排水+预应力锚索+ 抗滑桩+微型桩在滑坡变形体治理中的应用研究

戴逢璃

广东惠清高速公路有限公司 广东 广州 510630

1 工程概况

（1）某隧道位于清远市清新区北侧，隧道穿越城区北侧山地。变形体位于隧道清远端洞口所在的山坡上，该变形体系下方取土开挖造成。变形体所在地区为低山地貌，北侧山体海拔最高处达600m，场地原始地貌自坡脚往上方大约500m范围内山坡坡度较缓，地面坡度12～15°，地层上部覆盖厚度较大，下伏基岩强烈风化，再往上地形急剧变陡，强～中风化基岩裸露。经过10来年的取土开挖，原坡脚往山坡上方约200m范围的岩土体被挖除，在坡中形成高25～40m高的陡坎，陡坎倾角60～80°，陡坎在横向延伸约220m，在平面上呈弧形，陡坎边缘地面标高52.0～74.0m，变形体主要位于陡坎上方，变形体范围内地面高程在50～88m之间。

（2）根据本次地质调查，按岩性、地质年代和成因类型来划分，场地地层可分为崩坡积的块石、含碎石粉质黏土、粉质黏土和下伏泥盆系的泥质粉砂岩。因岩性有差异，场地下伏基岩风化不均匀，从陡坎往山坡上方，下伏基岩以强风化层为主，中夹薄层全风化层，全风化层真厚度1～2m左右。

（3）据区域地质资料及地质调查，滑坡变形体区砂岩岩层产状150°～164°∠66°～71°，泥质粉砂岩岩层产状190°∠62°。处多被第四系坡洪积覆盖，未见有基岩出露附近无断裂构造通过。

（4）隧址区地表水较发育，主要为隧址山体山谷中季节性小河及溪流，流向多自北向南，主要为隧道进口外的玄真漂流所在的溪流和洞身的太和洞森林公园内溪流，这两处溪流常年有水，河床宽度15～30m，水量受大气降水影响大，平常水深一般小于1m。地下水主要受大气降水补给，山间沟谷内溪流和地下水随季节变化互补。基岩裂隙水主要埋藏于基岩风化带内，一般埋藏较深、水量贫乏～中等，一般无统一的地表水位面。受孔隙水、地表水及大气降水补给[1]。

2 洞顶坡体的裂缝成因分析

隧道出口位于倾向南西山体斜坡坡脚，右洞位于人工开挖陡坎上，左洞位于陡坎边缘。根据现场地质调查发现，该变形体目前可能处于极限平衡状态，未产生明显的滑动。坡体产生变形破坏的原因主要有自然因素和人为因素。

2.1 自然因素

①地层结构因素，山坡上的覆盖层主要为崩坡积的块石、含碎石粉质黏土和粉质黏土，厚度较大，土体结构较松散，遇水易软化，其工程力学强度降低，在斜坡上易失稳；下伏基岩为全～强风化泥质粉砂岩，为极软岩，岩体结构松散，强风化岩裂隙发育，岩层产状顺坡向，层面为明显的软弱结构面，特别夹在强风化岩层中的全风化层，为宽度较大的软弱面，遇水易软化，对边坡的稳定性产生不利影响；②降水因素，清远地区为降水频繁发生地区，特别是在雨季，暴雨时有发生，变形体上方为山地地貌，汇水面积大，暴雨时，上方山体汇集的地表水渗入到变形体内，使变形体大量吸水，处于饱和状态，土体重度增大，使得覆盖层与风化基岩界面、全～强风化的基岩层面内的土体泥化，抗剪强度指标降低，减少了抗滑力，在重力作用下易产生变形破坏。

2.2 人为因素

①2002年开始开挖取土，2005年开始产生2道裂缝，先后取土长达10年之久，裂缝开始扩展增加，现已发展增至8道裂缝；变形体未取土前，坡体上未见裂缝及变形。②变形体下方因取土形成了高陡的人工边坡，陡坎最大坡度达80°，最大高度达40m，该陡坎未采取过任何防护措施，陡坎削弱斜坡自然支承力，破坏了自然边坡的边界条件，致使岩体产生卸荷作用，岩层主要沿着陡倾角层面产生卸荷松弛，基岩顶部的层面朝坡体下方张开，导致地表产生拉裂缝。③为探明隧道洞口上部斜坡体上出现裂缝的原因，对卸荷变形体两侧的坡体进行调查，变形体两侧坡体覆盖层厚度比变形体更大，但由于前缘并未开挖扰动，在坡体上并未发现裂缝及明显变形，采用工程类比法分析， 在自然因素及工程地质条件类似情况下，仅工程原因为主控因素，由此可见工程开挖扰动是产生卸荷裂隙及变形的主要原因。

由此推断裂缝产生的原因为：取土后山坡形成临空面，削弱斜坡自然支承力，坡体顺坡向岩层产生卸荷作用，风化岩层沿陡倾角层面产生拉裂，向坡体下部发生位移，导致地表产生裂缝，同时丰沛的雨水沿裂缝灌入岩土层，进一步侵蚀软化软弱夹层，使分散的裂隙有加大扩展的趋势，但目前滑面并未贯通；但隧道施工将加剧对边坡扰动，可能导致变形体中滑面贯通，诱发洞顶土体失稳。因此，洞口开挖前应对仰坡和两侧边坡进行预加固处理[2]。

综上所述，该边坡目前虽然仍处在变形阶段，尚未发生明显的滑动，但边坡基本处于极限平衡状态，但在以上这些因素的综合作用下，边坡极易产生滑动。

3 洞顶坡体处治

结合变形体成因分析，采用排水+双排抗滑桩+锚索框架梁+微型桩方案对滑坡变形体进行加固处理，具体方案如下：

（1）于变形体周界外设置截排水沟，完善排水措施，防止雨水对变形体进一步侵蚀，并用黏土封闭变形体上的拉裂缝，阻隔泄流通道。

（2）两排抗滑桩处理。①第一排抗滑桩位于洞顶陡坡内侧标高约4.9～12.3m平台处，隧道右洞右侧设置13根埋置式抗滑桩，抗滑桩横截面长轴方向与坡向一致，桩径2.0×3.0m，桩间距6.0m，隧道右洞洞身最近三根抗滑桩距洞身净距5m。于隧道左、右洞之间设置5根埋置式抗滑桩，抗滑桩横截面长轴方向与坡向一致，桩径2.0×3.0m，桩间距5.5m，抗滑桩离隧道洞身安全距离均为5m。于隧道左洞左侧外5m设置4根埋置式抗滑桩，抗滑桩横截面长轴方向与坡向一致，桩径2.0×3.0m，桩间距5.0m.②第二排抗滑桩设置于标高约82～84m的平台处，抗滑桩共15根，抗滑桩横截面长轴方向与坡向一致，桩径2.0×3.0m，桩间距6.0m。

（3）洞顶采用微型桩与钢架桩连接形成整体，加固洞顶土体，微型桩采用φ180mm钻孔，钢管直径为φ140mm，钢管桩采用品字形布设，间距1.8m，排距1.0m，桩顶采用连系梁连接。

（4）堑顶施作两排长20m仰斜式排水孔，排水孔纵横向间距6m，斜率均为10%。

（5）在开挖取土形成的陡坡上4φS15.2mm低预应力锚索框架梁，用于锚固稳定边坡，防止边坡上部土体继续被牵引。

（6）滑体上共设置8个集水井，其中沿主滑方向共布设5个集水井，主滑方向两侧分布3个，集水井内设放射状排水管收集地下水；每个集水井断面为直径3.0m，于距集水井底部高1.25m处采用套管钻进，钻孔直径为150mm，斜率按10%～15%控制，并将套管留在钻孔中，联通8个集水井，将坡体内部水从坡脚引出，顺畅排导；管外壁和进出口端包裹2层渗水土工布，用细铁丝绑扎，防止堵塞。 集水井施工完后，采用透水性良好的砂砾石回填。

（7）为增加太和洞隧道洞口变形体稳定性，隧道口特大桥左右幅起点处各减一跨桥梁增设路基进行坡前反压。

加固方案平面布置

4 施工注意事项

4.1 抗滑桩及坡面防护施工注意事项

（1）施工抗滑桩及坡面锚索时，可能开挖施工便道或者修建临时辅助工程，必须减小临时工程开挖对变形体的扰动。

（2）抗滑桩施工前须作好地表排水，抗滑桩的施工按跳桩施工的工序进行，跳桩间距不小于2根，待各桩身混凝土强度达到设计强度的75%以上时，再进行其他桩的开挖、浇注。

（3）锚索预应力施加应待锚墩混凝土及砂浆体达到设计强度后方可进行，锚索超张拉力为锚索设计拉力值的1.1倍，锚索张拉分两次进行，按上、下次序进行第一次张拉，张拉力为设计张拉值的一半，必须待每根锚索张拉完第一次后，再依次按中、上、下次序进行第二次张拉，直到张拉吨位。每次张拉应分级进行，除第一级需要稳定20～30分钟外，其余每一级需要稳定2～5分钟，并分别记录每一级钢绞线的伸长量[3]。

4.2 钢管微型桩施工注意事项

（1）钢管桩桩顶与联系梁钢筋笼顶面齐平。

（2）联系梁每10～15米设伸缩缝一道，伸缩缝采用沥青麻絮填塞。

（3）采取在隧道洞顶采用微型桩与抗滑桩连接形成整体，加固洞顶土体。桩顶采用C25钢筋砼联系梁连接，联系梁厚度为1.0m，钢管桩钻孔采用无水钻进，宜间隔两个孔施工，同时施工的两个孔的距离不小于3.6m，每钻完一孔应及时进行灌浆。

（4）联系梁施工时应分段跳槽进行，每10～15米为一段，严禁拉通开挖后再浇筑混凝土,连系梁顶面原则上应置入地面线以下。

（5）钢管每节长度一般为6～8m，若需接长，须采用内套管单面全熔焊透连接，焊接必须可靠，且满足相关质量技术要求。

4.3 集水井施工注意事项

（1）U-PVC管上部（220°范围）孔壁打孔，孔径φ10mm，间距20cm，梅花形布置。管外壁和进口端包裹2层渗水土工布，用细铁丝绑扎。

（2）孔口开挖后应作好锁口，孔口以下分节开挖，每节开挖宜为0.5～2.0m，挖一节立即支护一节，并加强横向支撑。挖孔时应采用钢筋混凝土护壁，护壁混凝土应紧贴围岩灌注，灌注前应清除孔壁上的松动石块、浮土。

（3）为保证集水井周围土体中水能够顺利进入集水井，在施工集水井钢筋混凝土护壁时，采用分节开挖分节护壁，分节处采用麻絮充填并压实，以保证周围土体中水能顺利进入集水井中。

4.4 加强工程监测

为及时掌握不稳定体的变形动态，为安全施工、科学及时避灾提供依据，施工过程及施工后要加强地表位移、深部位移、锚索、锚杆应力、抗滑桩变形等监测工作。

5 结束语

（1）本边坡治理工程从开工至完工，历时几个月，施工过程中及施工后经历几次暴雨考验，监测结果证实边坡变形极小，表明排水+双排抗滑桩+锚索框架梁+微型桩方案有利于在地质条件复杂、同时受外部施工影响等不利情况下进行滑坡变形体治理。

（2）在实际工程中要根据实际地质条件、雨水充沛、水系是否发育、外部施工影响等因素综合考虑选择治理方案，在施工工作中选择治理措施主要是改变边坡现有或潜在不稳定状态，使其达到稳定。

（3）为验证治理方案的正确性，应重视施工勘察工作及施工期间的监测工作，及时根据反馈监测信息，确保治理方案能达到预期目的。