某公路崩塌地質(zhì)災(zāi)害的特征與治理措施

黃前軍 馮麗先 楊俊華 李麗斌 羅勇

摘 要：以某公路地質(zhì)災(zāi)害特征為例，從結(jié)構(gòu)面、基座和崩塌體的堆積特征幾個(gè)方面對(duì)該危巖體的發(fā)育特征進(jìn)行了調(diào)查研究，在此基礎(chǔ)上闡述了地質(zhì)災(zāi)害特征的成因，并提出了相應(yīng)防治措施，為類似崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治工程提供參考。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害特征;公路;防治措施

中圖分類號(hào)：P642.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也快速發(fā)展。路基邊坡作為公路的重要組成部分，在施工過程中易發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。[1]本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)邊坡崩塌特點(diǎn)和產(chǎn)生原因進(jìn)行調(diào)查研究，提出了有針對(duì)性、有效的處置方案，最后對(duì)方案進(jìn)行穩(wěn)定性分析，提出相應(yīng)的處置措施，從而顯著提高了公路邊坡的穩(wěn)定性，確保建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期間通行安全。

1 工程概況

某公路位于景區(qū)內(nèi)觀光車道，有道路直達(dá)隱患點(diǎn)，交通位置較便利。工作區(qū)地勢(shì)東高西低，屬低中山侵蝕剝蝕地貌，植被發(fā)育。危巖體所在斜坡坡向255°，斜坡坡度35°～70°，整體較陡。崩塌發(fā)育于斜坡中下部觀光車道內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角處，道路內(nèi)側(cè)邊坡近似直立，高度約20 m，崩塌寬度約10 m，崩塌方量約200 m3。斜坡坡腳為河流，河流流向160°。勘查區(qū)內(nèi)第四系分布范圍小、覆蓋厚度薄，難以形成穩(wěn)定地下水，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料、地下水賦存狀態(tài)、含水介質(zhì)及其組合特征、水動(dòng)力條件，勘查區(qū)內(nèi)主要地下水為：基巖裂隙水。

2 地質(zhì)災(zāi)害特征

2.1 崩塌規(guī)模

崩塌地質(zhì)災(zāi)害原危巖寬約12 m、高約7 m、厚約4 m，總方量約320 m3，位于觀光車道內(nèi)側(cè)上方，為單體小型巖質(zhì)崩塌，根據(jù)周邊巖體情況，推測(cè)為錯(cuò)段式崩塌。本次崩塌失穩(wěn)方量約200 m3，并在下方觀光車道上形成塊石堆積體，塊石粒徑最大達(dá)3.4×2.0×0.6 m3。崩塌發(fā)生后，母巖上殘留的零星不穩(wěn)定塊體方量約120 m3。

2.2 變形特征

某公路崩塌發(fā)生于2020年2月6日夜間，崩落的塊石粒徑最大達(dá)3.4×2.0×0.6 m3，堆積體方量約200 m3，目前全部堆積于觀光車道上，造成了約20 m長(zhǎng)的觀光車道路損壞，同時(shí)導(dǎo)致進(jìn)山道路中斷。崩塌發(fā)生后，母巖上仍舊殘留有小范圍的危巖，有脫落的潛在危險(xiǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查，在本次崩塌北側(cè)道路內(nèi)側(cè)斜坡新發(fā)現(xiàn)大量危巖單體，受節(jié)理裂隙切割，后緣裂隙面趨于貫通，危巖體穩(wěn)定性較差，危險(xiǎn)性較大[2]。

3 成因分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查分析，該崩塌是由多種因素綜合作用引起的，成因如下：

3.1 風(fēng)化作用

巖體懸臂臨空，暴露在空氣中，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然風(fēng)化及植物的根劈作用，其節(jié)理裂隙卸荷加深，加之危巖體所在地層巖性多樣，軟硬相間，自身穩(wěn)定性較差，差異自然風(fēng)化下導(dǎo)致危巖“基礎(chǔ)”失穩(wěn)。

3.2 地質(zhì)因素

調(diào)查區(qū)巖體多節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，表層巖體多切割形成塊體，塊體規(guī)模約7.2×7×3.8 m3，加之區(qū)域內(nèi)差異風(fēng)化多形成軟弱基座、巖腔，易導(dǎo)致上部巖體失穩(wěn)形成崩塌。該片區(qū)域內(nèi)歷史上發(fā)生過多次零星崩塌。

3.3 地形條件

崩塌區(qū)地形較陡，大量巖體裸露在外，斜坡坡度為35°～70°，陡坡地形對(duì)崩塌的形成提供了空間。崩塌區(qū)塊體高度約7 m，臨空面高度約16 m。

3.4 降雨作用

區(qū)域小氣候明顯，時(shí)有降雨，地表水滲入斜坡巖土體，沿巖體中張性節(jié)理裂隙下滲至軟弱基座，從而軟化原危巖基座軟弱巖體物理力學(xué)性質(zhì)，且滲入后緣裂縫產(chǎn)生水壓力，使得危巖體穩(wěn)定性降低，促使崩塌發(fā)生。

3.5 人類工程作用

切坡開挖修建公路后，未對(duì)公路邊坡采取長(zhǎng)期有效的工程防護(hù)措施，巖體長(zhǎng)期裸露，利于風(fēng)化節(jié)理裂隙的發(fā)育，長(zhǎng)期形變最終造成累積性破壞。

綜上，風(fēng)化作用導(dǎo)致危巖體的形成，降雨則誘發(fā)了該崩塌的發(fā)生。

4 治理措施

綜合考慮危巖體的形態(tài)特征、規(guī)模大小、破壞形式等多方面因素，采取相應(yīng)防護(hù)措施：危巖清方+錨桿+主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+局部噴砼。

4.1 危巖清理

（1）崩塌區(qū)殘留巖體清理方案：對(duì)崩塌后的坡面殘留的小塊體危巖進(jìn)行人工清方除危。

（2）堆積體處理方案：由于堆積體存在大量塊石，采取靜態(tài)爆破破解后進(jìn)行外運(yùn)，加上清危，本次外運(yùn)方量總計(jì)約320 m3。

清坡主要是針對(duì)如下兩方面：

（1）坡面上施工人員的活動(dòng)范圍內(nèi)存在浮土或浮石時(shí)，可能因施工活動(dòng)引起崩塌、滾落而威脅施工安全的，宜予清除或就地臨時(shí)處理。

（2）對(duì)坡面上存在的將來發(fā)生崩塌可能性很大的個(gè)別塊孤危石，這些孤石崩落對(duì)防護(hù)系統(tǒng)帶來極大破壞，甚至超過系統(tǒng)的防護(hù)能力，則宜對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚砘蛴枰允孪惹宄?/p>

4.2 錨桿

為了增加清方后母巖的穩(wěn)定性，在崩塌母巖區(qū)域設(shè)置錨桿進(jìn)行錨固。

錨桿采用全粘結(jié)錨桿，縱橫間距3.5 m，底排錨桿高出軟弱基座2 m，呈方形布置。錨桿共分為2種型號(hào)，Ⅰ類錨桿長(zhǎng)度12 m，采用鋼筋套筒機(jī)械連接。Ⅱ類錨桿長(zhǎng)度9 m，錨桿入射角為30°，錨桿材料為HRB400級(jí)螺紋鋼筋，主筋直徑為φ25，錨桿孔徑為φ100，采用M30水泥砂漿灌漿。

施工技術(shù)要求：施工工序包括：定位、成孔、置筋、注漿。

（1）錨桿成孔：成孔工業(yè)和方法主要取決于地質(zhì)條件、設(shè)備能力及施工單位的經(jīng)驗(yàn)。主要有地質(zhì)鉆、螺旋鉆等干法成孔設(shè)備，錨桿成孔時(shí)預(yù)留0.5 m孔深。

（2）置筋：首先清除孔內(nèi)雜物和泥漿，置入鋼筋，在鋼筋上每隔2.0 m設(shè)置一個(gè)定位架。

（3）注漿：注漿時(shí)宜在孔口設(shè)置止?jié){塞，并與孔壁緊密貼合。注漿宜采用從孔底開始注漿的方法。注漿液中可適當(dāng)添加減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑及膨脹劑。

4.3 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

由于母巖節(jié)理裂隙發(fā)育，抗風(fēng)化能力弱，長(zhǎng)時(shí)間下易形成掉塊，因此清方工作完成后，在坡面掛設(shè)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。錨桿安裝完畢后鋪設(shè)GPS2Q型主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，掛網(wǎng)總面積為440 m2。防護(hù)網(wǎng)安裝詳見附圖主動(dòng)網(wǎng)大樣圖及主動(dòng)網(wǎng)網(wǎng)片結(jié)構(gòu)圖。

鋼絲網(wǎng)鋪掛與縫合，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)均用一根縫合繩與四周支撐繩進(jìn)行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端用兩個(gè)繩卡與網(wǎng)繩進(jìn)行固定聯(lián)結(jié)。從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為φ8鋼繩，每根鋼繩網(wǎng)均用一根長(zhǎng)約31 m（或27）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)。

4.4 局部噴砼封面

為防止差異風(fēng)化導(dǎo)致的基礎(chǔ)失穩(wěn)，掛網(wǎng)后對(duì)危巖的長(zhǎng)條形基座軟弱帶進(jìn)行噴砼封面。噴砼面積42 m2，砼選用C25，噴射砼厚度不小于100 mm。為了有效排除砼噴護(hù)層內(nèi)側(cè)積水而影響已噴砼的永久穩(wěn)定性，特在軟弱帶中部按照水平線布置一排φ50 mm泄水孔，外傾坡度不小于5°，孔深500 mm，橫向間距4.5 m。

4.5 施工安全監(jiān)測(cè)

（1）監(jiān)測(cè)目的是了解工程施工時(shí)對(duì)斜坡體的擾動(dòng)情況，以便及時(shí)指導(dǎo)施工、調(diào)整工程部署及安排施工進(jìn)度，保障施工安全，同時(shí)公路保暢、保通，保證游客安全。

1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置。在崩塌范圍南側(cè)設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，道路北側(cè)設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，危巖后緣設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共三個(gè)。

2）監(jiān)測(cè)周期。防護(hù)工程施工之前應(yīng)對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)做好監(jiān)測(cè)記錄，施工過程中對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄并與監(jiān)測(cè)點(diǎn)原始記錄資料比較，分析工程施工對(duì)崩塌的擾動(dòng)情況，若發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)過大，應(yīng)及時(shí)反饋施工方，對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整[3]。

（2）人工清方時(shí)，應(yīng)有專人對(duì)危巖體進(jìn)行監(jiān)測(cè)、巡查以保障施工人員安全。

（3）在實(shí)際操作過程中，宜根據(jù)業(yè)主的要求、氣象水文條件等具體確定，工程施工前及施工中均須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，施工結(jié)束驗(yàn)收通過后，需再監(jiān)測(cè)一個(gè)水文年。

5 結(jié)語

通過調(diào)查場(chǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，從內(nèi)在因素和外動(dòng)力作用兩個(gè)方面闡述了地質(zhì)災(zāi)害的成因，風(fēng)化作用導(dǎo)致危巖體的形成，降雨則誘發(fā)了該崩塌的發(fā)生。通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害代表性剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，在暴雨工況下，危巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在突遇特大暴雨或地震作用時(shí)，可能加速崩塌，威脅公路過往車輛及行人的生命財(cái)產(chǎn)安全，鑒于此，筆者提出了相應(yīng)防治措施，對(duì)類似地質(zhì)災(zāi)害防治工程具有一定參考意義。

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