關(guān)于巖土工程設(shè)計(jì)及治理的具體分析

何輝

摘要：勘察結(jié)束后施工之前進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作是巖土工程設(shè)計(jì)，也是保證施工順利進(jìn)行和建設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。巖土工程設(shè)計(jì)的依據(jù)是結(jié)合甲方對(duì)施工的要求和地質(zhì)的勘察情況，而對(duì)地質(zhì)情況勘察是進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其目的是為以后的施工提供地質(zhì)參數(shù)。文章對(duì)巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出了易產(chǎn)生崩塌的原因，并對(duì)其治理情況舉出實(shí)例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：巖土工程；工程設(shè)計(jì)；土質(zhì)勘察；地質(zhì)參數(shù)；巖石結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P641 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0298-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.151

1 巖石易產(chǎn)生崩塌的原因及巖石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

巖石存在的形式是多種多樣的，有時(shí)長(zhǎng)，有時(shí)窄，還會(huì)變稀疏，這就是巖石區(qū)別于別的裂隙性的特點(diǎn)，裂隙也以不同的形態(tài)存在，或粗糙或光滑、或彎曲或平直、或填充或空等。裂隙形成的原因也有很多，原生節(jié)理可能是巖漿凝固收縮形成，構(gòu)造節(jié)理是有的構(gòu)造應(yīng)力形成的，層理是有的沉淀斷斷續(xù)續(xù)形成的，片理可能是變質(zhì)作用形成的等，在巖石中形成了多樣復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。巖土工程勘測(cè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是搞清楚裂隙系統(tǒng)的產(chǎn)狀、分布和參數(shù)。

1.2 巖石易產(chǎn)生崩塌的原因

巖土產(chǎn)生崩塌的原因有多方面的，比如地貌方面，在坡度不小于55°還有高度不小于28m以上的陡峭斜坡，這樣的坡面多不平整易發(fā)生崩塌；巖性條件方面，在巖體上出現(xiàn)節(jié)理裂隙發(fā)育就可能會(huì)發(fā)生崩塌；構(gòu)造方面，當(dāng)巖層發(fā)育有多組節(jié)理且有一組節(jié)理傾向山坡及傾角大于25°小于65°時(shí)，或節(jié)理面呈弧形彎曲的光滑面或上坡上方不遠(yuǎn)有斷層破碎帶存在時(shí)，或兩組與山坡走向斜角的節(jié)理組成傾向坡腳的楔形體時(shí)，或變質(zhì)巖中片理片麻構(gòu)造發(fā)育的地段，風(fēng)化后形成弱結(jié)構(gòu)面等情況都易導(dǎo)致崩塌情況。還有就是晝夜溫差、季節(jié)變化，促使巖石風(fēng)化；強(qiáng)烈地震及人類工程活動(dòng)中的爆破、邊坡開挖過高過陡，破壞山體平衡都會(huì)導(dǎo)致崩塌發(fā)生。

2 巖土工程設(shè)計(jì)治理的現(xiàn)狀

巖土勘察設(shè)計(jì)的發(fā)展是在基礎(chǔ)工程建設(shè)發(fā)展基礎(chǔ)上推進(jìn)的，相應(yīng)的在市場(chǎng)上巖土工程設(shè)計(jì)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力就增大了。我國(guó)目前巖土工程設(shè)計(jì)后治理過程中，巖土土體的強(qiáng)度、沉淀和形變等會(huì)隨著不確定因素的出現(xiàn)而發(fā)生改變，從而影響設(shè)施的穩(wěn)定性，具體施工中專門的設(shè)計(jì)人員回到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控并對(duì)出現(xiàn)的問題結(jié)合勘測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)做出應(yīng)對(duì)。

對(duì)巖石崩塌情況一般采取的措施有消減水災(zāi)和加強(qiáng)邊坡的修筑兩種。消減水災(zāi)主要就是降低孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，防止巖體的溶蝕分解，減少或者消除水的沖刷，防止滑坡引起的崩塌。排除地下水要根據(jù)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件來進(jìn)行，常用的方法有垂直孔排水、水平鉆孔疏干、豎井抽水等。加強(qiáng)邊坡修筑的方法是針對(duì)巖石山體崩塌的應(yīng)對(duì)措施，是使用一定工程技術(shù)通過改變邊坡巖體的力學(xué)強(qiáng)度來提高巖體抗滑能力。常用的方式有削坡減載、邊坡人工加固及預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索。

削坡減載法是通過降低坡的高度或者放緩坡的角度來改變邊坡穩(wěn)定性，其中削坡盡量削減的是不穩(wěn)定巖體的高度，留住防滑巖體。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-94），山體平面破壞多發(fā)生于巖體邊坡的主要結(jié)構(gòu)面逐漸趨向平行于坡面，結(jié)構(gòu)面傾角位于坡角和其內(nèi)摩擦角之間時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)可按如下公式計(jì)算：

式中：

γ∞——為水的重度，kN/m3

γ——為巖體的重度，kN/m3

α——為坡角，（°）

β——為結(jié)構(gòu)面傾角，（°）

φ——為結(jié)構(gòu)面摩擦角，（°）

W——為滑體所受的重力，kN

預(yù)應(yīng)力錨桿和錨索法主要適用于對(duì)有裂隙或者軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡進(jìn)行加固。

根據(jù)GB 50086-2012規(guī)定，錨桿的軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算和對(duì)其設(shè)計(jì)值計(jì)算可按以下公式計(jì)算：

式中：

Nak——為錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN

Na——為錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值，kN

Htk——為錨桿水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN

α——為錨桿傾角，取15°

根據(jù)GB 50086-2001規(guī)定，錨桿錨固段長(zhǎng)度按以下兩式計(jì)算：

式中：

Nak——為錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN

La——錨桿錨固段長(zhǎng)度

d——錨桿桿體直徑

D——錨桿錨固體直徑

Nak——錨固體與地層粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa

k——安全系數(shù)，取2.0

qSs——為鋼筋與漿體之間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa

qSR——為漿體與巖體間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa

邊坡人工加固法是利用修筑護(hù)墻、擋土墻、鋼筋樁等來預(yù)防巖體的崩塌。

3 巖土工程設(shè)計(jì)及治理的具體實(shí)例分析

文章以安徽省蕪湖市的大官山為例對(duì)巖土工程設(shè)計(jì)及治理進(jìn)行詳細(xì)的分析。大官山位于市中心居民密集地帶，掩體崩塌主要是雨季時(shí)發(fā)生。山體因各種因素形成近似直立的峭壁，東側(cè)坡高27～30m，巖體邊坡值1∶0.11，綜合考慮大官山的實(shí)際地形、地層巖性、巖土結(jié)構(gòu)等，治理方案決定采用削坡減載、錨桿錨索、噴射混凝土支護(hù)、山頂排水體系優(yōu)化、攔石墻攔截等方案進(jìn)行綜合性的治理措施。

參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）并結(jié)合地方特點(diǎn)與地質(zhì)情況，對(duì)巖體及結(jié)構(gòu)面具有代表性的災(zāi)害體的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，見表1：

為了避免雨季來臨大官山發(fā)生崩塌情況造成人員傷亡等情況，對(duì)大官山坡體坡面進(jìn)行修整處理。大官山東側(cè)的兩組裂隙走向、陡坡走向以及傾角近似一致，如圖1。通過式（1）～（5）計(jì)算出大官山穩(wěn)定系數(shù)Fs<1.0，而規(guī)范建議是Fs=1.0～1.15，所以削坡減載是必要的。

3.2 錨固注漿

錨桿設(shè)計(jì)的主要目的就是對(duì)大官山山體進(jìn)行削載后形成的坡面節(jié)理裂隙進(jìn)行加固。本工程要求鋼筋與漿體之間的粘結(jié)強(qiáng)度值為2.0MPa，漿體與巖體之間的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取0.3MPa。通過式（6）～（8）計(jì)算得出錨桿各項(xiàng)參數(shù)值，見表2：

錨桿長(zhǎng)8m，錨孔直徑100mm，M30水泥砂漿灌漿，水灰比為0.4，灌漿直徑應(yīng)小于2.5mm，錨桿對(duì)中支架設(shè)立為每隔2.0m，注漿時(shí)的壓力應(yīng)控制在0.6MPa左右。

3.3 噴射混凝土支護(hù)

噴射混凝土的厚度在50cm左右，由于巖體邊坡平整性不好，將噴射厚度調(diào)整為8cm，噴射使用的水泥比例1∶2∶2，采用干式噴射工藝，噴頭水壓應(yīng)大于0.15MPa，可以加入適當(dāng)速凝劑加速凝結(jié)，噴射由下至上進(jìn)行，噴射距離保持在0.8m左右即可。

3.4 山頂排水優(yōu)化

根據(jù)歷年降雨量情況，對(duì)山頂排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在距離山頂1.0m處砌筑30m×30m斷面的明溝，排水管采用長(zhǎng)1m傾角5°的進(jìn)行排水。

3.5 攔石墻攔截

根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況勘察以及山體巖石風(fēng)化情況，攔石墻設(shè)計(jì)為高0.8m，寬24m。在山體與住戶之間形成屏障，防止掉落險(xiǎn)石發(fā)生事故。

4 結(jié)語

巖土工程設(shè)計(jì)是建設(shè)中最基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)，工作開展要有規(guī)范性和科學(xué)性。巖土工程設(shè)計(jì)方案的好壞直接關(guān)系著治理效果，結(jié)合區(qū)域的地質(zhì)情況對(duì)周圍的山體進(jìn)行勘察，通過削坡減載、邊坡人工加固、預(yù)錨桿注漿、噴射支護(hù)等方面對(duì)山體的危害進(jìn)行治理，不僅能夠保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)也有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸有軍.關(guān)于巖土工程設(shè)計(jì)及治理的具體分析[J].赤子：上中旬，2014，（13）：318.

[2] 郭殿學(xué).巖土工程中邊坡治理的巖土錨固技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（36）.

[3] 胡福泉.淺議巖土工程設(shè)計(jì)及治理[J].鄉(xiāng)村科技，2014，（22）.

[4] 李瑋.巖腳寨山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防及治理初步設(shè)計(jì)[A].建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)[C].2014.

[5] 張子豪.關(guān)于巖土工程施工中錨固技術(shù)的深入研究[J].工程技術(shù)：全文版，2017，（2）：118.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）