德江縣大興崩塌組合治理方案與工程施工

摘要：德江縣合興鎮大興社區后緣存在風化嚴重陡峭邊坡，歷史上曾發生過多次零星崩塌或掉塊，嚴重威脅社區人員財產安全。該區域在長期降水和人類活動的影響下，已形成地質災害隱患。對此本文提出“危巖削方工程+坡面清理工程+GPS型主動防護網系統+坡面綠化”的組合治理方案，對工程削方，坡面清理，主動防護網，GPS主動防護網等施工方法進行設計。按照設計方案施工，坡體得到有效加固，達到治理目的。

關鍵詞：崩塌；組合治理；邊坡加固

引言

崩塌是指陡峻斜坡上的危巖體在重力作用下脫離母體的崩落現象，是高山峽谷地區普遍發育的地質災害之一。由于卸荷作用，應力重新分布后在邊坡卸荷區內形成張拉裂縫，并與其他裂隙和結構面組合，逐步貫通形成危巖體，在地震或爆破震動、降水等外力觸發作用下，導致危巖體突然脫離母體，翻滾、墜落下來，散堆于坡腳[1～5]。

德江縣合興鎮大興崩塌，歷史上曾發生過多次零星崩塌或掉塊；目前，該崩塌上發育有5個較大的危巖單體和2個破碎帶，崩塌正下方為合興街道下街組，一旦該崩塌再次發生崩塌或掉塊，將嚴重威脅下方合興街道居民的生命財產安全。治理前，該坡頂道路圍墻已產生變形裂縫，部分區段已發生垮落。崩滑體直接威脅合興街道下街組居民14戶75人及20間房屋，地質災害的危險性和危害程度大。崩塌隱患體及威脅對象見圖1。

針對上述實際情況，結合“突出重點、因害設防”的原則，在目前未出現整體失穩破壞的情形下，可在變形嚴重的重點部位實施削方、支撐、錨固等工程，再輔以排水、護坡等治理措施。”

1.工程概況

1.1工程地質條件

工程場地位于貴州省銅仁市德江縣合興鎮大興社區，中心地理坐標為：東經108°59′03″～108°59′06″，北緯27°41′33″～27°41′36″。區內前緣有德江縣至思南縣的省道通過，交通便利。

治理區工程地質剖面如圖2所示，地層自上而下分述如下。

1.1.1第四系殘破積層（Qel+dl）：淺黃色、黃褐色巖性及黃土狀含碎石粉質黏土，土質疏松，厚度0.3m～1m。

1.1.2奧陶系下統桐梓—紅花元組（O1t-h）：巖性組合為灰色，深灰色中厚—塊狀生物碎屑灰巖。豎向節理發育，多以層裝形式出露，風化程度高。

1.2規模及范圍

合興崩塌（危巖帶）本次治理范圍內有合興鎮大興社區下街組白果樹崩塌和合興鎮大興社區下街組老加油站崩塌2個地質災害隱患點。白果樹崩塌長約165m，主崩方向340°，坡度約75°以上，受節理裂隙切割及風化作用，在陡崖坡面發育有2個危巖單體及1個破碎帶，危巖總體積約2750m3，規模均屬小型。

2.崩塌成因分析

結合現場勘查分析，治理區內第四系殘破積層以披蓋形式覆蓋在奧陶系灰巖之上。下部灰巖坡度陡傾，傾斜面巖灰巖頂部有下滑趨勢，如遇到下雨工況，由于雨水的作用，土巖結合面有效應力減小，加上沿坡面向下的滲透力作用，頂面黃土下滑可能性更大。下部石灰巖節理裂隙發育，受到地表水溶蝕作用以及植物根系劈裂等風化條件的強烈作用坡面的灰巖較為破碎。治理區零星發生過崩塌現象，崩塌體后緣為拉張應力狀體，降雨時，雨水沿裂縫下滲，長期反復作用，使得裂縫貫通；經現場測量，崩塌縫寬在10cm～40cm之間。暴雨期間，會在崩塌體后緣形成動靜水壓力，在拉張應力和水壓力的共同作用下，裂縫不斷損傷，當損失到達臨界點必然發生崩塌事件[6、7]。

3.治理方案

根據目前危巖帶的變形特征，對WY1-WY5危巖單體可采用支撐、錨固或削方對其進行治理；由于WY1和WY2危巖單體下部已經懸空，且懸空高度過大，不建議采用下部支撐，且WY1-WY5危巖單體巖體較破碎，亦不建議采用錨固工程對其治理，故采用削方工程對WY1-WY5危巖單體進行治理方案為宜。1#破碎帶和2#破碎帶的表層巖體均較破碎，多形成松動塊體，對該破碎帶可采用表層松動塊體清除后，掛主動防護網進行治理（圖3）。

故本崩塌治理方案為“危巖削方工程+坡面清理工程+ GPS型主動防護網系統+坡面綠化”。

4.治理工程設計

該區地震動反應譜特征周期為0.35S，動峰值加速度0.05g，相應地震基本烈度為Ⅵ度，危巖體穩定性計算及支護設計不考慮地震作用，危巖體穩定性計算主要采用以下兩種工況：工況1，自重；工況2，自重+裂隙水壓力（考慮降雨）。計算時不考慮暴雨時巖體自重的增加，只考慮暴雨時結構面抗剪強度指標的降低。

結構面力學參數結合規范確定：危巖體重度γ=25.87（kN/m3），天然單軸抗壓強度標準值為13.66MPa，彈性模量標準值為1.19×104MPa，泊松比標準值為0.34，抗拉強度標準值0.83MPa，巖體抗剪強度標準值C=1.36MPa，φ=24.85°。

一是墜落式計算時，根據巖石抗拉強度標準值乘以0.2的折減系數確定，即天然抗拉強度標準值為3.6MPa×0.2= 0.72MPa，飽和抗拉強度標準值為2.88MPa×0.2=0.576MPa；巖體內聚力C根據巖石抗剪強度標準值乘以0.3的系數確定，即5×0.1=0.5MPa；

二是滑移式計算時，根據天然狀態下危巖結構面抗剪強度參數：內聚力標準體C=25kPa，內摩擦角標準值φ=12°；當在暴雨時由于水體滲入到結構面內，造成結構面抗剪強度及充填的粉質黏土的強度降低，故暴雨狀態下危巖結構面抗剪強度參數：內聚力標準體C=20kPa，內摩擦角標準值φ=12°；

三是對于危巖體內部或后緣發育陡傾裂隙的危巖體，結構面類型屬于硬性結構面，其抗剪強度參數范圍值可查規范：內聚力C=50kPa，內摩擦角標準值φ=18°。

4.1削方工程設計

治理削方工程主要針對WY1、WY2危巖單體。主要對WY1、WY2危巖單體懸空部分進行削方。

4.1.1削方方法嚴格按照“從上至下、由外到內、層層剝離”的方法進行。

4.1.2采用人工削方，在條件允許的情況下可借以機械輔助削方，如巖石預裂機、風鎬機等輔助機械，嚴禁采用爆破等方法。

4.1.3單次削方快體體積不宜超過0.3m3，建議單次削方塊體尺寸為0.3m×0.3m×0.5m（長×寬×高），從危巖體上削方剝離下的碎塊應運走。

危巖體削方量約102.0m3，其中WY1削方量約4.0m3，WY2削方量約6.0m3，WY3削方量約6.0m3，WY4削方量約1.5m3，WY5削方量約4.5m3；1#破碎帶坡面表層松動塊體方量為30.0m3，2#破碎帶坡面表層松動塊體方量為50.0m3。

4.2坡面清理工程

坡面清理工程主要針對1#破碎帶和2#破碎帶，對1#破碎帶和2#破碎帶坡面上的危石及松動塊體等進行清除，坡面清理清除坡面上塊體>0.3m3的松動塊體。

4.2.1采用人工削方，借以機械輔助削方，如巖石預裂機、風鎬機等輔助機械，嚴禁采用爆破等方法。

4.2.2清理順序采用由坡頂向坡腳方向進行，清除危巖體的轉運可采用梭槽、吊斗或人工膠輪車通過臨時施工便道轉運至下方村公路內側，再用卡車運往周邊宜擺放處合理堆放，以免產生二次災害。

4.2.3清危前，危巖下部后方搭設安全防護措施，采用單項外腳手架，并采用鋼纜及錨桿等進行固定，腳手架間采用竹跳板進行攔擋，竹跳板高度不小于3m，防止細小塊體墜落滾至居民區，危巖清除時應作好坡腳及周圍的安全防護工作，并設專人負責。

4.3主動防護網工程

根據區內危巖特點及崩落巖塊大小，本次設計主動防護網采用GPS型。考慮到綠化要求，防護網采用綠色裹塑環保網及格柵網，坡頂外沿1m，防護網面積共3413.66m2；防護網錨桿采用Φ25錨桿，同時根據GPS型防護網的構造要求，錨桿抗拔力不小于50kN，錨桿設計長度3m（含彎頭0.3m），間距按GPS型防護網要求取3m。（圖4）

主動防護網系統采用：縱橫交錯的Φ25與3m×3m正方形模式（邊沿局部根據需要調整）布置的錨桿相聯結并進行預張拉，每張環保網與四周支撐繩間用縫合繩縫合聯結并拉緊，該預張拉工藝能使系統對坡面施以一定的法向預緊壓力，從而提高表層巖土體的穩定性，盡可能地阻止崩塌落石的發生，并將小部分落石限制在一定的空間內運動，以阻止小尺寸巖塊的崩落或限制局部巖土體的破壞。根據GPS系統定型產品的工作壽命設計標準，按一般野外環境下50年的防腐工作壽命設計。（圖5）

4.4坡面綠化工程

本崩塌治理工程坡面綠化部分為葛藤或者油麻藤等攀爬植物，坡面綠化面積為2314.00m2。

5.施工要求

5.1削方工程及坡面清理工程

5.1.1施工順序嚴格按照逆作法施工，按設計從上到下施工。

5.1.2施工人員做好安全保障措施，系好安全帶，派專人監視施工動態。

5.1.3清除方式：原則上采用人工削方，在條件允許的情況下可借以機械輔助削方，如巖石預裂機、風鎬機等輔助機械，嚴禁采用松動爆破等方法；單次削方塊體體積不宜超過0.3m3，建議單次削方塊體尺寸為0.5m×0.5m×1.0m（長×寬×高）。

5.1.4危巖體的轉運：對于塊體體積較小部分，一般<0.1m3，采用梭槽轉運，塊體體積較大部分，采用吊斗轉運。

5.2 GPS主動防護網施工

5.2.1確定區域，一般跨越潛在破壞區2.5m。

5.2.2清除坡面防護區域內威脅施工安全的浮土及浮石，對不利于施工安裝和影響系統安裝后正常功能發揮的局部地形（局部堆積體和凸起體等），進行適當修整。

5.2.3放線測量，確定錨桿孔位（根據地形條件，孔間距可有0.3m的調整量）。在孔間距允許的調整量范圍內，盡可能在天然低凹處選定錨桿孔位。

5.2.4注漿并插入錨桿。應采用強度等級不低于M20的水泥砂漿，宜采用灰砂比1∶1～1∶2、水灰比0.45～0.50的水泥砂漿或水灰比0.45～0.50的純水泥漿，水泥宜用強度等級不低于32.5MPa的普通硅酸鹽水泥，優先選用粒徑不大于2.5mm的中細砂。確保漿液飽滿，在進行下一道工序前，注漿體養護不少于3天。

6.治理效果

從后期觀察效果來看，德江縣合興鎮大興崩塌經過“危巖削方工程+坡面清理工程+GPS型主動防護網系統+坡面綠化”組合方案治理后趨于穩定，危巖體得到清理，坡面得到加固，其變形在安全允許范圍內，達到了預期的治理效果。

參考文獻：

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