吳柳霖

（重慶蜀通巖土工程有限公司 重慶 401147）

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

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(guó)內(nèi)外危巖崩塌治理方法的基礎(chǔ)上，以四川省南江縣楊家灣崩塌為例，根據(jù)危巖體基座特征、卸荷帶特征以及穩(wěn)定性計(jì)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(jié)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(lái)，由于氣候急劇變化以及全球進(jìn)入地殼活動(dòng)頻繁期，世界范圍內(nèi)的降雨量日漸增多，局部地區(qū)出現(xiàn)極端性氣候的情況時(shí)有發(fā)生，這些重大因素的變化，都很容易造成局地自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害。我國(guó)疆域遼闊，孕育地質(zhì)災(zāi)害的自然地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜多變，加上人類的不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的擴(kuò)大，地表結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。目前已查明我國(guó)發(fā)育有較大的崩塌3000多處。[1]“5.12”汶川地震133個(gè)受災(zāi)縣區(qū)誘發(fā)山體崩塌5510處，災(zāi)害深重。例如北川縣亂石窯崩塌掩埋北川中學(xué)分校師生約600人；青川東河口山崩塌上千萬(wàn)立方米，致死600余人[2]。

治理危巖崩塌應(yīng)該在認(rèn)識(shí)危巖崩塌形成機(jī)理和演化規(guī)律基礎(chǔ)，找準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合防治目的，才能找到有效的防治方法。就對(duì)不同結(jié)構(gòu)的巖體崩塌的形成機(jī)理與擴(kuò)展特征進(jìn)行研究與總結(jié)，并提出對(duì)崩塌防治的理論依據(jù)和基本方法[3]。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外對(duì)于整治危巖的方案措施概括起來(lái)主要有：清除、支撐、護(hù)坡、護(hù)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(duì)單體危巖W13穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析，并根據(jù)危巖穩(wěn)定性分析，提出有針對(duì)性的治理方案。

1 工程概況

楊家灣崩塌位于南江縣南江鎮(zhèn)元山村，距縣政府越6km，南江鎮(zhèn)地處東經(jīng)106°50′，北緯32°31′，東鄰趕場(chǎng)鎮(zhèn)，南靠東榆鎮(zhèn)，西與團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)相連，北與橋亭鄉(xiāng)接壤，距縣政府約200m，交通非常方便。危巖帶總長(zhǎng)約900m，現(xiàn)分布有13個(gè)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(duì)高度10～18.00m，屬中低位危巖體。其中危巖單體W13塊體規(guī)模最大：9.3m（長(zhǎng)）×21.2m（高）× 6.1m（厚）。危巖照片如圖1。

該危巖帶的存在，嚴(yán)重威脅到坡體下方的南江縣南江鎮(zhèn)元山村27戶居民98人的生命安全及威及附近農(nóng)田，危及資產(chǎn)約160萬(wàn)元。

圖1 W13危巖單體照片

2 危巖體特征及穩(wěn)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(tǒng)沙溪廟組（J2s）砂巖，基座抗風(fēng)化耐久性較好。由于灰?guī)r抗壓強(qiáng)度較高，該類危巖壓碎基座的可能性小，故發(fā)生滑移式破壞的可能性較大。

其次，由于該危巖體的砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)較破碎，在暴雨或地震中下部危巖崩塌形成凹腔或負(fù)地形后，上部巖體隨之發(fā)生脫落擴(kuò)展而形成凹巖腔，故該危巖體壓碎巖體發(fā)生墜落式可能性也較大。

2.2 危巖卸荷帶特征

通過(guò)本次踏勘及地面調(diào)查、收集利用資料等綜合確定。區(qū)內(nèi)卸荷裂隙較發(fā)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(fā)育巖體表層，深度較大，部分裂隙基本貫通整個(gè)危巖體。

2.3 危巖穩(wěn)定性計(jì)算

（1）計(jì)算工況

按《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）12.“2危巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)”推選的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算考慮現(xiàn)狀工況（工況1）、暴雨工況（工況2）和地震工況（工況3）。現(xiàn)狀工況（工況1）為勘查期間的狀態(tài)；暴雨工況（工況2）應(yīng)是強(qiáng)度重視期為50年一遇5日暴雨（q全）。巖體穩(wěn)定性計(jì)算中各種工況考慮的荷載組合符合下列規(guī)定：對(duì)工況1工況2，考慮自重，同時(shí)對(duì)滑移式危巖考慮現(xiàn)狀裂隙水壓力和暴雨時(shí)裂隙水壓力。裂隙充水高度對(duì)現(xiàn)狀裂隙的水壓力根據(jù)調(diào)查資料確定，對(duì)暴雨時(shí)裂隙水壓力根據(jù)匯水面積、裂隙蓄水能力和降雨情況確定；當(dāng)匯水面積和蓄水能力相當(dāng)時(shí)，取裂隙深度的1/2～1/3。

（2）計(jì)算參數(shù)

本次危巖體的穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)主要是依據(jù)本次勘探試驗(yàn)成果。巖石的物理力學(xué)參數(shù)以試驗(yàn)結(jié)果類比修正后確定；結(jié)構(gòu)面的參數(shù)主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面特征及充填物力學(xué)性質(zhì)，參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析選用，具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 危巖體穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表

（3）計(jì)算方法

滑移式危巖指沿軟弱面滑動(dòng)而產(chǎn)生崩塌。其計(jì)算公式如下：

得出W13危巖在工況1條件下穩(wěn)定性系數(shù)6.42，屬于穩(wěn)定狀態(tài)；在工況2條件下穩(wěn)定性系數(shù)為1.07，屬于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在工況3條件下穩(wěn)定性系數(shù)為1.25，屬于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3 危巖體治理設(shè)計(jì)

在前期的施工準(zhǔn)備過(guò)程中，經(jīng)實(shí)地監(jiān)測(cè)W13號(hào)危巖后緣裂縫在逐步加大，被動(dòng)防護(hù)效果不佳，故采用主動(dòng)防護(hù)。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?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，該危巖單體兩側(cè)基巖強(qiáng)度高，且風(fēng)化程度較弱，穩(wěn)定性好。因此針對(duì)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(jié)合的綜合治理工程措施（如圖2）。

圖2 危巖體治理剖面圖

設(shè)計(jì)計(jì)算采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013[5]）推薦的公式（8.2.1-8.2.4）進(jìn)行。

為方便施工，危巖體頂部預(yù)留1.5m，以下每隔2m捆綁綱絲繩一道，共計(jì)9道。設(shè)拉力T1=T2=…T9。危巖體在臨界破壞時(shí)，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(diǎn)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(jì)算結(jié)果如表2。

表2 危巖體治理設(shè)計(jì)計(jì)算表

根據(jù)構(gòu)造要求，巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m。取Lm=4m。兩側(cè)錨索錨入兩側(cè)穩(wěn)定基巖內(nèi)4m，錨索與錨索采用鋼絲繩進(jìn)行連接，鋼絲繩抗拉強(qiáng)度不低于1870MPa，鋼絲繩采用除銹，鍍鋅處理。單根鋼絲繩長(zhǎng)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(shí)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(jìn)行連接；同理，可以得到W13危巖共設(shè)置9道錨索7s準(zhǔn)15.2進(jìn)行捆綁錨固。

兩側(cè)錨索錨入兩側(cè)穩(wěn)定基巖內(nèi)不小于4m，錨索總長(zhǎng)為10m。錨索之間采用直徑52mm的鋼絲繩進(jìn)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(zhǎng)約20m。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程完工以后，經(jīng)過(guò)近兩年的試運(yùn)行，該治理措施發(fā)揮了巨大的作用，成功經(jīng)受住了多次超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)降雨量的考驗(yàn)。該危巖治理工程起到了保護(hù)居民區(qū)的作用，并確?；A(chǔ)設(shè)施和安置區(qū)的人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，楊家灣危巖崩塌治理的社會(huì)效益不可估量。圖3為楊家灣危巖竣工照片。

圖3 危巖體治理效果圖

通過(guò)以上分析，可以得出結(jié)論：不僅對(duì)單體危巖還是危巖帶崩塌的防治工作中，應(yīng)對(duì)形成危巖（帶）崩塌的具體條件，如巖石結(jié)構(gòu)面和各類節(jié)理裂隙面進(jìn)行充分調(diào)查研究，分析崩塌的形成機(jī)制和擴(kuò)展趨勢(shì)，再結(jié)合具體施工條件以及現(xiàn)場(chǎng)狀況來(lái)確定防治治理措施，從而達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

[1]門玉明，等.地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011，9.

[2]蔣忠信.震后山地地質(zhì)災(zāi)害治理工作設(shè)計(jì)概要[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2013，7.

[3]駱銀輝，等.崩塌的形成機(jī)理與防治方法[J].西部探礦工程，2008（12）.

[4]王亞軍，等.梁溝村大型單位危巖治理設(shè)計(jì)[J].路基工程，2013（1）.

[5《]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）.重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，2014.

P642.21

A

1004-7344（2016）15-0162-02

2016-1-28

吳柳霖（1983-），女，中級(jí)工程師，碩士，主要從事巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作。