單體危巖崩塌的治理方案研究
——以四川省南江縣楊家灣崩塌為例

2016-08-04 22:27:00吳柳霖

大科技 2016年15期

吳柳霖

（重慶蜀通巖土工程有限公司重慶 401147）

吳柳霖

（重慶蜀通巖土工程有限公司重慶 401147）

本文在綜合分析國內外危巖崩塌治理方法的基礎上，以四川省南江縣楊家灣崩塌為例，根據危巖體基座特征、卸荷帶特征以及穩定性計算分析，提出治理方案。治理思路是以“鋼絲繩捆綁+凹腔封閉+砂漿填縫”相結合的治理方案，以及治理成效。

單體危巖；危巖特征；治理方案

引言

近年來，由于氣候急劇變化以及全球進入地殼活動頻繁期，世界范圍內的降雨量日漸增多，局部地區出現極端性氣候的情況時有發生，這些重大因素的變化，都很容易造成局地自然災害、地質災害。我國疆域遼闊，孕育地質災害的自然地質環境條件復雜多變，加上人類的不合理的經濟活動的擴大，地表結構遭到嚴重破壞。目前已查明我國發育有較大的崩塌3000多處。[1]“5.12”汶川地震133個受災縣區誘發山體崩塌5510處，災害深重。例如北川縣亂石窯崩塌掩埋北川中學分校師生約600人；青川東河口山崩塌上千萬立方米，致死600余人[2]。

治理危巖崩塌應該在認識危巖崩塌形成機理和演化規律基礎，找準關鍵點，結合防治目的，才能找到有效的防治方法。就對不同結構的巖體崩塌的形成機理與擴展特征進行研究與總結，并提出對崩塌防治的理論依據和基本方法[3]。現階段國內外對于整治危巖的方案措施概括起來主要有：清除、支撐、護坡、護墻、錨固、攔截、遮蓋、封填、灌漿和排水等[4]。

本文以四川省巴中市南江縣楊家灣崩塌為例，對單體危巖W13穩定性進行綜合分析，并根據危巖穩定性分析，提出有針對性的治理方案。

1 工程概況

楊家灣崩塌位于南江縣南江鎮元山村，距縣政府越6km，南江鎮地處東經106°50′，北緯32°31′，東鄰趕場鎮，南靠東榆鎮，西與團結鄉相連，北與橋亭鄉接壤，距縣政府約200m，交通非常方便。危巖帶總長約900m，現分布有13個危巖單體，危巖立面面積約638.42m2，危巖單體體積5.8～1104.1m3，總體積2359.09m3；危巖體相對高度10～18.00m，屬中低位危巖體。其中危巖單體W13塊體規模最大：9.3m（長）×21.2m（高）× 6.1m（厚）。危巖照片如圖1。

該危巖帶的存在，嚴重威脅到坡體下方的南江縣南江鎮元山村27戶居民98人的生命安全及威及附近農田，危及資產約160萬元。

圖1 W13危巖單體照片

2 危巖體特征及穩定性分析

2.1 危巖體基座特征

該危巖體的基座為侏羅系中統沙溪廟組（J2s）砂巖，基座抗風化耐久性較好。由于灰巖抗壓強度較高，該類危巖壓碎基座的可能性小，故發生滑移式破壞的可能性較大。

其次，由于該危巖體的砂巖節理裂隙發育，結構較破碎，在暴雨或地震中下部危巖崩塌形成凹腔或負地形后，上部巖體隨之發生脫落擴展而形成凹巖腔，故該危巖體壓碎巖體發生墜落式可能性也較大。

2.2 危巖卸荷帶特征

通過本次踏勘及地面調查、收集利用資料等綜合確定。區內卸荷裂隙較發育，危巖卸荷帶寬度為1.50～8.00m。卸荷帶多沿陡崖走向呈帶狀分布，以追蹤平行坡面的陡傾裂隙為主。張開度3～20cm，貫通性較好，局部充填，多發育巖體表層，深度較大，部分裂隙基本貫通整個危巖體。

2.3 危巖穩定性計算

（1）計算工況

按《地質災害防治工程勘察規范》（DB50/143-2003）12.“2危巖穩定性評價”推選的計算方法進行計算。計算考慮現狀工況（工況1）、暴雨工況（工況2）和地震工況（工況3）?，F狀工況（工況1）為勘查期間的狀態；暴雨工況（工況2）應是強度重視期為50年一遇5日暴雨（q全）。巖體穩定性計算中各種工況考慮的荷載組合符合下列規定：對工況1工況2，考慮自重，同時對滑移式危巖考慮現狀裂隙水壓力和暴雨時裂隙水壓力。裂隙充水高度對現狀裂隙的水壓力根據調查資料確定，對暴雨時裂隙水壓力根據匯水面積、裂隙蓄水能力和降雨情況確定；當匯水面積和蓄水能力相當時，取裂隙深度的1/2～1/3。

（2）計算參數

本次危巖體的穩定性計算參數主要是依據本次勘探試驗成果。巖石的物理力學參數以試驗結果類比修正后確定；結構面的參數主要依據結構面特征及充填物力學性質，參考《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）的有關經驗數據分析選用，具體計算參數見表1。

表1 危巖體穩定性計算參數一覽表

（3）計算方法

滑移式危巖指沿軟弱面滑動而產生崩塌。其計算公式如下：

得出W13危巖在工況1條件下穩定性系數6.42，屬于穩定狀態；在工況2條件下穩定性系數為1.07，屬于欠穩定狀態；在工況3條件下穩定性系數為1.25，屬于基本穩定狀態。

3 危巖體治理設計

在前期的施工準備過程中，經實地監測W13號危巖后緣裂縫在逐步加大，被動防護效果不佳，故采用主動防護。但危巖位置離地面較高，約40～50m，若用錨固措施，施工難度較大。現場踏勘發現，該危巖單體兩側基巖強度高，且風化程度較弱，穩定性好。因此針對楊家灣危巖的變形特征、破壞模式以及施工條件，擬采用“鋼絲繩捆綁+凹腔封閉+砂漿填縫”相結合的綜合治理工程措施（如圖2）。

圖2 危巖體治理剖面圖

設計計算采用《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013[5]）推薦的公式（8.2.1-8.2.4）進行。

為方便施工，危巖體頂部預留1.5m，以下每隔2m捆綁綱絲繩一道，共計9道。設拉力T1=T2=…T9。危巖體在臨界破壞時，所受力有：自身重力G，與母巖相連部位的巖體抗拉力F，鋼絲繩拉力T。

式中：T為綱絲繩拉力；Li為拉力力臂（支點與第i條鋼絲繩間的垂直距離之和）；F為危巖體底部與母巖連接部份的巖體抗拉力；Lf為危巖體底部與母巖連接部份的巖體抗拉力力臂；G為危巖巖體重力；Lg為危巖體的重力力臂。

計算結果如表2。

表2 危巖體治理設計計算表

根據構造要求，巖石錨桿的錨固段長度不應小于3m。取Lm=4m。兩側錨索錨入兩側穩定基巖內4m，錨索與錨索采用鋼絲繩進行連接，鋼絲繩抗拉強度不低于1870MPa，鋼絲繩采用除銹，鍍鋅處理。單根鋼絲繩長約30m。錨頭與鋼絲繩連接：把鋼絲繩纏在錨具上不小于6圈，繞成8字形，纏繞時保持鋼絲繩與錨具緊密纏繞。纏繞在錨頭上的鋼絲繩和錨具采用C30混凝土一起封閉在錨頭里，接頭處采用繩卡進行連接；同理，可以得到W13危巖共設置9道錨索7s準15.2進行捆綁錨固。

兩側錨索錨入兩側穩定基巖內不小于4m，錨索總長為10m。錨索之間采用直徑52mm的鋼絲繩進行連接，中間采用繩卡連接，鋼絲繩采用除銹，鍍鋅處理。單根鋼絲繩長約20m。