桂林市興安縣興樁路大角丘村山體危巖地質災害治理方案分析

王繁春, 鑒倩倩, 李成慶

(1.廣西壯族自治區桂林水文工程地質勘察院，廣西 桂林 541002；2.桂林航天工業學院，廣西 桂林 541004)

1 地質災害分布位置、規模、范圍

經現場實地調查確定，興安縣興樁路大角丘村山體危巖位于桂林市興安縣城至樁子道路K23+100 m至K23+250 m段西側山體陡崖上，包括2處危巖體，體積約1 969.0 m3，1處危巖帶，體積約2 900.0 m3，總體積共約4 869.0 m3。坡腳堆有堆積體，總體積約1 180 m3，其個體體積一般為0.1～2.0 m3，單體最大體積約5.0 m3。為便于描述，將2處危巖體分別命名為WY1、WY2，危巖帶命名為WYD3，各危巖體(帶)位置、規模、特征分述如表1。

表1 各危巖體(帶)基本特征表

2 工程地質條件

興安縣屬中亞熱帶季風氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。據氣象資料，多年平均氣溫18.7 ℃，極端最高氣溫為38.9 ℃，年最低氣溫-5.8 ℃。多年平均降水量1 842 mm，最大年降雨量為2 232.6 mm，雨季一般在4—8月，占全年降雨量的67.72%，在此期間常有暴雨，日最大降雨量可達228 mm，每小時降雨量最大值約120 mm。危巖區出露的地層為泥盆系上統東崗嶺組(D2d)灰巖，呈灰白色，隱晶質結構，力學強度較高，堅硬程度屬較堅硬，構造裂隙較發育，巖體較完整，巖層產狀180°∠25°。據查閱1∶20萬興安幅區域水文地質普查資料，勘查區地下水水質化學類型為HCO3—Ca型，礦化度為0.06～0.29 mg/L，pH值6.90～7.52。據現場調查，危巖區位于區域地下水位之上，故區域地下水對危巖穩定性無影響，但大氣降水對危巖的穩定性影響較大。

3 危巖形成機制及影響因素

3.1 形成機制

(1)巖體特征演異階段。危巖微地貌屬陡崖，巖體內的自重應力迫使臨空面周圍巖體發生卸荷作用，臨空周圍主應力跡線發生明顯偏轉，在其附近產生應 坡緣附近形成張力帶，巖體被拉裂，形成與坡面近于平行的拉裂面。由于卸荷作用，坡體向臨空方向回彈，使巖體原有構造陡傾裂隙進一步加深加大，形成卸荷裂隙帶。

(2)由于修建公路切坡、爆破而導致巖體內的自重應力發生變化，周圍巖體原有結構被破壞后導致失去原有的穩定性，最終形成危巖。

(3)巖體的時效變形破壞階段。卸荷裂隙的形成為其進入時效變形破壞創造了條件，受風化、振動、降水等作用，灰巖巖體被切割成分離的塊體。巖體在自重作用下向臨空方向產生進一步變形，陡傾裂隙進一步拉裂擴張，形成危巖。

(4)巖體破壞階段。危巖形成后，在降雨、振動、根劈等外動力因素作用下，極可能出現失穩破壞。

3.2 危巖影響因素

對危巖崩塌的形成因素有外部和內部因素兩類，其中，外部因素為主要影響因素，內部因素為次要因素[1]。項目區危巖的形成是人工開采、地層巖性、地質構造，地形地貌、氣候變化、溶蝕風化作用、晝夜溫差變化、降雨、植被根劈及振動等共同作用的結果。

4 危巖穩定性分析

4.1 計算參數的確定

計算參數根據廣西壯族自治區地方標準《危巖防治工程技術規范》(DB 45/T 1696—2018)所提供的方法理論來確定[2]。危巖體穩定情況的評測，根據危巖體的受力情況和可能破壞形式，通過野外勘查和室內分析確定。計算參數見表2、表3。

表2 危巖穩定性計算巖石參數一覽表

表3 危巖穩定性計算結構面參數一覽表

4.2 計算模型

WY1～WYD3危巖體(帶)屬滑塌式，滑面緩傾。危巖穩定性按巖體破碎的巖質滑坡穩定性計算，計算公式如式(1)：

(1)

后緣有陡傾裂隙時計算公式如式(2)：

(2)

式中：F為危巖體穩定性系數；W為危巖體自重，kN；V為裂隙水壓力，kN，根據不同工況按V=0.5γwhw2計算(γw為水的重度，kN/m3，hw為裂隙充水高度，m)，在暴雨時可取裂隙深度的1/3～2/3，對于危巖體后緣裂隙排水不暢的，在現狀時按時間調查取值；Q為地震力，kN，本勘查區不考慮地震力的影響；φ為結構面內摩擦角標準值，(°)；當裂隙未貫通時，取貫通段和未貫通段內摩擦角標準值按長度加權的加權平均值，未貫通段內摩擦角標準值取巖石內摩擦角標準值的0.95倍；α為滑面傾角，(°)；β為后緣裂隙與豎直方向的夾角，(°)；c為結構面黏聚力標準值，kPa；當裂隙未貫通時，取貫通段和未貫通段黏聚力標準值按長度加權的加權平均值，未貫通段黏聚力標準值取巖石黏聚力標準值的0.4倍；h為結構面上裂隙貫通段的深度，m；l為危巖體底部與滑面接觸的長度，m；U為滑面的揚水壓力，kN；H為裂隙貫通段上端到裂隙未貫通段末端的垂直距離，m。

根據以上參數及計算公式計算得出結論：WY1、WY2危巖體在天然工況下處于穩定狀態，在暴雨工況下處于基本穩定狀態；WYD3危巖帶在天然工況及暴雨工況下均處于基本穩定狀態。

5 防治方案建議

在危巖的野外調查及地質災害防治規劃的基礎上，綜合地質因素、危巖體(帶)特點及施工條件具體情況，以及安全、可行、經濟、綠化等因素[1]，提出興樁路大角丘村座石塘段山體危巖的綜合治理方案為：靜態破碎清除+人工破碎清除+主動網加固+坡腳處修建攔土埂種植爬山虎、迎春花等常綠植物。

(1)靜態破碎工程。由于WY1～WYD3危巖體(帶)位于山體陡崖之上，加固措施很難實施，加固施工過程危險性大，而且輔助工程規模大，治理費用高，因此，采取靜態破碎施工，操作簡單，一勞永逸[3]。對其采用靜態破碎清除處理措施，對危巖體(帶)采用自上而下臺階法靜態破碎，在實施爆破時，先搭施工平臺，進行安全防護，以防止危石崩裂掉下，每次爆破后要把碎石清除干凈，再對下層進行破碎。

(2)主動防護網總體設計。據現場調查，WYD3危巖帶坡面巖體破碎嚴重，面積較大，其穩定性較差，清除表面破碎巖體后山體裂隙深度一般為0.5～1.2 m。綜合各方面因素考慮，為保證山下過往行人及車輛的生命財產安全，故設計采用清除坡面不穩定危巖體+GAR2型主動柔性鋼絲繩防護網對危巖及周圍巖體破碎的區域進行防護[4]。

(3)人工清除。人工清除主要是對坡腳堆積體體積較小的危巖體(體積一般約0.1～2.0 m3)，采用人工大錘法破碎[5]。

(4)綠化工程。坡腳為巖質，無土壤，難以保水保肥，因此采用攔土埂回填土壤栽植爬山虎、迎春花等進行復綠。攔土埂錨桿直徑Φ20 mm，間距500 mm，橫向加強筋直徑Φ10 mm，間距200 mm，錨桿嵌入巖石30 cm(視巖石完整程度可加深)，外露45 cm；攔土埂采用C25混凝土澆筑，厚度10 cm，混凝土強度達到75%后，在攔土埂與坡面圍成的空間回填表土，同時在攔土埂內外兩側按0.5 m/株的間距栽植藤本植物。

施工流程：施工準備→搭設施工腳手架→人工清坡→攔土埂布置→錨桿制作與安裝→綁扎鋼筋與模板安裝→混凝土澆筑與養護→回填土→栽植植物→人工養護。

6 結語

(1)在未治理前，須加強對危巖變化情況的監測，普及巖崩地質災害防治知識，如發現異常，危險區人員應及時撤離。

(2)采用信息法動態設計和信息法動態施工。施工中遇特殊情況應及時向業主、監理、設計匯報，以利及時處理。

(3)施工完成后定期對主動防護網工程進行養護，發現主動防護網出現生銹現象，應及時按照相關規定除銹、涂漆。