某臨崖公路邊坡水毀崩塌地質(zhì)災(zāi)害處治方案研究

傅詩昊　黃天元　胡寒飛

關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0109-05

極端天氣會直接引起地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成不良的影響，并對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與地質(zhì)環(huán)境條件、極端天氣、人類工程活動相關(guān)。隨著邊坡等建設(shè)的快速發(fā)展，影響程度日趨強(qiáng)烈，加之地質(zhì)環(huán)境條件在時空上的差異和變化，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生也呈現(xiàn)愈演愈烈的趨勢，造成較為嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，局部地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害已成為影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。

國內(nèi)有學(xué)者對于極端天氣下的公路地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)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(zāi)害進(jìn)行治理，并總結(jié)了關(guān)鍵技術(shù)，為類似路塹邊坡工程提供指導(dǎo)。也有學(xué)者對臨崖公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了研究：鄭川[2]依托具體工程，針對軟弱夾層條件下巖質(zhì)邊坡，基于有限元強(qiáng)度折減法，利用有限元方法，對其穩(wěn)定性與治理方案進(jìn)行研究，得到了有益的結(jié)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(jìn)行分析，并得到了應(yīng)急搶險(xiǎn)的關(guān)鍵技術(shù)；邱錦安等人[4]對廣州從化地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害問題及其影響因素進(jìn)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(zhì)災(zāi)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(gòu)模型和SRM法，利用數(shù)值模擬軟件，對多種工況進(jìn)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(zhì)建模軟件，對特高陡巖質(zhì)邊坡進(jìn)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(cè)臨崖，右側(cè)山勢高陡，改造提升十分困難。在改擴(kuò)建工程施工圖階段，考慮到老路右側(cè)高邊坡歷經(jīng)多年通行考驗(yàn)，未現(xiàn)安全隱患，宜減少擾動，并提出了左側(cè)加寬的方案，通過擋墻拼寬提升路容環(huán)境和安全運(yùn)行條件。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

受極端天氣（暴雨）影響，某邊坡臨崖公路K7+100右側(cè)山體出現(xiàn)崩塌，其為一種受反傾結(jié)構(gòu)面控制的切層破壞，屬于不可預(yù)見的自然地質(zhì)災(zāi)害，且崩塌體范圍不在這次改建工程的紅線范圍之內(nèi)，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(zhì)條件分析，K7+100 高邊坡崩塌后，最危險(xiǎn)的不良地質(zhì)體已解除殘余危石適當(dāng)清理后，趨于基本穩(wěn)定。但K7+055～K7+140 路段右側(cè)高邊坡依然存在安全風(fēng)險(xiǎn)，建議國土部門另行開展地質(zhì)災(zāi)害隱患評估，并根據(jù)實(shí)際需要實(shí)施專項(xiàng)治理。

1.2 邊坡區(qū)域構(gòu)造

1.2.1 邊坡區(qū)域構(gòu)造

K7+040～K7+150 路段左側(cè)臨崖，右側(cè)山勢高陡，區(qū)內(nèi)分布層狀石灰?guī)r，夾板狀炭質(zhì)灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖，地層層理產(chǎn)狀：292°∠78°，與邊坡產(chǎn)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(cè)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(zhì)情況

經(jīng)過設(shè)計(jì)人員的現(xiàn)場踏勘，對其地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)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(zhì)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(fēng)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(shí)際地質(zhì)情況如圖2 所示。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪，判定為崩塌類型的地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)地層、構(gòu)造的產(chǎn)狀和邊坡現(xiàn)狀，進(jìn)行地質(zhì)分析。主要地質(zhì)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(diào)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(fēng)險(xiǎn)。另一組近垂直節(jié)理面2 將地層切割后，易形成崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。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(fēng)險(xiǎn)。

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(diào)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(fēng)險(xiǎn)，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(fēng)險(xiǎn)，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(fēng)險(xiǎn)，如圖7 所示。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪確定的地層、構(gòu)造的產(chǎn)狀和邊坡現(xiàn)狀坡線，楔形體建模如圖8 所示。

2 災(zāi)害處治方案研究

由于現(xiàn)狀已經(jīng)發(fā)生坍塌，在坍塌點(diǎn)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(jīng)地質(zhì)現(xiàn)場調(diào)查，查相關(guān)規(guī)范參數(shù)范圍并經(jīng)穩(wěn)定性反算確定巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)兩組值。

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

單根錨索錯固力設(shè)計(jì)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(jìn)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(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，并采用短錨桿進(jìn)行局部加固，具體見圖8。

3 處治方案應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 錨桿加固

項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)長度不應(yīng)小于50 cm。

錨桿施工主要包括施工準(zhǔn)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(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術(shù)關(guān)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(shí)。

3.2 SNS 主動柔性防護(hù)網(wǎng)

主動防護(hù)系統(tǒng)安裝流程如下：清坡→放線→復(fù)核→鉆孔→清孔→安裝鋼繩錨桿→灌注→安裝縱橫向支撐繩→驗(yàn)收→縫合→掛網(wǎng)→張拉。

防護(hù)設(shè)計(jì)推薦采用GPS 型主動柔性防護(hù)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(gòu)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(hù)系統(tǒng)應(yīng)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(hù)網(wǎng)所有配件均應(yīng)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(jìn)行分析。加固前后邊坡計(jì)算參數(shù)見表4、表5。楔形體簡圖見圖9。

5 結(jié)語

本文針對臨崖邊坡的特殊性，對其災(zāi)害處治方案研究進(jìn)行研究，提出了刷坡方案，總結(jié)了邊坡的構(gòu)造以及地質(zhì)情況，分析了發(fā)生災(zāi)害的原因；利用理正巖土軟件對處治前后邊坡的安全性進(jìn)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。