。3、放線根據(jù)設(shè)計(jì)圖提供的樁位平面圖和坐標(biāo)，用全站儀測(cè)放微型樁軸線點(diǎn)（特征點(diǎn)）。軸線點(diǎn)（特征點(diǎn)）訂木樁用水泥砂漿固定，作為樁定位和校核的基準(zhǔn)點(diǎn)。中間樁位用花桿和鋼尺

10、測(cè)放，用20鋼筋打孔填白灰灌實(shí)標(biāo)記。測(cè)量放線的精度要求為軸線偏差10mm。樁位偏差20mm。4、成孔（1）鉆孔鉆孔工序按鉆孔灌注樁質(zhì)量予控圖的程序和建筑樁基技術(shù)規(guī)范（jgj942008）要求進(jìn)行施工。鉆機(jī)安裝時(shí)做到鉆架平穩(wěn)，鉆盤水平，鉆桿垂直，鉆頭中心和樁位點(diǎn)在一垂直線上并用吊錘進(jìn)行吊正。鉆孔過(guò)程中嚴(yán)禁加水，以避免水流進(jìn)入滑動(dòng)面。同時(shí)，注意孔內(nèi)巖層的變化，更換適合的鉆頭，保證鉆孔質(zhì)量和進(jìn)度。（2）清孔鉆進(jìn)終孔后，進(jìn)行孔深測(cè)量，使孔底沉淀物100mm，若未達(dá)到，繼續(xù)清孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。清孔后，及時(shí)吊放鋼管。鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度、驗(yàn)收合格后方能進(jìn)入下道工序。 成孔質(zhì)量要求：孔徑偏差：-20d20mm

11、 孔深：0h-100mm 垂直度偏差：1% 沉渣厚度：100mm5、鋼管制安（1）鋼管、 鋼筋的級(jí)別、鋼號(hào)、直徑應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采用。進(jìn)場(chǎng)鋼材需具備出廠合格證，按規(guī)范要求要取樣作鋼材復(fù)檢試驗(yàn)，不合格的鋼材禁止使用。（2） 鋼管的制作要按結(jié)施圖要求制作，按規(guī)范施工。鋼管底部5.0m加工成花管，用臺(tái)鉆鉆出每排4個(gè)/ m 、直徑12 mm的壓漿孔，按3個(gè)/2m焊接支撐定位筋。制作時(shí)，焊接部位必須除去鐵銹、浮渣、油污。焊條規(guī)格，品種要滿足規(guī)范要求，焊縫要平整，飽滿，不能夾渣。支撐定位筋、連接筋均應(yīng)焊接牢固。同時(shí)為確保保護(hù)層厚度及樁位偏差。鋼管的制作允許偏差應(yīng)符合以下要求： a、打孔間距10mm b、支撐定

12、位筋20mm c、鋼管長(zhǎng)度50mm（3）鋼管的吊放安裝：吊裝采用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)進(jìn)行，因設(shè)計(jì)樁頂在地面下0.4m處。為保證鋼管標(biāo)高準(zhǔn)確，安裝時(shí)使用鋼尺進(jìn)行測(cè)量控制，并配專人管理。6、注漿成樁孔口封堵采用專用封堵器封孔。封堵后注漿，注漿漿液為強(qiáng)度等級(jí)m25水泥漿液，水灰比為0.45:1，水泥采用p.o42.5r普通硅酸鹽水泥。注漿漿液采用專用攪拌機(jī)攪拌，攪拌時(shí)問(wèn)不少于3min，漿液自制備至用完的時(shí)間不超過(guò)2h。在配制漿液時(shí)，應(yīng)先開動(dòng)攪拌機(jī)，加水到一定程度時(shí)方可向攪拌桶內(nèi)依次加入水泥充分?jǐn)嚢?。注漿采用ubj-3型注漿泵，注漿設(shè)計(jì)壓力為0.5-3.0mpa，本工程實(shí)際注漿壓力1.02.2 mpa。注漿過(guò)程是

13、先快后慢，當(dāng)漿液從排氣孔中溢出時(shí)關(guān)閉排氣閥門，進(jìn)行加壓注漿。當(dāng)孔口周圍出現(xiàn)冒漿時(shí)，采用低壓、濃漿、間歇灌漿的方法進(jìn)行，補(bǔ)注2次后應(yīng)停止注漿。 7、微型樁質(zhì)量檢測(cè) 微型樁灌注完成后，對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行了低應(yīng)變樁體完整性抽樣檢測(cè)，抽樣數(shù)量76根，占總量的10.3%，檢測(cè)結(jié)果：類樁（樁體完整）74根，占受檢樁的97%，類樁（樁體有輕微缺陷，但不影響樁體結(jié)構(gòu)及承載力）2根，占受檢樁的3%，檢驗(yàn)結(jié)果符合要求。 四、結(jié)論 1、微型樁是由鋼管，注漿水泥固結(jié)體、水泥-土固結(jié)體共同組成的柱狀抗滑體，是以抵抗剪切破壞為主的結(jié)構(gòu)體。就微型樁本身來(lái)說(shuō)，鋼管是主要受力構(gòu)件，注漿水泥固結(jié)體、水泥-土固結(jié)體是次要受力構(gòu)件，力學(xué)

14、性能較為復(fù)雜。設(shè)計(jì)中，忽略次要受力構(gòu)件的抗滑力，按最不利原則考慮滑坡推力全部由鋼管承擔(dān)，從而將微型樁力學(xué)計(jì)算抽象為一個(gè)單純的受剪鋼結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算出單寬鋼管截面面積，再按滑坡治理設(shè)計(jì)規(guī)范確定鋼管型號(hào)、直徑、壁厚以及微型樁間距，排數(shù)、排距等，其設(shè)計(jì)思路清晰明了。 2、微型樁樁底應(yīng)伸入滑動(dòng)面以下，下插深度視滑動(dòng)面以下地層巖性而定，但原則上不小于樁長(zhǎng)的1/3，且不小于2.0m。微型樁的間距、排距應(yīng)以注漿后相鄰樁水泥-土固結(jié)體相互連接為宜；樁頂冠梁應(yīng)網(wǎng)狀連接，以加強(qiáng)微型樁的整體性。 3、微型樁是復(fù)合體結(jié)構(gòu)，為保證漿液壓入樁側(cè)土體，成孔時(shí)不能采用泥漿固壁。通常水是滑坡發(fā)生的主要因素之一，成孔時(shí)不能加水，更不能采用正、反循環(huán)打孔，以防引起滑坡體加速滑動(dòng)。 4、注漿是微型樁施工的關(guān)鍵工序，應(yīng)保證注漿