結(jié)合工程實(shí)例探析邊坡主動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)

周成文

(貴州省水利投資有限責(zé)任公司，貴陽(yáng)550002)

湄潭縣新南鄉(xiāng)角口村角口電站邊坡工程位于湄潭縣高臺(tái)鎮(zhèn)與遵義縣團(tuán)溪鎮(zhèn)、蝦子鎮(zhèn)三鎮(zhèn)接壤的湘江與湄江交匯口處，距湄潭縣城約40 km，有公路直達(dá)電站，交通較便利。在電站職工生活區(qū)至發(fā)電廠(chǎng)房段公路西側(cè)為斜坡地貌，斜坡的坡向總體傾向東側(cè)，斜坡坡度為25°～90°，斜坡上存在一陡崖;坡腳至廠(chǎng)區(qū)公路水平距離0～45 m，垂直高度36～58 m，破壞后果嚴(yán)重，為一級(jí)邊坡。陡崖邊坡為巖質(zhì)邊坡，邊坡高9.7 ～12 m，坡度為約90°，邊坡坡向?yàn)?73°～81°，根據(jù)場(chǎng)地的地形、基巖出露情況及邊坡與廠(chǎng)區(qū)公路的關(guān)系，將該邊坡分為兩段(AB段、BC段)。巖層傾向坡體內(nèi)側(cè)，為切向坡，故邊坡整體穩(wěn)定性較好，但由于邊坡基巖受角口斷層影響，斷層破碎帶的巖體極易發(fā)生崩塌、落石，對(duì)角口電站職工上下班造成安全隱患。

1 地質(zhì)狀況

1.1 地形地貌

該工程地處貴州高原黔北山地向四川盆地過(guò)渡地帶，地勢(shì)西高東低，山巒起伏，場(chǎng)地高661～740 m，相對(duì)高差79 m。其地貌類(lèi)型受地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造控制，屬侵蝕—溶蝕類(lèi)型巖溶低山溝谷地貌，局部為懸崖或陡壁，自然坡度25°～90°。

1.2 地層巖性

場(chǎng)地為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群第一至第三段(∈2-3ls1-3):巖層的傾向44°～65°，傾角 71°～85°，上部灰、灰白色中至厚層含燧石團(tuán)塊及硅質(zhì)條帶白云巖;中部中厚層、厚層微肉紅色白云巖夾少量白云巖;下部灰色中至厚層塊狀白云巖，總厚度約450 m。中部及中下部巖層普遍微硅化。巖石強(qiáng)度較高，屬于硬質(zhì)巖，巖溶弱發(fā)育，但隱節(jié)理發(fā)育，局部見(jiàn)晶洞。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造、地震與不良地質(zhì)現(xiàn)象

1.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)大地構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)——黔北臺(tái)隆——遵義斷拱——鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形跡呈NE—NW向展布，主要有角口向斜、角口斷層、數(shù)條壓扭性斷裂及次生構(gòu)造，與工程有關(guān)主要構(gòu)造簡(jiǎn)述如下:

角口向斜:長(zhǎng)度大于300 m，寬30～80 m。位于場(chǎng)地內(nèi)，軸線(xiàn)呈北西—南東向，地層為寒武系婁山關(guān)群第一段(∈2-3ls1)中至厚層及厚層塊狀灰色、微肉紅色白云巖。

角口斷層:逆斷層，產(chǎn)狀為傾向72°、傾角85°，位于場(chǎng)地內(nèi)。斷層長(zhǎng)度 ＞20 km，斷距 ＞1 000 m，斷層破碎帶寬約20 m，結(jié)構(gòu)致密，膠結(jié)好，具阻水性質(zhì)，使寒武系婁山關(guān)群(∈2-3ls3)白云巖與三迭系下統(tǒng)茅草鋪組(T1m)灰?guī)r接觸。斷裂挽近期無(wú)明顯活動(dòng)跡象。

1.3.2 地震

根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)，調(diào)查區(qū)地震基本烈度小于Ⅵ度，區(qū)域穩(wěn)定性較好，不考慮地震作用。

1.3.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象

1)由于角口斷層沿該邊坡縱向串通，斷層破碎帶上的白云巖、灰?guī)r，沿邊坡頂出現(xiàn)崩塌，落石和掉塊現(xiàn)象。

2)已產(chǎn)生的崩塌體重325～17 290 kg，未對(duì)周邊的建筑及生命財(cái)產(chǎn)造成危害。

3)已產(chǎn)生的崩塌體向下滾動(dòng)距離約10～50 m，50 m外未發(fā)現(xiàn)崩塌落石，體積最大約為6.65 m3(即17 290 kg)，崩塌落石主要發(fā)生在下大雨后。

根據(jù)已發(fā)生的崩塌特征，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的崩塌危巖體影響范圍距陡崖腳約50 m，沿節(jié)理裂隙面及斷層破碎帶破壞，體積在0.13～6.65 m3

2 邊坡主動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 落石運(yùn)動(dòng)模式分析

根據(jù)場(chǎng)地的地形地貌和崩塌落石特征分析，防護(hù)區(qū)崩塌落石的運(yùn)動(dòng)形式為:自由墜落地帶(坡度在60～90°)——加速運(yùn)動(dòng)地帶(坡度在 30～60°)——減速運(yùn)動(dòng)地帶(＜30°)。本次防護(hù)區(qū)，AB段基本具備以上三種運(yùn)動(dòng)形式，BC具備前上兩種運(yùn)動(dòng)形式。

2.2 BC段主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，BC段邊坡下存在崩塌體重325～2 016 kg之間，崩塌體向下滾動(dòng)碎裂、散體，滾動(dòng)水平距離約10 m，50 m外未發(fā)現(xiàn)崩塌滾石。該邊坡植被差，對(duì)崩塌體向下滾動(dòng)不具防護(hù)作。

2.3 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)型號(hào)的選擇

根據(jù)AB邊坡下存在崩塌體重325～2 016 kg，計(jì)算時(shí)按最大塊體考慮，故不穩(wěn)定巖體自重為G=rV=1.5m×0.9m×0.6m×26KN/m3=21.06 kN，故主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)所需抗拔力為21.06 kN，根據(jù)《鐵路沿線(xiàn)斜坡柔性安全防護(hù)網(wǎng)》(TB/T3089—2004)選擇GPS2主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。GPS2主動(dòng)防網(wǎng)配置及防護(hù)功能、構(gòu)成要求分別見(jiàn)表1、表2。

表1 GPS2主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)配置及防護(hù)功

表2 GPS2主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)構(gòu)成要求

2.4 GPS2主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)施工安裝方法說(shuō)明

1)清除坡面防護(hù)區(qū)域內(nèi)威脅施工安全的浮土及浮石，對(duì)不利于施工安裝和影響系統(tǒng)安裝后正常功能發(fā)揮的局部地形(局部堆積體和凸起體等)進(jìn)行適當(dāng)修整。

2)放線(xiàn)測(cè)量確定錨桿孔位(根據(jù)地形條件，孔間距可有0.3 m的調(diào)整量)，在孔間距允許的調(diào)整量范圍內(nèi)，盡可能在低凹處選定錨桿孔位;對(duì)非低凹處或系統(tǒng)安裝后不能使網(wǎng)格緊貼坡面的錨桿孔(一般連續(xù)懸空面積≤5 m2，否則宜增設(shè)長(zhǎng)度≥0.5 m的局部錨桿，該錨桿可采用直徑≥φ12的帶彎鉤的鋼繩錨桿或直徑≥2φ12的雙股鋼繩錨桿)，應(yīng)在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環(huán)套長(zhǎng)度的凹坑，一般口徑20 cm，深20 cm。

3)按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清孔，孔深應(yīng)大于設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度5～10 cm，孔徑≥φ55;當(dāng)受鑿巖設(shè)備限制時(shí)，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼繩可分別錨入兩個(gè)孔徑≥φ35的錨孔內(nèi)，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為15°～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果;當(dāng)局部孔位處因地層松散或破碎而不能成孔時(shí)，可以采用斷面尺寸≥0.4×0.4m的C15混凝土基礎(chǔ)置換不能成孔的巖土段。

4)注漿并插入錨桿，采用標(biāo)號(hào)≥M20的水泥砂漿，宜用灰砂比1∶1～1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂漿，水泥宜用P.O32.5水泥，優(yōu)先選用粒徑≥3 mm的中細(xì)砂，確保漿液飽滿(mǎn)，在進(jìn)行下一道工序前注漿體養(yǎng)護(hù)≥3 d。

5)安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用2～4個(gè)(支撐繩長(zhǎng)度＜15 m時(shí)為2個(gè)，＞30 m時(shí)為4個(gè)，其間為3個(gè))繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。

6)從上向下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度≥5 cm，兩張格柵網(wǎng)間以及必要時(shí)格柵網(wǎng)與支撐繩間用φ1.5鐵絲進(jìn)行扎結(jié)，當(dāng)坡度＜45°時(shí)，扎結(jié)點(diǎn)間距一般≤2 m，當(dāng)坡度＞45°時(shí)，扎結(jié)點(diǎn)間距一般≤1 m(有條件時(shí)本工序可在前一工序前完成即將格柵網(wǎng)置于支撐繩之下)。

7)從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為φ8鋼繩，每張鋼繩網(wǎng)均用一根長(zhǎng)約31 m(或27 m)的縫合繩與四周支撐繩進(jìn)行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端各用兩個(gè)繩卡與網(wǎng)繩進(jìn)行固定聯(lián)結(jié)。

邊坡主動(dòng)防護(hù)技術(shù)在山坡、公路、隧道等地區(qū)有著很廣泛的應(yīng)用。在邊坡防護(hù)的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)地區(qū)的地質(zhì)狀況，邊坡的傾斜度、高度等方面的因素選擇合適的設(shè)計(jì)方案，選用合適的防護(hù)網(wǎng)，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)降低施工的成本。

3 結(jié)語(yǔ)

邊坡主動(dòng)防護(hù)技術(shù)在山坡、公路、鐵路等區(qū)域有著十分重要的應(yīng)用，能夠較好的防止落石對(duì)來(lái)往行人造成的傷害。在實(shí)際的邊坡主動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)中，要運(yùn)用科學(xué)的方法計(jì)算落石的下落方向以及落石速度的變化情況，采用定性和定量相結(jié)合的方法分析計(jì)算柔性防護(hù)網(wǎng)的高度及寬度，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的主動(dòng)防護(hù)方案，并對(duì)防護(hù)方案進(jìn)行分析，從而確保設(shè)計(jì)的可靠。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)中我們要將主動(dòng)防護(hù)技術(shù)與被動(dòng)防護(hù)技術(shù)結(jié)合使用，不能局限于理論知識(shí)，只有這樣才能真正的做好邊坡防護(hù)工作。

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