微型钢管桩在滑坡治理中的应用

1、.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，

2、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 4310 m，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43180m，平均厚约 6.0m。主滑方向 190，体积约 22.6 10 m，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 2050m、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

3、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（自重）条件下处于稳定状.态，在工况（自重 +暴雨）条件下处于欠稳定状态，在工况（自重 +地震）条件下处于不稳定状态； H1 在工况条件下处于欠稳定稳定状态，在工况条件下处于欠稳定不稳定状态， 在工况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

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：

5、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，.基本地震烈度度。c、根据规范，计算滑坡推力时的安全系数为：工况：K=1.15，工况、： 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Rs=1.72.0 ，本工程取 1.7；校核抗剪断安全系数 Rj=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条件下滑坡最大推力的水平分力为Fx12=255.16KN

6、/m， 工 况 条 件 下 滑 坡 最 大 推力 的 水 平 分 力Fx13=357.22KN/m；H2 区代表断面微型桩设置处在工况条件下滑坡最大推力的水平分力为 Fx22 =337.36KN/m，工况条件下滑坡最大推力的水平分力 Fx23 =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， 按工况计算微型桩钢管设计截面面积， 计算公式如下：A= RsFx2 /（1000 )式中： Rs抗剪断设计安全系数钢管抗剪强度（ 125 MPa）A钢管截面积（ m2/m）Fx2设计工况滑

7、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1D1026mm 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。

8、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 0.53.0MPa。桩顶设置 300300mm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，按工况校核抗剪断安全系数，计算公式如下：Rj =(1

9、000n A)/Fx3式中： Rj抗剪断校核安全系数n每米微型桩数量.钢管抗剪强度（ 125 MPa）A钢管截面积（ m2/m）Fx3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1.461.2，H3 区微型桩抗剪断校核安全系数1.431.2，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

10、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 20 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（JGJ942008）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

11、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 d20mm孔深： 0h-100mm垂直度偏差： 1%沉渣厚度： 100mm5、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

12、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。

13、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

14、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：类桩（桩体完整） 74 根，占受检桩的 97%，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