錨桿樹根樁復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)在膨脹土滑坡治理工程中的應(yīng)用

余百友　余柏松

（1安徽省水利規(guī)劃辦公室，安徽合肥230022；2宿松縣水利局，安徽宿松246500）

錨桿樹根樁復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)在膨脹土滑坡治理工程中的應(yīng)用

余百友1余柏松2

（1安徽省水利規(guī)劃辦公室，安徽合肥230022；2宿松縣水利局，安徽宿松246500）

該文通過一個(gè)典型案例，簡析了膨脹土滑坡原因，介紹了錨桿樹根樁復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)特性以及設(shè)計(jì)和施工技術(shù)要點(diǎn)。作為一種較為新型的抗滑擋土結(jié)構(gòu)，其與傳統(tǒng)的擋土墻、抗滑樁等抗滑結(jié)構(gòu)相比，具有造價(jià)低、施工簡單方便、工期短、對土體擾動(dòng)小等特點(diǎn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

樹根樁；復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)；滑坡；治理

樹根樁是利用小型鉆機(jī)按設(shè)計(jì)直徑，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，然后放入鋼筋籠，同時(shí)放入灌漿管，采用壓力通過注漿管向孔中注入水泥漿或水泥砂漿，結(jié)合碎石骨料成樁，形成小直徑的鉆孔灌注樁。直徑一般為100～300mm，樁長通常為5～30m。根據(jù)需要，樹根樁可以布置成垂直的，也可以是傾斜的，可以是單根的，也可以是成束的或網(wǎng)狀型的，可以是端承樁，也可以是摩擦樁，不僅可以承受壓力，也可用以承受拉力或拉壓交替的荷載。樹根樁于20世紀(jì)30年代初起源于意大利，早期主要用于新建工程的地基處理以及現(xiàn)有工程的基礎(chǔ)托換、建筑物糾偏。由于樹根樁可采用小型鉆機(jī)施工，施工機(jī)械和方法較簡單，造價(jià)相對較低，近年來在安徽省淠史杭灌區(qū)膨脹土滑坡治理中取得了較理想的效果。

1　錨桿樹根樁支擋結(jié)構(gòu)特性

錨桿樹根樁復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)是由豎向擋土結(jié)構(gòu)的雙排樹根樁和承受拉力的斜向錨桿所組成，豎向雙排樁頂設(shè)置鋼筋混凝土縱向冠梁和連系梁亦可沿樁頂布置通長的鋼筋混凝土板。雙排豎向樹根樁及樁頂橫梁或板形成空間門架式支擋結(jié)構(gòu)體系，具有較大的橫向剛度，可有效抵擋結(jié)構(gòu)側(cè)向變形；斜拉錨桿一端為錨頭，通過橫梁與樹根樁連接，另一端錨固于穩(wěn)定的土體中。支擋結(jié)構(gòu)所承受的荷載通過錨桿傳遞至錨固體，再分散傳遞到周圍的穩(wěn)定土層中，從而可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的整體受荷能力和地層的承載能力。若基巖埋藏較淺，斜拉錨桿能錨入基巖一定長度，會(huì)顯著增大抗滑力，極大地增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。

2　施工程序及技術(shù)要求

樹根樁施工方法與鉆孔灌注樁相似，施工工序?yàn)槎段弧稒C(jī)成孔、清孔、放鋼筋籠、預(yù)設(shè)注漿管、填灌骨料、壓力注漿。

定位：根據(jù)設(shè)計(jì)提供的建筑物坐標(biāo)位置、基線及基點(diǎn)測量定樁位，鉆機(jī)就位后對準(zhǔn)樁中心，調(diào)平，校核鉆機(jī)垂直度。要求樁位平面允許偏差±20mm。

樁機(jī)成孔：采用GXY-1型工程地質(zhì)鉆機(jī)或其他合適的鉆機(jī)成孔，鉆孔至設(shè)計(jì)高程，鉆孔時(shí)宜采用清水或天然泥漿護(hù)壁，當(dāng)?shù)叵滤惠^高或地基為淤泥質(zhì)軟土?xí)r亦可用套管。要求直樁垂直度和斜樁傾斜度偏差均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求不得大于1%。鉆孔至設(shè)計(jì)高程后停鉆，進(jìn)行清孔，到孔口溢出較清的水為止。

下鋼筋籠：鋼筋籠按設(shè)計(jì)要求制作，主筋采用焊接時(shí)搭接焊縫長度雙面焊不得小于5倍鋼筋直徑，單面焊不得小于10倍鋼筋直徑。鋼筋籠宜整根吊放，盡量放置在樁孔居中。

注漿管制作：為保證成樁效果，預(yù)留2根注漿管，進(jìn)行二次注漿。注漿管底口用膠布或聚乙烯膠封口，在管底口以上1.0m范圍設(shè)計(jì)成花管形狀，孔眼直徑0.8cm，縱向間距10cm，豎向四排，灌漿管放在鋼筋籠內(nèi)，一起放至樁孔內(nèi)。

填灌骨料：填灌的碎石和細(xì)石宜清洗，投入量不應(yīng)小于計(jì)算樁孔體積的0.9倍。填灌的骨料應(yīng)保證密實(shí)。填灌時(shí)應(yīng)同時(shí)用注漿管注水二次清孔。

壓力注漿：采用SYM-50-50-Ⅱ型注漿泵或其他合適的注漿泵，漿液采用水泥砂漿或水泥漿液。第一次注漿時(shí)，起始注漿壓力約1MPa，將漿液從注漿管孔底壓出，然后將注漿壓力控制在0.1～0.3MPa，低壓慢注，使?jié){液逐漸上冒，直至漿液泛出孔口停止注漿。

待第一次注漿45～60min后，漿液初凝，撥出第一根注漿管，用另一根注漿管用水泥漿液進(jìn)行二次注漿。注漿壓力控制在3～4MPa，注漿一次撥管1m，再注，循環(huán)直至注漿管全部撥出。

3　工程實(shí)例

3.1工程概況安徽省淠史杭灌區(qū)是全國三大灌區(qū)之一，灌區(qū)淠河總干渠、瓦東干渠、滁河干渠、潛南干渠穿越江淮分水嶺膨脹土地區(qū)，渠道切嶺滑坡時(shí)有發(fā)生。瓦東干渠是淠史杭淠河灌區(qū)最大的一條干渠，總長109.46km，渠首引水流量64.5m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積10萬hm2。瓦東干渠新集切嶺段渠道設(shè)計(jì)底寬7.0m，設(shè)計(jì)渠底高程40.7m，最大切嶺深約12.0m，設(shè)計(jì)邊坡1∶2.5。從1975年開始，該段陸續(xù)發(fā)生了Ⅰ～Ⅳ號4處較大滑坡，近年發(fā)生的第Ⅴ號滑坡位于Ⅰ號滑坡東側(cè)，滑坡沿渠長85m，滑動(dòng)土體沿主滑斷面長35.0～38.0m，滑動(dòng)土體最大厚度5.9m，滑坡周界清楚，后壁較陡，最大高度2.5m，約40～50°。滑舌伸入渠道最大達(dá)5m，阻水嚴(yán)重。

3.2工程地質(zhì)根據(jù)鉆探、靜探及豎井勘探，滑坡段地層自上而下分為3層：第1層為人工堆粘土、重粉質(zhì)粘土，厚0～4m，分布在51.0～53.0m高程以上。土體孔隙比較大，土質(zhì)較松散；第2層為滑體土層，成分主要為粘土，次為重粉質(zhì)壤土，黃色，含鐵錳結(jié)核?；w淺部地層含水量較低，呈稍濕至濕；滑動(dòng)面附近土體含水量較大，呈濕至很濕狀態(tài)，土體強(qiáng)度較低。裂隙面夾有白色絮狀粘土礦物；第3層為滑床部分，土體結(jié)構(gòu)致密，土質(zhì)堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，靜力觸探比貫入阻力Ps值在2.5～4.0MPa，成分為粘土，中等壓縮性?；聟^(qū)粘土、重粉質(zhì)壤土具有中等膨脹潛勢。

3.3滑動(dòng)面和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定根據(jù)滑動(dòng)區(qū)現(xiàn)場滑坡后緣、滑坡前緣（出口）形狀、界限等地形地貌特征，以及地質(zhì)勘探主滑斷面上靜探PS線的小值點(diǎn)，并結(jié)合抗探、井探等方法綜合確定滑動(dòng)面線型和位置。根據(jù)膨脹土體滑坡破壞機(jī)理和變形特征，滑動(dòng)帶土體通常都經(jīng)歷過多次剪切滑動(dòng)，所在對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，一般都采用土體殘余強(qiáng)度指標(biāo)。地質(zhì)勘探時(shí)在滑體內(nèi)取擾動(dòng)土樣，進(jìn)行重塑土的固結(jié)快剪和反復(fù)慢剪試驗(yàn)。取反復(fù)慢剪試驗(yàn)指標(biāo)作為殘余強(qiáng)度。另外，由于現(xiàn)狀主滑動(dòng)面處于臨界狀態(tài)，取安全系數(shù)為1，采用推力傳遞法進(jìn)行反復(fù)推算，當(dāng)滑動(dòng)出口推力為0時(shí)，反演出滑動(dòng)面土體強(qiáng)度指標(biāo)。綜合土工試驗(yàn)值和反算成果，綜合確定取值。

3.4滑坡成因根據(jù)滑坡區(qū)地形、地貌以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件分析，該處滑坡形成的主要原因是：（1）巖性特性：由于粘性土中含有大量蒙脫石、高嶺石等礦物質(zhì)成分，具有極強(qiáng)的親水性，遇水軟化、膨脹，使其內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角變小，土體強(qiáng)度降低，失水干裂、出現(xiàn)裂隙，而裂隙又成為大氣降水的通道，干濕交替變化，致使土體膨脹收縮交替循環(huán)進(jìn)行，加速了邊坡土體強(qiáng)度的降低。（2）水文地質(zhì)條件：經(jīng)調(diào)查，膨脹土地區(qū)滑坡均發(fā)生在降雨之后，或是坡頂附近有水塘、農(nóng)業(yè)灌溉用水等補(bǔ)給水源存在，常年積水、長期入滲，土體含水量增大，地下水位抬高，使土體裂隙面抗剪強(qiáng)度降低，沿裂隙形成滑坡。本處滑坡也不例外，亦是發(fā)生在連續(xù)降雨之后。說明水文地質(zhì)條件是導(dǎo)致膨脹土邊坡失穩(wěn)定的重要外部因素。（3）渠道邊坡較高，施工未預(yù)留平臺(tái)；棄土就近堆放在坡頂，增大了邊坡高度和上部荷載。（4）坡面未設(shè)排截水系統(tǒng)，無組織的坡面排水，加劇了雨水入滲和坡面沖蝕。

3.5復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)布置復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)橫斷面上由2根垂直的樹根樁、斜向錨桿和鋼筋混凝土頂板共同形成的門字型空間結(jié)構(gòu)組成。樹根樁直徑φ0.2m，樁長10m，排距1.4m，縱向中心距1.0m，成2排平行布置，共160根；斜向錨桿直徑φ0.11m，長17m（其中伸入滑動(dòng)面以下不小于5.0m），傾角45°，共80根；樁頂布置鋼筋混凝土板將樹根樁和錨桿連成整體，頂板長80m，寬1.7m，厚0.25m，高程44.7m與邊坡一級平臺(tái)高程一致。

3.6其他輔助治理措施首先對滑坡區(qū)渠道從原渠底邊坡以1∶2.5的邊坡整治，至高程44.7m留2.0m寬的一級平臺(tái)，后以1∶3的邊坡至高程47.7m留2.0m寬的二級平臺(tái)，然后以1∶3至坡頂。一級平臺(tái)以下采用干砌塊石護(hù)坡，其余坡面采用草皮護(hù)坡。沿一、二級平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置縱向混凝土排水溝，坡頂沒置截水溝，沿渠道每間隔20.0m設(shè)置一道橫向排水溝。

4　結(jié)語

復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)是樹根樁技術(shù)在邊坡治理工程中的應(yīng)用，是一種較為新型的抗滑擋土結(jié)構(gòu)，由前后2排樹根樁、斜向錨桿和灌入水泥漿加固后的土體復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用來控制邊坡的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)可用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的擋土墻、抗滑樁等用于滑坡防治，與擋土墻、抗滑樁等抗滑結(jié)構(gòu)相比，具有造價(jià)低、施工簡單方便、工期短、對土體擾動(dòng)小等特點(diǎn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（責(zé)編：張宏民）

U418.55

A

1007-7731（2016）09-151-02

余百友（1965-），男，安徽宿松人，高級工程師，從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

2016-04-25