丘陵地區(qū)凝灰質(zhì)砂巖邊坡崩塌災(zāi)害分析與治理

申 瓊，劉偉平

(1．四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，四川 都江堰 611830;2．南昌大學(xué) 建筑工程學(xué)院，江西 南昌 330031)

丘陵地區(qū)凝灰質(zhì)砂巖邊坡崩塌災(zāi)害分析與治理

申 瓊1，劉偉平2

(1．四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，四川 都江堰 611830;2．南昌大學(xué) 建筑工程學(xué)院，江西 南昌 330031)

結(jié)合江西省上猶縣縣城東緣邊坡工程實(shí)例，根據(jù)崩塌邊坡的地質(zhì)特征，分析了邊坡的崩塌機(jī)理。采用極限平衡法優(yōu)化出合理的錨桿錨固力，提出了“錨桿+格構(gòu)梁+掛網(wǎng)噴混凝土+排水溝”的綜合加固治理方案。該方案實(shí)施后減少了地表水對坡面的沖刷及下滲，增強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性，加固效果良好。可為同類邊坡加固設(shè)計(jì)提供借鑒。

邊坡 崩塌 格構(gòu)梁 錨桿

崩塌是危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。崩塌治理工程措施較多，每種工程措施都有其相應(yīng)適用性。目前，對于各類邊坡的災(zāi)害分析及其治理設(shè)計(jì)也有一些相關(guān)研究［1］，但是各個(gè)工程都有其不同的特征。本文對江西省上猶縣縣城東緣凝灰質(zhì)砂巖邊坡的崩塌災(zāi)害進(jìn)行了分析，提出了“錨桿+格構(gòu)梁 +掛網(wǎng)噴混凝土+排水溝”的綜合加固方案，以期探討治理效果，為同類邊坡治理提供參考。

1 崩塌區(qū)工程地質(zhì)概況

江西省上猶縣縣城屬丘陵地貌，邊坡出露地層為寒武系凝灰質(zhì)砂巖，坡面為巖石，第四系殘坡積粉質(zhì)黏土0～2 m，主要分布于坡頂平臺及坡腳，坡面少量可見。寒武系凝灰質(zhì)砂巖薄 ～中厚層狀，上部為強(qiáng)風(fēng)化帶，褐黃色，厚0.5～1.0 m，節(jié)理發(fā)育，巖塊易碎，分布于邊坡面表層;下部為中風(fēng)化帶，淺灰色～灰色，厚度＞10 m，結(jié)構(gòu)致密，較堅(jiān)硬，該層為邊坡的主要巖層。邊坡坡度53°，最大坡高約44 m，邊坡面積約7 010 m2。邊坡頂部較平坦，上部及其頂部植被較豐富。

2 崩塌原因及分析

區(qū)內(nèi)崩塌主要因巖石節(jié)理發(fā)育且進(jìn)一步受風(fēng)化作用，節(jié)理面黏聚力及摩阻力減弱，加上雨季雨水沿裂隙節(jié)理縫隙侵入結(jié)構(gòu)面，大大降低了其抗滑力，破壞了原來的平衡條件。當(dāng)抗滑力小于下滑推力時(shí)，巖體受自重而塌落。邊坡主體由強(qiáng)風(fēng)化至弱風(fēng)化淺變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖組成。邊坡坡角較大，發(fā)育四組節(jié)理及一組層理，節(jié)理結(jié)構(gòu)面與邊坡斜交或大角度相交，結(jié)構(gòu)面傾角較大，節(jié)理之間相互交割，坡面巖體被切割成不規(guī)則菱形及楔形體。該段邊坡整體失穩(wěn)的可能性小，但局部發(fā)生側(cè)向崩塌及掉塊的可能性大，頂部松軟部分滑塌可能性大。其變形破壞模式為側(cè)向傾倒式崩塌、掉塊及頂部強(qiáng)風(fēng)化巖體、第四系土體失穩(wěn)塌落。

3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算與分析

該邊坡工程安全等級確定為一級。據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，治理后安全系數(shù)應(yīng)達(dá)到:暴雨工況下1.15;天然工況下1.35。結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及邊坡支護(hù)參數(shù)建議值見表1。

表1 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及邊坡支護(hù)參數(shù)建議值

根據(jù)極限平衡法［2］對邊坡的錨固參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 錨固參數(shù)建議值

4 邊坡治理方案

根據(jù)實(shí)際情況，采用綜合措施對該邊坡進(jìn)行治理:地表設(shè)置截排水系統(tǒng)，減少地表水對坡面的沖刷及下滲;對坡面進(jìn)行防護(hù)，以防止邊坡表層松散塊體掉落及地表水對巖塊的沖刷;采用加固措施，提高邊穩(wěn)的穩(wěn)定性。具體治理方案:錨桿+格構(gòu)梁+掛網(wǎng)噴混凝土+排水溝，見圖1。

圖1 治理方案剖面(單位:mm)

4.1 坡面整形

為了防止邊坡表層松散塊體掉落，在打錨桿和掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)坡前，清除邊坡表面風(fēng)化、松動(dòng)破碎的巖石，清理厚度根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。在標(biāo)高167 m處設(shè)立一級馬道，寬為2 m。在清除過程中，應(yīng)按自上而下的工序進(jìn)行，杜絕在清除過程中誘發(fā)危巖崩落災(zāi)害。在清除前應(yīng)做好安全防護(hù)工作，設(shè)專人負(fù)責(zé)。

4.2 錨桿加固

對邊坡治理區(qū)采用錨桿加固。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，結(jié)合坡形、坡高，最下一排位于標(biāo)高148.0 m處，最上排位于標(biāo)高188.0 m處，錨桿最大排數(shù)為21排。錨桿水平間距均為2.0 m，垂向間距均為2.0 m，錨桿長度根據(jù)高程進(jìn)行調(diào)整，最大長度為12 m，最小長度為5 m，入射角度為10°。錨桿在不同的區(qū)域配置不同直徑的HRB335螺紋鋼筋，注漿材料采用M30純水泥漿，42.5級普通硅酸鹽水泥配制，水灰比0.45～0.55，酌情加入水泥用量5% ～10%的膨脹劑。

4.3 格構(gòu)梁加固

在邊坡設(shè)置的格構(gòu)梁，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，2.0 m×2.0 m方形布置。縱梁的截面尺寸為300 mm×400 mm，橫梁的截面尺寸為300 mm×300 mm。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C25。格構(gòu)梁每30 m設(shè)一道伸縮縫，縫寬20 mm，木質(zhì)瀝青填塞。當(dāng)噴射混凝土網(wǎng)筋穿過梁時(shí)，網(wǎng)筋應(yīng)由梁底筋上面穿過。

4.4 掛網(wǎng)噴混凝土護(hù)坡

網(wǎng)片采用φ6.5鋼筋(Ⅰ級圓鋼)，間距為200 mm×200 mm，網(wǎng)片外側(cè)設(shè)置水平及垂直交叉φ18加強(qiáng)鋼筋(Ⅱ級螺紋鋼)。φ6.5鋼筋網(wǎng)片采用扎絲綁扎或點(diǎn)焊連接，φ18加強(qiáng)鋼筋與錨桿采用φ22Ⅱ級螺紋鋼筋幫焊連接。相鄰鋼筋網(wǎng)片搭接長度不小于300 mm。工程選用的水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。噴混凝土面層采用C20混凝土，厚度100 mm，面層沿邊坡縱向每隔30 m設(shè)置一條變形縫，縫寬20 mm，木質(zhì)瀝青填塞。混凝土配合比為水∶水泥∶中砂∶細(xì)石=0.5∶1.0∶2.0∶2.5，早強(qiáng)劑摻量為水泥用量的2% ～5%。砂采用中粗砂，細(xì)石粒徑宜為5～10 mm，干混合料隨拌隨用。

4.5 地表截水溝與排水溝設(shè)置

山坡北面布置截水溝，盡量截住或減少外來水流入崩塌體內(nèi)，減少雨水沿崩塌裂隙下滲，以利于崩塌體的穩(wěn)定，同時(shí)在坡腳修建排水溝。根據(jù)邊坡特征和地形地貌，修建一條單向永久性矩形截水溝，在坡腳處修建排水溝。截水溝長約56 m，排水溝長約202 m。截水溝過水?dāng)嗝鏋榫匦危吲c寬均為0.5 m，底板和側(cè)壁采用漿砌片石砌筑，厚度250 mm;截水溝頂面50 mm厚用1∶2水泥砂漿抹平。考慮到使用方便和安全，排水溝設(shè)計(jì)為地表式，采用噴射混凝土與漿砌片石側(cè)壁形成的倒梯形斷面，高為0.8 m，底寬為1 m。每隔15～20 m設(shè)置一道變形縫，轉(zhuǎn)折處設(shè)寬20 mm的變形縫，瀝青麻絲止水。漿砌片石強(qiáng)度MU30，水泥砂漿強(qiáng)度M7.5。

5 結(jié)語

1)巖石邊坡中節(jié)理發(fā)育，導(dǎo)致巖石被切割成菱形或楔形體，同時(shí)由于地表水的滲入破壞了山體的平衡，引發(fā)多次崩塌。應(yīng)加強(qiáng)邊坡雨水排泄工作。

2)通過對邊坡采取“錨桿+格構(gòu)梁+掛網(wǎng)噴混凝土+排水溝”的加固措施，減少了地表水對坡面的沖刷及下滲，增強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性，加固效果良好。

［1］徐開祥，黃學(xué)斌，付小林，等．滑坡及危巖(崩塌)防治工程措施選擇與工程設(shè)置［J］．中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005，16(4):130-134．

［2］工程地質(zhì)手冊編委會(huì)．工程地質(zhì)手冊［M］．4版．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007．

U213．1+58

B

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．26

1003-1995(2013)09-0084-02

(責(zé)任審編 葛全紅)