微型钢管桩在滑坡治理中的应用

微型钢管桩在滑坡治理中的应用微型钢管桩在建筑基础加固工程中已得到广泛使用，而在地质灾害治理特别是滑坡治理工程中的应用在近几年才刚刚开始。

2008年“5.12”汶川大地震后，作为重灾县之一的勉县，在滑坡治理工程中大量使用了微型钢管桩技术。

通过对已完工的6处滑坡治理工程一年来的观测，滑坡体均处于稳定状态，达到了预期的治理效果。

下面，本人以微型钢管桩技术在勉县镇川乡安咀村滑坡综合治理工程中的应用为例，谈一谈微型钢管桩在滑坡治理工程中的设计与施工。

一、工程概况
勉县安咀滑坡位于勉县镇川乡安咀村，滑坡主要由H1、H2两个小滑坡组成，分别位于安咀村1组与4组居民点后的斜坡上，且处于一道山梁相背的两面坡面上。

H1滑坡位于山梁东侧，滑坡体宽约180m，长约100m，平均厚约4.0m。

主滑方向315°，体积约12.9×104m3，滑坡上、下缘高差约20.0m，属中型膨胀土滑坡，滑坡体上、下缘各有一口鱼塘；H2滑坡位于山梁西侧，滑坡体宽约210m，长约180m，平均厚约6.0m。

主滑方向190°，体积约22.6×104m3，下缘高差约35.0m，属中型膨胀土滑坡。

该滑坡首次变形出现于1981年7月，滑坡后缘出现一条长20—50m、宽0.03m的裂缝，附近居民房屋变形严重，院内出现多处裂缝。

2008年“5.12”地震致使该滑坡裂缝加宽，局部出现滑塌。

该滑坡隐患威胁居民80户，人口550人、房屋350间。

滑坡危害等级三级。

根据稳定性分析结果，H2在工况Ⅰ（自重）条件下处于稳定状
态，在工况Ⅱ（自重+暴雨）条件下处于欠稳定状态，在工况Ⅲ（自重+地震）条件下处于不稳定状态；H1在工况Ⅰ条件下处于欠稳定—稳定状态，在工况Ⅱ条件下处于欠稳定—不稳定状态，在工况Ⅲ条件下处于不稳定状态，滑坡主因是受地下水影响所致。

根据本工程滑坡的成因分析及地貌特点，采取完善排水系统、设置支挡的综合治理措施。

排水系统为：以地下排水为主，地面排水为辅。

地下排水采用排水盲沟排除土体内多余水分，H1区设置纵向排水盲沟1条，横向排水盲沟4条；H2区设置纵向排水盲沟1条，横向排水盲沟6条；两区排水盲沟均为树枝状分布，以纵向排水盲沟为干沟。

地面排水主要是对梁顶两侧沿滑坡体上缘已有的两条灌溉渠道进行砌护，减小渠道渗漏，同时顺畅排除坡面雨水。

对后缘的鱼塘进行回填处理。

支挡措施为： H1、H2区均采用微型钢管桩（以下简称微型桩）支挡，微型桩设置位置位于滑坡体下缘侧1/3处。

H1区设置微型桩2段，总长度 m，H2区设置微型桩2段，总长度 m。

本工程于2009年6月26日开工，2009年12月20日竣工。

经一年多来的观测，该滑坡体已基本稳定。

二、微型桩设计
1、设计参数的确定
a、暴雨强度：根据勉县气象水文资料，重现期20年时为30mm/h，重现期50年时为35mm/h。

b、本地区地震加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.4s，
基本地震烈度Ⅶ度。

c、根据规范，计算滑坡推力时的安全系数为：工况Ⅰ：K=1.15，工况Ⅱ、Ⅲ：K=1.05。

d、根据《滑坡治理工程设计与施工技术规范》（DZT0219-2004），微型桩设计抗剪断安全系数R s=1.7～2.0，本工程取1.7；校核抗剪断安全系数R j=1.2～,1.5，本工程取1.2。

2、力学计算
根据《勉县镇川乡安咀村滑坡勘察报告》，经计算，H1区代表断面微型桩设置处在工况Ⅱ条件下滑坡最大推力的水平分力为F x12 =255.16KN/m，工况Ⅲ条件下滑坡最大推力的水平分力F x13 =357.22KN/m；H2区代表断面微型桩设置处在工况Ⅱ条件下滑坡最大推力的水平分力为F x22 =337.36KN/m，工况Ⅲ条件下滑坡最大推力的水平分力F x23 =472.3KN/m。

根据《滑坡治理工程设计与施工技术规范》（DZT0219-2004）要求，不考虑注浆加固后复合土体的作用，按最不利原则考虑滑坡推力由钢管全部承担，按工况Ⅱ计算微型桩钢管设计截面面积，计算公式如下：
A= R s·F x2 /（1000[τ] )
式中：R s——抗剪断设计安全系数
[τ]——钢管抗剪强度（125 MPa）
A——钢管截面积（m2/m）
F x2——设计工况滑坡推力的水平分力（KN/m）
经计算，H1区微型桩钢管截面面积为34.7 cm2，H2区微型桩钢管截面面积为45.88 cm2。

3、微型桩布置
根据力学计算和《地堪报告》并结合现场条件，H1区微型桩设置2排，梅花形布置，桩距、排距均为1.0m，微型桩孔径200mm，内插钢管为1D102×7mm无缝钢管，桩长 6.0m，单根钢管截面积20.89cm2，钢管总截面面积41.78cm2/m；H2区微型桩设置3排，梅花形布置，桩距、排距均为1.0m，微型桩孔径200mm，内插钢管为1D102×6mm无缝钢管，桩长9.0m，单根钢管截面积18.1cm2，钢管总截面面积54.3cm2/m。

为保持微型桩带与滑坡主滑方向垂直，根据地形和滑坡主滑方向的变化，H1区微型桩分为2段，其中A-B段长52.0m，C-D段长77.0m，共设置微型桩256根；H2区微型桩分为2段，其中E-F段长79m，G-H段长81m，共设置微型桩480根。

微型桩孔内注入M25水泥净浆，水灰比0.45:1，注浆压力0.5—3.0MPa。

桩顶设置300×300mm钢筋混凝土冠梁，为保护环境其上铺设30cm厚素土，满足耕种需要。

4、抗剪断安全校核：
根据《滑坡治理工程设计与施工技术规范》（DZT0219-2004）要求，按工况Ⅲ校核抗剪断安全系数，计算公式如下：
R j=(1000n [τ]A)/F x3
式中：R j——抗剪断校核安全系数
n——每米微型桩数量
[τ]——钢管抗剪强度（125 MPa）
A——钢管截面积（m2/m）
F x3——校核工况下滑坡推力的水平分力（KN/m）
经计算，H1区微型桩抗剪断校核安全系数1.46＞1.2，H3区微型桩抗剪断校核安全系数1.43＞1.2，均满足规范要求。

三、微型桩施工
微型桩施工工艺流程为：场地平整——测量放线——成孔——钢管安装——注浆——冠梁浇筑——回填。

1、成孔工艺及机型选择
根据设计要求及施工现场条件，本工程采用机械成孔。

成孔选用100型地质钻机为主要设备，采用螺旋钻和岩芯管配套使用以保证工程进度。

2、场地平整
由于微型桩位于坡面上，且为带状分布，场地表面起伏较大，给桩顶高程控制带来不便，且不利于冠梁施工，故在控制测量的基础上，对施工场地进行了平整，带状宽度方向内、外侧高差≤5.0cm，长度方向消除陡坎和急变坡，做到表面平整，坡度顺畅。

3、放线
根据设计图提供的桩位平面图和坐标，用全站仪测放微型桩轴线点（特征点）。

轴线点（特征点）订木桩用水泥砂浆固定，作为桩定位和校核的基准点。

中间桩位用花杆和钢尺测放，用φ20钢筋打孔填白灰灌实标记。

测量放线的精度要求为轴线偏差±10mm。

桩位偏
差±20mm。

4、成孔
（1）钻孔
钻孔工序按钻孔灌注桩质量予控图的程序和《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）要求进行施工。

钻机安装时做到钻架平稳，钻盘水平，钻杆垂直，钻头中心和桩位点在一垂直线上并用吊锤进行吊正。

钻孔过程中严禁加水，以避免水流进入滑动面。

同时，注意孔内岩层的变化，更换适合的钻头，保证钻孔质量和进度。

（2）清孔
钻进终孔后，进行孔深测量，使孔底沉淀物≤100mm，若未达到，继续清孔达到设计要求为止。

清孔后，及时吊放钢管。

钻孔达到设计深度、验收合格后方能进入下道工序。

成孔质量要求：孔径偏差：-20≤d≤20mm
孔深：0≤h≤-100mm
垂直度偏差：<1%
沉渣厚度：≤100mm
5、钢管制安
（1）钢管、钢筋的级别、钢号、直径应按设计要求采用。

进场钢材需具备出厂合格证，按规范要求要取样作钢材复检试验，不合格的钢材禁止使用。

（2）钢管的制作要按结施图要求制作，按规范施工。

钢管底部5.0m加工成花管，用台钻钻出每排4个/ m 、直径12 mm的压浆
孔，按3个/2m焊接支撑定位筋。

制作时，焊接部位必须除去铁锈、浮渣、油污。

焊条规格，品种要满足规范要求，焊缝要平整，饱满，不能夹渣。

支撑定位筋、连接筋均应焊接牢固。

同时为确保保护层厚度及桩位偏差。

钢管的制作允许偏差应符合以下要求：
A、打孔间距±10mm
b、支撑定位筋±20mm
c、钢管长度±50mm
（3）钢管的吊放安装：吊装采用钻机卷扬进行，因设计桩顶在地面下0.4m处。

为保证钢管标高准确，安装时使用钢尺进行测量控制，并配专人管理。

6、注浆成桩
孔口封堵采用专用封堵器封孔。

封堵后注浆，注浆浆液为强度等级M25水泥浆液，水灰比为0.45:1，水泥采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥。

注浆浆液采用专用搅拌机搅拌，搅拌时问不少于3min，浆液自制备至用完的时间不超过2h。

在配制浆液时，应先开动搅拌机，加水到一定程度时方可向搅拌桶内依次加入水泥充分搅拌。

注浆采用UBJ-3型注浆泵，注浆设计压力为0.5-3.0MPa，本工程实际注浆压力1.0—2.2 MPa。

注浆过程是先快后慢，当浆液从排气孔中溢出时关闭排气阀门，进行加压注浆。

当孔口周围出现冒浆时，采用低压、浓浆、间歇灌浆的方法进行，补注2次后应停止注浆。

7、微型桩质量检测
微型桩灌注完成后，对成桩质量进行了低应变桩体完整性抽样
检测，抽样数量76根，占总量的10.3%，检测结果：Ⅰ类桩（桩体完整）74根，占受检桩的97%，Ⅱ类桩（桩体有轻微缺陷，但不影响桩体结构及承载力）2根，占受检桩的3%，检验结果符合要求。

四、结论
1、微型桩是由钢管，注浆水泥固结体、水泥-土固结体共同组成的柱状抗滑体，是以抵抗剪切破坏为主的结构体。

就微型桩本身来说，钢管是主要受力构件，注浆水泥固结体、水泥-土固结体是次要受力构件，力学性能较为复杂。

设计中，忽略次要受力构件的抗滑力，按最不利原则考虑滑坡推力全部由钢管承担，从而将微型桩力学计算抽象为一个单纯的受剪钢结构模型，计算出单宽钢管截面面积，再按滑坡治理设计规范确定钢管型号、直径、壁厚以及微型桩间距，排数、排距等，其设计思路清晰明了。

2、微型桩桩底应伸入滑动面以下，下插深度视滑动面以下地层岩性而定，但原则上不小于桩长的1/3，且不小于2.0m。

微型桩的间距、排距应以注浆后相邻桩水泥-土固结体相互连接为宜；桩顶冠梁应网状连接，以加强微型桩的整体性。

3、微型桩是复合体结构，为保证浆液压入桩侧土体，成孔时不能采用泥浆固壁。

通常水是滑坡发生的主要因素之一，成孔时不能加水，更不能采用正、反循环打孔，以防引起滑坡体加速滑动。

4、注浆是微型桩施工的关键工序，应保证注浆压力达到设计要求。

注浆压力达不到设计要求下限时，应通过设计单位现场试验，重新确定注浆压力控制值，达到理想的注浆效果。

5、微型桩施工工艺简单，施工速度快，成桩质量便于控制，工程造价、施工安全风险也远远低于抗滑桩等治理措施，应用于滑坡治理工程效果明显，是滑坡治理较为理想的工程措施。

6、微型桩技术应用于滑坡治理工程时，应配套设置完善的排水系统，形成完整的排水—支挡体系。

勉县板凳堰管理站辛永福
电话：
2011年7月19日。