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(中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003)

1 概述

所谓高位滑坡，一般指滑面剪出口高于坡脚的一类滑坡，其临空条件好，滑坡体重心和剪出口均位于高位，具备较大的势能，一旦滑动常表现为高速远程、致灾性强、易引发次生灾害链等特点。近年来，国内众多学者对高位滑坡进行了大量分析研究，主要涉及高位滑坡的分布特征、成因机理和防治措施等方面，取得了不少有价值的成果。陈自生[1]、王运生[2]以及穆鹏[3]等人对高位滑坡从成因机理方面进行定义，并对其运动形式及与坡脚的相对位置进行了归类总结。温铭生[4]、孙萍[5]等人通过比较分析一些典型的高位滑坡分布特征，发现高位滑坡具有明显的分区特征，大体可分为滑源区、滑流区、堆积区。苟富刚等[6]将高位滑坡形成过程概括为“孕育→启动加速→高速运动→停积堆积”四阶段，并提出地球内外动力的耦合作用是高位滑坡形成的主要原因。王得双等[7]提出从充分利用地形优势、加强群众宣传和重视勘察监测三个方面进行高位滑坡防治。何文秀等[8]结合某高位滑坡实例，提出高位滑坡形成机制为牵引式破坏模式，应针对不同区域进行防治。

笔者结合青中村滑坡应急治理实例及工程防治效果，分析高位滑坡形成机制，在此基础上探讨采用微型桩群治理高位滑坡的技术要点，以期对类似高位滑坡防治提供实践参考。

2 实例介绍

2.1 地质概况

青中村滑坡区域地质构造属秦岭—印支褶皱带、紫阳背斜的北翼区，经勘查，滑坡区内未见有活动断裂通过，区内抗震设防烈度为7度；地貌单元属低中山斜坡地貌，总体地势西高东低；地层岩性主要为第四系残坡积含碎石粉质粘土和奥陶系风化板岩；地下水类型有变质岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，补给方式主要以大气降水及山区裂隙水的径流补给，径流方向沿粉质粘土与板岩接触表面径流，在斜坡中下部溢出。

2.2 滑坡特征

青中村滑坡长45 m(东西向)，宽约62 m(南北向)，面积约2 600 m2，滑坡体平均厚度6 m，滑体前后缘高差约30 m(高程介于795.2 m～824.7 m)。工程建设滑坡前缘开挖形成11 m高临空面，临空面边坡为土岩二元边坡，下部出露基岩为强风化～中风化板岩(土岩界面位于坡脚以上7.3 m，高程802.5 m)，上覆残坡积粉质粘土，滑坡剪出口高于坡脚、位于土岩界面处(高程802.5 m)，属高位滑坡。滑坡后缘平面形态呈鸭梨状，滑坡后部张拉裂缝发育且基本贯通(裂缝宽度2 cm～5 cm)，两侧羽状裂缝连续、发育。滑面位于土岩界面处，滑体物质为第四系含碎石粉质粘土，结构松散，含水量高，处可塑状态；滑床为青灰色强风化板岩，变余结构，板状构造，节理、裂隙发育，岩体较破碎，岩层产状130°∠57°。

据现场勘查，该滑坡正处于蠕滑变形阶段，剪出口处滑体挤出明显，滑面擦痕清晰可见，滑坡变形速率0.5 cm/d～1 cm/d，严重威胁滑坡前部道路施工和安置房工程建设，危险性大，采用应急治理措施稳固滑坡。

2.3 应急治理方案

根据青中村滑坡变形特征及施工条件，采用微型桩群稳固滑坡的应急治理方案，可达到快速支挡滑坡、有效改良滑带土的作用。微型桩群施工速度快，对于蠕滑型滑坡可迅速提供支撑力，控制滑坡变形；与此同时，因微型桩群的压力注浆作用，有利于提高滑坡前缘加固段滑带土物理力学参数。

微型桩群方案指在滑坡前部布设4排微型钢管桩，桩长15 m，采用潜孔钻机成孔，桩径180 mm，内插直径114 mm焊管(壁厚5 mm)。微型桩间距1.5 m，排间距1.0 m，呈梅花形布设。孔内灌注M25水泥砂浆，水灰比0.4，注浆压力不小于0.6 MPa。桩顶设顶板，强度等级为C30，板宽3.2 m，厚0.3 m。

青中村滑坡经微型桩群应急治理后，蠕滑变形停止，经过后期两个水文年的变形观测，未发现变形迹象，滑坡稳固。微型桩群治理高位滑坡，加固机理明确，施工便捷，治理效果显著，达到了预期的应急治理目的。

3 形成机制分析

相比典型滑坡破坏特点，高位滑坡具有复杂、高速、致灾性强等特点，研究其形成机制，是高位滑坡防治的基础和前提，有利于明确加固机理，从而快速、有效的进行高位滑坡防治。高位滑坡运动模式往往具有较为强烈的刮铲作用，对滑坡两侧翼岩土体具有牵引带动作用，一般按变形特点细分为流通区、刮铲区和牵引区。有学者研究典型高位滑坡成因和滑坡运动演化模式，按其变形特征对滑坡运动演化模式总结为：形成后缘张拉裂隙→降雨作用导致张拉裂缝的扩展→动、静水压力作用下的软弱带形成→后缘拉裂槽形成→滑体前缘临空滑动崩落、加速→刮铲、运移→堆积停止[9]；亦有学者按滑坡运动特征分阶段总结高位滑坡运动分为四个阶段：孕育→启动加速→高速运动→停积堆积[6]。

归结起来，高位滑坡的形成是在一定的坡体结构和外界因素作用下滑带岩土的应力—应变过程，其形成机理一般包括为：坡体应力状态改变、滑带孔隙水压力增大、渐进破坏和残余强度、高陡斜坡下的软弱带挤出等，概括说即：1)主滑带剪应力增大超过主滑带的抗剪强度；2)主滑带岩土强度降低不能平衡剪应力；3)剪应力增大与滑带土强度衰减同时发生；4)高陡斜坡下伏软岩的塑性流动挤出。尽管每个滑坡的情况不尽相同，应分别分析，高位滑坡仍是内外动力作用的耦合结果，滑坡前缘的切方临空和降水下渗是主要外动力作用，牵引区的变形加剧是带动整个滑坡快速变形的关键。因此，对于高位滑坡的应急防治，关键在于对滑坡前部牵引区的稳固，且应急治理应在高位滑坡处于孕育—启动加速阶段进行及时加固最为有效。

4 技术要点讨论

微型桩群用于高位滑坡应急治理，加固机理明确，治理效果快捷、可靠，近年来得到较为广泛应用，笔者就其在高位滑坡应急治理中的设计施工方面的技术要点进行论述如下。

4.1 布设位置确定

高位滑坡的应急治理，分析研究其发育规律和形成机制十分关键，在此基础上，研判高位滑坡运动阶段和变形分区，选择在牵引区适当位置布设微型桩群加固，起到支挡阻滑、改良加固的应急治理作用。关于布设桩群位置的确定，应同时考虑地形条件、微型桩群受力机理和施工工艺等方面因素。地形条件的考虑，是基于设桩群处应满足滑坡推力较小、不易发生冒顶破坏、便于机械快速成孔施工等条件。由于微型桩群受力机理不同于普通抗滑桩和抗滑挡墙，其依靠多排微型桩共同受力，形成一类似于多排空间桁架的结构体系，在确定布设位置时，应充分考虑微型桩群受力特点，一般采用3排～4排微型桩共同受力效果较好，而微型桩群的悬臂段也不宜过长(一般不宜超过8 m)，对于倾斜岩面角度较大情况尚须考虑“半坡桩”嵌固段的折减影响。施工工艺方面，影响桩位布设的主要指成孔机械选择，一般可采用履带式潜孔钻机成孔，其成孔效率高适用于应急治理工程，但需一定的作业面，故在确定桩位时应考虑。

4.2 计算方法选择

微型桩计算方法，归结起来大致可分为三类：基于普通抗滑桩设计理论的计算方法、等效计算方法和数值分析计算方法[10]。第一类的计算方法，一般适用于稀疏布设的微型桩，滑坡推力由微型桩承担，不考虑桩、土形成整体作用，基于普通抗滑桩计算理论进行设计。由于微型桩桩径小且一般布设多排，对于稀疏布桩而言，桩与桩间难以形成有效土拱作用，而高位滑坡应急治理中往往采用密布微型桩群进行支挡，二者受力机制不同，故采用普通抗滑桩设计计算方法进行微型桩设计计算不适宜。第二类等效计算方法是基于微型桩密布形式，将微型桩群与其包裹土体视为一整体结构体，并等效为常规挡土构件进行受力分析计算，常见等效计算方法有：等效钢筋混凝土梁法[11]、等效加筋土柔性挡墙法[12]和等效刚度地下连续墙法[13,14]等。采用等效方法进行设计微型桩群，充分考虑其受荷机制为桩—土共同作用，而非单桩受力，更符合微型桩群的实际受力特点，特别是采用等效抗弯刚度的地下连续墙方法，计算值与实际情况较为吻合。第三类数值分析计算方法是近年来广受青睐的计算机计算方法，主要包括有限差分法和有限单元法等，有限差分法可以小变形本构模型关系求解实际工程中的大变形问题，可跟踪演化过程、解决复杂工程问题；而有限单元法可进行不同岩性、不同载荷条件以及各种边界条件下复杂结构计算，二者具有传统计算方法无法比拟的诸多优点，但因工程实际情况复杂，本构模型以及模型参数的选取适当与否对结算结果影响较大。

4.3 设计注意事项

1)微型桩结构主材的选用多样，常见有桩孔内插钢筋笼、型钢、钢管、钢筋束等形式，亦有组合形式如钢管内插钢筋束或钢管外绑焊钢筋等。桩体结构主材的选用应考虑现场施工条件难易和施工便捷、施工质量可靠等因素，如选用钢筋笼制作工艺繁杂、选用型钢对接时焊接工艺要求高。另外，还应考虑微型桩受力变形破坏模式的不同，微型桩桩周配筋防治效果优于桩心配筋(钢筋束)[15]，桩周配筋应加强滑动面附近配筋量，以提高桩身抗弯剪能力。

2)注浆设计，采用二次压力注浆，在微型桩桩体主材四周绑扎2根～4根注浆管，一次注浆采用重力注浆方式(水灰比0.5水泥浆)，待孔口冒浆、初凝后终凝前进行二次压力劈裂注浆(注浆压力不小于2.5 MPa)。对于钢管微型桩，不建议采用下部制成花管状，避免构件存在软弱面，可通过钢管内外双注浆管注浆达到注浆效果密实的目的。

3)设置桩顶联系梁，可使微型桩群整体刚度提高，有利于控制桩群体系顶部位移变形，并调整微型桩群各排桩受力情况，提高抗滑安全系数[16]。工程设计时应考虑连梁在滑坡加固中的有利作用并兼顾施工便捷性，可采用整体梁板结构代替网状联系梁，减少支模、拆模等作业工序。梁板可按10 m～15 m设置伸缩缝断开，为保证梁板具有足够刚度，其厚度建议不小于0.5 m。

5 结语

结合青中村高位滑坡实例，分析高位滑坡成因机制，提出高位滑坡的应急防治应在滑坡的孕育—启动加速运动阶段，充分考虑其变形分区特征和形成机理，在牵引区的适当位置布设微型桩群进行治理。同时对微型桩群设计施工中的关键技术要点进行讨论，分析微型桩群布设位置、计算方法以及设计中的注意事项，以期为类似工程实践提供参考。