大廟峽隧道進(jìn)出口危巖落石分析及整治設(shè)計(jì)

李文娟 莫 默

(1.貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局，貴州 貴陽(yáng) 550081； 2.中鐵二院貴陽(yáng)勘查設(shè)計(jì)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

0 引言

京廣線連接五省一市，是貫通中國(guó)南北的重要鐵路大通道，是國(guó)家鐵路南北交通大動(dòng)脈，也是中國(guó)鐵路運(yùn)輸最為繁忙的主要干線，具有極其重要的戰(zhàn)略地位。隧道洞口落石防治一直是鐵路安全防護(hù)的難題，在我國(guó)修建年代較早的個(gè)別隧道中，洞口防護(hù)措施弱，山體大面積風(fēng)化剝落，鐵路運(yùn)營(yíng)安全存在較大隱患，急需進(jìn)行綜合性的病害整治。京廣線大廟峽隧道位于廣東省英德市黎溪鎮(zhèn)(左江東岸)，隧道進(jìn)出口都存在懸掛危巖體，既有防護(hù)措施對(duì)危巖病害防護(hù)不足，極易發(fā)生危巖落石危害，威脅行車(chē)安全。

1 概述

1.1 地形地貌[1]

測(cè)段地形屬構(gòu)造侵蝕中低山地貌，由于左江深切，區(qū)內(nèi)地形陡峻，左江河床處較寬緩，呈“U”字形，局部為“V”字形谷，海拔高度80 m～200 m，相對(duì)高差50 m～120 m，自然橫坡40°～65°，局部較陡，近直立，沿左江兩岸線路附近零星分布基座階地。該區(qū)屬于珠江水系，流向北東—南西向，左江沖溝較發(fā)育，多呈北西向插入左江，雨季成為地表徑流流入左江的通道，旱季多為干溝。坡面植被覆蓋率較低，多以低矮灌木為主，陡崖處基巖裸露，無(wú)植物覆蓋，緩坡平臺(tái)現(xiàn)改造為上山道路。

1.2 地層巖性

1.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)

場(chǎng)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，本次調(diào)查未發(fā)現(xiàn)斷裂、褶皺，場(chǎng)區(qū)屬單斜構(gòu)造，巖層較平緩。根據(jù)GB 18306—2001中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖，場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)為小于0.05g，抗震設(shè)防烈度為6度，反應(yīng)譜特征周期分區(qū)為0.35 s區(qū)。

1.4 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)內(nèi)地形陡峻，地表水不發(fā)育，無(wú)常水流，水量較小，大氣降雨地表徑流條件好，地表水通過(guò)排導(dǎo)溝槽直接流入左江，下滲作用相對(duì)較弱。

場(chǎng)區(qū)基巖裸露，第四系松散堆積層分布零星，地下水類(lèi)型主要為松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水。

區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給方式以大氣降水垂直補(bǔ)給為主，局部地段以地表水補(bǔ)給為主，一般多向附近的河流和低洼地帶運(yùn)移，并以泉形式滲出，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查期間，于斜坡中部石英片巖與頁(yè)巖、粉砂巖接觸帶上可見(jiàn)點(diǎn)狀泉水出露。

2 病害情況

隧道進(jìn)口里程樁號(hào)為K2167+066，隧道進(jìn)口左側(cè)邊坡坡面與線路走向大致形成剪刀口狀，交角約為40°，左側(cè)邊坡坡面下緩上陡，上部邊坡植被稀疏，大部基巖裸露，特別是1號(hào)危巖區(qū)(見(jiàn)圖1)，為一獨(dú)立巖峰，巖峰巖面分布懸掛危巖，危巖粒徑較大，對(duì)鐵路威脅最大。隧道進(jìn)口外50 m路基左側(cè)邊坡，危巖落石危及鐵路安全。

出口里程樁號(hào)為K2167+300，隧道洞口上為清方邊坡，邊坡高達(dá)5 m～15 m，清方邊坡上為自然邊坡，坡度50°～70°，高度約20 m～30 m，自然坡上為陡巖，陡崖頂高距路肩高度約60 m～90 m，陡巖面坡度80°～90°，崖面分布較多探頭危巖，懸空深度0.5 m～3.0 m，落石區(qū)整體環(huán)境見(jiàn)圖2。危巖體節(jié)理、層面等結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，貫通性好，延伸長(zhǎng)，沿結(jié)構(gòu)面風(fēng)化頗重，局部呈碎裂狀。受節(jié)理裂隙的影響荷載自重作用下，危巖體易發(fā)生坍塌、傾倒等破壞形成落石。該區(qū)域極易發(fā)生危巖落石病害。

3 既有防護(hù)措施

隧道進(jìn)出口地形陡峻，邊坡高，危巖粒徑大，在進(jìn)口仰坡及左側(cè)邊坡30 m范圍設(shè)置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)；隧道出口天溝以下設(shè)置了護(hù)面墻、錨桿框架梁，隧道頂設(shè)置了被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等多種措施。線路雖經(jīng)整治，局部得到加強(qiáng)，但對(duì)危巖病害防護(hù)不足，危巖粒徑大，崩下的石塊可直接砸在線路上，威脅行車(chē)安全，依然存在安全隱患。

4 落石運(yùn)動(dòng)分析

利用三維激光掃描落石斷面圖，從中得到邊坡的傾斜角、高度、滾石路徑等信息，結(jié)合邊坡的植被條件，計(jì)算采用rockfall軟件輔助分析，選用滑動(dòng)、滾動(dòng)、碰撞、飛行四種運(yùn)動(dòng)形態(tài)來(lái)表示落石的運(yùn)動(dòng)[2]，選取3個(gè)代表性斷面進(jìn)行落石運(yùn)動(dòng)，以其中最具代表的斷面為例分析如下：

根據(jù)三維掃描獲得斷面數(shù)據(jù)，根據(jù)對(duì)其邊坡地質(zhì)分析，該落石屬性取值為半徑0.78 m、落石方量為1.98 m3、落石密度按照2 500 kg/m3、落石質(zhì)量為4 950 kg。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，從偏于保守的角度考慮，落石的形狀為近似圓形落石。

共進(jìn)行了100次落石模擬，根據(jù)模擬分析結(jié)果，最大彈跳高度包絡(luò)線見(jiàn)圖3，最大沖擊能量包絡(luò)線見(jiàn)圖4，最大平移速度包絡(luò)線見(jiàn)圖5，落點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖6，通過(guò)落石軟件分析可以得出，在斷面中，最大沖擊能級(jí)約3 000 kJ，最大彈跳高度約12 m，最大沖擊速度約30 m/s，存在入侵線路的可能。

5 病害整治主要工程措施

根據(jù)落石運(yùn)動(dòng)分析，結(jié)合地形地質(zhì)條件，主要采取以下措施：

1)隧道進(jìn)口外50 m路基左側(cè)邊坡設(shè)置一道4 m高被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)，長(zhǎng)120 m。

2)隧道出口頂廢棄施工便道內(nèi)側(cè)設(shè)置一道鋼筋混凝土攔石墻；攔石墻墻趾均施工便道外緣最小距離不得小于4.0 m，攔石墻長(zhǎng)78 m，墻高約10 m，上擋墻高5.0 m；攔石墻墻身采用C30混凝土立模澆筑，墻身與墻背巖體采用錨桿連接加固，錨桿采用直徑為32的HRB400鋼筋制作，錨桿鉆孔直徑為110 mm，錨固段長(zhǎng)度不小于6 m，沿墻長(zhǎng)每1.5 m設(shè)置一列，每列設(shè)計(jì)3孔，孔上下間距為1.0 m。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)京廣線既有鐵路危巖落石的情況，對(duì)危巖體進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)對(duì)危巖形成的原因進(jìn)行綜合分析，利用落石軟件評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上采取針對(duì)性的工程措施，大廟峽隧道進(jìn)出口采用局部支擋防護(hù)和增設(shè)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的措施，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保障了京廣線安全、有序運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李文娟，莫 默.京廣線大廟峽隧道進(jìn)出口仰坡危巖落石防護(hù)工程施工圖第四冊(cè)[Z].2017.

[2] 王玉鎖，楊國(guó)柱．隧道洞口段危巖落石風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010(6):33-38.