某臨崖公路邊坡水毀崩塌地質災害處治方案研究

傅詩昊　黃天元　胡寒飛

關鍵詞： 臨崖邊坡 邊坡整治 邊坡崩塌 擋墻拼寬

中圖分類號： U416.14 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0109-05

極端天氣會直接引起地質災害的發(fā)生，對社會經濟發(fā)展造成不良的影響，并對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和人民群眾生命財產安全構成嚴重的威脅。地質災害的發(fā)生與地質環(huán)境條件、極端天氣、人類工程活動相關。隨著邊坡等建設的快速發(fā)展，影響程度日趨強烈，加之地質環(huán)境條件在時空上的差異和變化，導致地質災害的發(fā)生也呈現(xiàn)愈演愈烈的趨勢，造成較為嚴重的人員傷亡和經濟財產損失，局部地區(qū)的地質災害已成為影響當?shù)亟洕l(fā)展的重要因素之一。

國內有學者對于極端天氣下的公路地質災害進行了研究：王偉偉[1]依托某具體工程，對因極端天氣造成的邊坡災害進行治理，并總結了關鍵技術，為類似路塹邊坡工程提供指導。也有學者對臨崖公路邊坡地質災害進行了研究：鄭川[2]依托具體工程，針對軟弱夾層條件下巖質邊坡，基于有限元強度折減法，利用有限元方法，對其穩(wěn)定性與治理方案進行研究，得到了有益的結論；張健[3]依托具體工程，利用FLAC-3D 差分有限元，對路塹邊坡開挖之后的穩(wěn)定性進行分析，并得到了應急搶險的關鍵技術；邱錦安等人[4]對廣州從化地區(qū)的地質災害問題及其影響因素進行了分析，得到了其發(fā)生規(guī)律以及其影響因素。

文章所述工程較為特殊，為臨崖邊坡。目前，我國對臨崖公路邊坡地質災害的研究如下：胡慶寶等人[5]依托具體工程，基于摩爾庫倫本構模型和SRM法，利用數(shù)值模擬軟件，對多種工況進行分析對比得到較好治理方案；王昆[6]依托具體工程，利用三維地質建模軟件，對特高陡巖質邊坡進行回溯，分析其破壞模式與穩(wěn)定性，并提出治理方案。

某邊坡臨崖公路左側臨崖，右側山勢高陡，改造提升十分困難。在改擴建工程施工圖階段，考慮到老路右側高邊坡歷經多年通行考驗，未現(xiàn)安全隱患，宜減少擾動，并提出了左側加寬的方案，通過擋墻拼寬提升路容環(huán)境和安全運行條件。

1 工程概況

1.1 項目概況

受極端天氣（暴雨）影響，某邊坡臨崖公路K7+100右側山體出現(xiàn)崩塌，其為一種受反傾結構面控制的切層破壞，屬于不可預見的自然地質災害，且崩塌體范圍不在這次改建工程的紅線范圍之內，周邊路段目前幾乎尚未施工，不存在工程擾動影響。根據(jù)現(xiàn)場地質條件分析，K7+100 高邊坡崩塌后，最危險的不良地質體已解除殘余危石適當清理后，趨于基本穩(wěn)定。但K7+055～K7+140 路段右側高邊坡依然存在安全風險，建議國土部門另行開展地質災害隱患評估，并根據(jù)實際需要實施專項治理。

1.2 邊坡區(qū)域構造

1.2.1 邊坡區(qū)域構造

K7+040～K7+150 路段左側臨崖，右側山勢高陡，區(qū)內分布層狀石灰?guī)r，夾板狀炭質灰?guī)r和炭質泥巖，地層層理產狀：292°∠78°，與邊坡產狀大角度相交，場地整體穩(wěn)定性尚可。2018 年6 月3 日，受暴雨影響，K7+120 右側山體出現(xiàn)中型切層狀崩塌，屬于自然卸荷型崩塌?，F(xiàn)場照片如圖1 所示。

1.2.2 地質情況

經過設計人員的現(xiàn)場踏勘，對其地質災害的形成機理進行了詳細的分析研究。該路段地層巖性主要為中厚層狀石灰?guī)r，中間夾一薄層碳質泥巖。該路段巖體整體性較好，屬于較硬巖，但由于前期人工開挖及常年的風化，巖體節(jié)理裂隙較為發(fā)育，表層比較破碎。該路段現(xiàn)場的實際地質情況如圖2 所示。

根據(jù)現(xiàn)場地質調繪，判定為崩塌類型的地質災害。根據(jù)地層、構造的產狀和邊坡現(xiàn)狀，進行地質分析。主要地質情況如圖3 赤平投影圖所示。

根據(jù)赤平投影圖分析，節(jié)理1 與節(jié)理2 把地層切割形成的楔形體易順著節(jié)理面1 形成順層滑動或崩塌?，F(xiàn)場調查出現(xiàn)典型的楔形體，易沿著節(jié)理面1 形成順層滑動的風險。另一組近垂直節(jié)理面2 將地層切割后，易形成崩塌的風險。除以上情況，現(xiàn)狀邊坡還存在局部倒坡，上部裸露的巖體由于沒有支撐，存在崩塌的風險。

根據(jù)赤平投影圖分析，節(jié)理1 與節(jié)理2 把地層切割形成的楔形體易順著節(jié)理面1 形成順層滑動或崩塌?，F(xiàn)場調查出現(xiàn)典型的楔形體，易沿著節(jié)理面1 形成順層滑動的風險，如圖4、圖5 所示。另一組近垂直節(jié)理面2 將地層切割后，易形成崩塌的風險，如圖6 所示。除以上情況外，現(xiàn)狀邊坡局部存在倒坡，上部裸露的巖體由于沒有支撐存在崩塌的風險，如圖7 所示。根據(jù)現(xiàn)場地質調繪確定的地層、構造的產狀和邊坡現(xiàn)狀坡線，楔形體建模如圖8 所示。

2 災害處治方案研究

由于現(xiàn)狀已經發(fā)生坍塌，在坍塌點附近仍存在較大范圍的滑塌隱患，目前處在極限平衡狀態(tài)，經地質現(xiàn)場調查，查相關規(guī)范參數(shù)范圍并經穩(wěn)定性反算確定巖體結構面抗剪強度指標兩組值。

此時坡體安全系數(shù)為1.01～1.05。錨桿加固后，當錨固荷載值達到5.7 MN 時，安全系數(shù)達到3.055。

單根錨索錯固力設計值為700 kN，則需錨索8 根。根據(jù)楔形體坡面上的面積可得錨桿布置間距為4.5 m×4.5 m，矩形布置。

為了一次根治，對邊坡進行刷坡處治。將邊坡放緩至1∶0.3 坡率，并開挖出平均寬約5 m 的碎落臺，其中K7+040～K7+106 段碎落臺寬度為0～3.5 m，K7+106～K7+150 段碎落臺寬度為0～8 m。刷坡完成后上面兩排采用長9 m、直徑25 mm 的精軋螺紋鋼錨桿加固，布置間距為2.25 m×2.25 m（坡面距離），矩形布置。下面四排錨桿布置間距為4.5 m×4.5 m（坡面距離）。全坡面采用主動柔性防護網(wǎng)進行防護，并采用短錨桿進行局部加固，具體見圖8。

3 處治方案應用關鍵技術研究

3.1 錨桿加固

項目設計采用的錨桿桿體直徑為25 mm，鉆孔直徑為80 mm，鉆孔深度超過錨桿設計長度不應小于50 cm。

錨桿施工主要包括施工準備、錨孔鉆造、錨桿制安、錨孔注漿等工作流程。其中有兩個主要環(huán)節(jié)：一是錨孔成孔，二是錨孔注漿。成孔的技術關鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術關鍵是如何將孔底的空氣、巖（土）沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實。

3.2 SNS 主動柔性防護網(wǎng)

主動防護系統(tǒng)安裝流程如下：清坡→放線→復核→鉆孔→清孔→安裝鋼繩錨桿→灌注→安裝縱橫向支撐繩→驗收→縫合→掛網(wǎng)→張拉。

防護設計推薦采用GPS 型主動柔性防護網(wǎng)，采用雙股鋼絲繩錨桿（鋼絲繩直徑為16 mm）；鋼絲繩網(wǎng)的規(guī)格，采用DO/08/300 型鋼絲繩網(wǎng)，宜選用4 m×4 m 網(wǎng)片，與橫、縱向支撐繩構成4.5 m×4.5 m 方形布置；縫合繩為直徑8 mm 鋼絲繩，每張鋼絲繩網(wǎng)宜用一根縫合繩縫合；GPS2 型主動防護系統(tǒng)應在鋼絲繩網(wǎng)下鋪一層鋼絲格柵，宜采用直徑為2.2 mm 的熱鍍鋅鋼絲編制的網(wǎng)孔為 50 mm×50 mm 的鋼絲格柵；主動柔性防護網(wǎng)所有配件均應鍍鋅處理，熱鍍鋅等級不低于AB 級。

4 加固前后穩(wěn)定性分析

利用理正巖土軟件，基于簡化畢肖普（Bishop）法，對邊坡加固前后穩(wěn)定性進行分析。加固前后邊坡計算參數(shù)見表4、表5。楔形體簡圖見圖9。

5 結語

本文針對臨崖邊坡的特殊性，對其災害處治方案研究進行研究，提出了刷坡方案，總結了邊坡的構造以及地質情況，分析了發(fā)生災害的原因；利用理正巖土軟件對處治前后邊坡的安全性進行分析，發(fā)現(xiàn)治理后安全系數(shù)由1.013 增加至2.843，邊坡較為安全。