“抗滑桩+控制性灌浆”治理大型滑坡试验研究

罗 冲 林 峰 黄年辉

1.中化地质矿山总局广西地质勘查院 广西 南宁 530001

2.中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司 广西 南宁 530023

正文：

1 引 言

在国内，用灌浆处理滑坡已有成功实例[1～4]，如贵州凯麻高速公路K38 + 860滑坡。根据灌浆理论，在压力作用下，浆液沿着最薄弱方向流动。而灌浆在施工过程中，由于岩土不均匀，尤其是有裂隙或碎石类土，串浆冒浆经常发生，灌浆质量难以控制，可检验性差。常规灌浆即便解决了串冒浆问题，也可提高滑带土弹性模量，但对提高抗剪强度指标能力有限。另外对提高灌浆对象抗剪强度程度如何，没有确切的数据，计算困难。因此，灌浆处理滑坡的方法在国内使用不广泛。而新灌浆技术的发展[5～8]，如推剪法控制性水泥灌浆，具有高压可控、推挤软弱带、置换固结等特点，给提高滑带土抗剪强度指标带来新的尝试。

鉴于此，结合广西桂梧高速公路百花滩滑坡进行的控制性水泥灌浆处理滑带土体的试验，提出了以抗滑桩为主，控制性灌浆为辅的滑坡治理试验方案。

2 工程概况及滑坡特征

百花滩2号隧道滑坡位于广西昭平县樟木林乡桂林～梧州高速公路钟马段（K198+810至K199+170），隧道施工期间，左洞曾发生冒顶，后右洞又发生塌方，致使隧道施工先后暂停，不久，隧道上方山坡小道上发现弧形裂缝，裂缝宽度2～5cm。整个滑坡纵向最大长度212.3m，横向最大长度111.4m，滑坡体最大厚度24.5m，体积约60×104m3，为大型滑坡。滑坡特征如下。

a) 滑坡体

滑坡体主要土层有：混碎石粘性土①、碎石②与混碎石粘性土③。①层系为风化坡残积土，②层是滑坡过程中形成的，下覆为强风化泥质砂岩。土中碎石含量不均，变异系数大，但滑坡体土的性状较好，为稍密～密实状，总体强度较高。

b) 滑动带

钻探揭露的地层资料表明，滑带厚度为0.2m～5.0m，位于强风化面附近，由糜棱状砾石的粘土软弱夹层组成，粘粒含量大（30%以上）。由于滑动过程中，受到碎石挤压破碎以及地表水的下渗影响，该土层受挤压土体结构比较致密，透水性较弱，但土的含水量较高。另据物探波速资料，该带波速较低，与钻探资料相吻合。

c) 滑床面

滑床的形状与岩性、产状及滑动速度等有关，滑动面滑床为强风化下泥盆系D1l紫红色泥质砂岩、泥质粉砂岩为主，滑床面基本上受断裂与岩层产状控制。

3 治理措施及灌浆试验

根据岩土勘察资料，分析计算滑坡体最大剩余下滑力为4000kN/m。滑坡体为碎石土，滑动面深，最大达38m，预应力锚索施工难度大。场地属低山河谷地貌，滑坡下面为百花滩水库，周边也无弃渣场地，削坡方案较难实施，单独的支护方案难以凑效。为此，提出了以抗滑桩为主，灌浆为辅的综合治理方案，并进行了灌浆试验。

试验采用北京某公司推剪法控制性水泥灌浆工艺，历时2个月。试验后，通过声波测试、钻孔取芯、竖井开挖、竖井水平孔取芯和室内试验等方式检验灌浆材料对滑带土的充填效果，灌浆固结体接触面的抗剪强度指标，检验灌浆孔间距、灌浆压力、浆液水灰比、灌入量以及终止条件。结果表明，灌浆基本达到预期设计目标。

a) 灌浆机理

通过多序、间歇性灌浆，先序灌浆充填灌浆孔附近主要裂隙并迅速凝固，后序灌浆加大压力将先序固结浆液挤压充填到更大范围内裂隙，部分甚至全部置换原有软弱岩土体，如此循环至灌浆压力或吸浆量达到设计要求。根据不同地质条件，闭浆压力可达到10MPa，本次为2.5MPa。

b) 灌浆工序及过程

灌浆施工是整个试验工程最重的部分，是试验效果的关键，根据试验孔钻探结果和现场工地的实际情况，具体施工方案为：

1) 采用自上而下的施工方法，先利用每个孔所安装的较短灌浆管进行灌浆，然后利用较长灌浆管进行灌浆。两次灌浆的间歇时间约为12h，期间用高压水间歇式冲洗长注浆管。

2) 采用间歇灌浆方法，在每灌入一定水泥浆液后暂停待凝一段时间，注入量大小和暂停时间长短随实际灌浆情况变化而定，对ZK1孔和ZK2孔同时进行间歇性灌浆，在一个孔暂停时，另一个孔进行灌浆，反复循环，直至灌浆结束。

3) 在ZK1孔和ZK2孔完成灌浆后，即可开始钻ZK3号灌浆孔，该孔灌浆分两段，第一次钻进深度为8.0m时，停钻，开始第一段（上段）灌浆，然后扫孔并钻进至15.0m深终孔，接着进行第二段灌浆。

4) 闭浆：每段灌浆或每个孔灌浆的闭浆标准压力均为2.5MPa，吸浆量小于5L/min，且保持30min。

施工过程中，灌浆区的上部地表出现多条裂缝，宽为5cm～10cm，裂缝以下滑坡体有明显的变形。经分析为浆液已灌入滑动带，降低土体的抗剪强度而自身强度尚未形成，灌浆压力2.5MPa具有辟裂作用，导致了裂缝产生。因此，施工可根据不同地段与深度适当调整灌浆压力。

c) 灌浆检验

1) 钻孔抽芯检测

为检验灌浆材料（水泥固结体）在滑带处置换和充填情况，在灌浆孔周围不同具体布置了三个检测孔。取芯后，在三个孔均有直径10cm，厚度为2～3cm的饼状水泥固结体。

2) 竖井开挖检测与竖井内的水平钻孔抽芯检测

竖井开挖结果显示，在深为11.2m～11.85m的范围内，有一完整的板状水泥固结体与竖井斜交，固结体厚度为8～10cm，其产状为124°∠22°。这与勘察资料滑动面产状计较接近，说明浆液进入了滑动带土，详见图1和图2、照片1～照片3。

图1 竖井检测图

图2 竖井内的水平钻孔抽芯检测图

在竖井内沿板状的水泥固结体钻孔，以检验水泥固结体的连续性，并检测其延伸的范围。竖井内共布置三个水平钻孔SP1、SP2和SP3。

其中SP1深约2.1m，后钻孔与水泥固结体分离。SP2钻杆向上倾斜20°左右，钻入1.9m时偏离水泥结石体。SP3钻孔向下倾斜20°左右放置，水平孔深约3.8m偏离水泥固结体。

根据水平孔中固结体的厚度，推断灌浆的作用范围至少在3.8m。

3) 声波检测

灌浆前滑带土纵波波速均值为1026m/s，灌浆后提高到1641m/s，跨孔法声波测试结果表明，灌浆后滑带土的物理力学性质得到一定程度的改善。

4) 取样和土工试验

在所开挖的竖井内取环刀样14个和取大方样（长50cm，宽40cm，高40cm）对所取土样做土工实验，以测定滑带岩土体在灌浆后的抗剪强度指标，以及水泥固结体与上下岩土体胶结面之间的抗剪强度指标。

表1 滑带土物理力学指标灌浆前后对比表

由表1可知：灌浆后，滑带土的密度增大，而含水量、孔隙比和饱和度有不同程度降低，说明灌浆具有挤密作用以及部分空隙被水泥浆充填。另根据灌浆前后钻孔回水情况的不同（灌浆前没有回水，灌浆后有回水），也从另一角度说明灌浆后，滑带土以及上部滑体或下部滑体的部分裂隙被水泥灌浆充填。另外，滑带土抗剪强度有明显提高，滑带土的粘聚力有明显改善，由原来的9kPa提高到43kPa，内摩擦角略有提高。

试验表明，该工法可以较好地解决松散土体的串冒浆问题，可改善滑带土物理力学性质，提高其抗剪强度。

基于该试验的以抗滑桩为主，灌浆为辅的设计方案，比最初的抗滑桩+削坡方案节约了近200万元投资，也避免了削坡弃渣引起的环保问题，也是对灌浆处理滑坡进行了一次有益的尝试。

4 结 语

1) 推剪法控制性水泥灌浆可以较好地解决松散土体的串冒浆问题，灌浆后滑带土抗剪强度有明显提高，滑带土的粘聚力有明显改善，由原来的9kPa提高到43kPa，内摩擦角略有提高，对辅助处理滑坡是一个有益的尝试；其在软弱带扩散模型有待进一步探讨；

2) 灌浆后，滑带土的密度增大，含水量、孔隙比和饱和度有不同程度降低，以及灌浆前后同一位置回水不同，说明灌浆具有挤密、充填裂隙作用；

3) 灌浆处理后，地下水条件可能发生变化，必须重视排、泄水措施；

4) 通过灌浆处理后，滑坡体岩土性质得到了改善，下滑力明显减小，为抗滑桩的设计优化提供了很好的条件，工程造价得到了有效控制，经济效益显著，安全性大大提高。