典型巖溶區危巖地質災害防治措施研究

葛 莎，姜盛騫

（1.湖南城建職業技術學院，湖南 湘潭 411101； 2.廣西壯族自治區地質環境監測站，廣西 桂林 530029）

危巖在巖溶地區分布廣泛，并且多處呈現獨立巖峰的形式，危巖一般所處地勢較高，在崩塌災害區，危巖體穩定性普遍較差[1]。不利的氣候條件、植物根劈作用及人工活動等因素對其穩定性影響顯著，隨著各影響因素的綜合作用，危巖的穩定性將愈差，最終將導致危巖巖石崩塌地質災害現象的發生。一旦危巖發生崩塌地質災害，將威脅人民群眾的生命財產安全，危害程度大，危險性大。實現對危巖體防災減災的控制，要降低或消除危巖地質災害給周邊帶來的潛在威脅，危巖的治理工作需根據其自然及工程環境，制定相應的治理措施。

本文以陽朔縣碧蓮洞危巖為例，根據治理的原則和依據，針對不同類型和不同發育程度的危巖制定相應的治理方案，對同類地區危巖地質災害的控制和分析有一定的借鑒作用[2-4]。

1 典型危巖防治措施

1.1 危巖靜態爆破清除

靜態爆破技術是采用靜態爆破或控制爆破，結合人工清除治理的手段，對危巖整體或局部進行清除，將危險性較大的危巖體逐步分解，再逐步清除。危巖體清除的同時要配合施工檢測，避免由于爆破活動產生新的不穩定因素。應當充分論證清除后的危巖情況，再開始著手危巖體清除工作，考慮對母巖的損傷情況。一般而言，靜態爆破技術應謹慎使用。

1.2 人工清除危巖

人工清除危巖是指對危巖體坡面的小碎巖塊、落石及滾石進行排查與清除[5]。在清除的過程中，SRT 單繩技術常被用來進行邊坡調查，并排查清除坡面小塊巖石及滾石。另外，還需對存在危險性的巖石進行調查。采用人工清除危巖，應當在排查范圍內對拉網式危巖進行排查，并噴漆標記，對于體形較大危巖（直徑大于80cm），排查時要盡可能對其大小規模、可能崩落方向進行了解，并拍照且直接在危巖體上噴漆編號。

1.3 被動防護網

被動防護網治理危巖的措施包括攔網、攔石柵欄、落石平臺、落石槽等。被動防護網的柔性和靈活性使其能夠很好地符合危巖處理工作，適用于各種復雜的地形地貌環境，可通過逆作法施工或平行作業實現同步或超前于土石方主體工程的施工。當斷崖或坡體局部巖體數量較多、形體復雜、零散多樣時，被動防護網技術適用于遇到治理難度較大、不便于其他大范圍作業的情況。對于內部軟弱層經長期風化、雨水沖刷、浸泡、溶蝕等情況產生支點縮進的危巖體，可采用噴錨掛網護坡，同樣對于崩塌危巖體不穩定巖體的臨空區域噴錨掛網護坡支護效果也很好[6]。

1.4 混凝土裂縫封填原地固化

通過對危巖災害點采用部分卸荷清除，采取混凝土砂漿加固危巖的措施，可實現危巖治理的較好效果。危巖體穩定性劣化的重要影響因素是巖腔形成和擴展，為防止地表水從裂隙下滲，產生對危巖體中弱軟夾層的浸泡和軟化作用，通常采用混凝土裂縫封填的方法，以阻止風化作用下的巖腔擴展，有效封閉軟弱巖層，阻止軟弱夾層風化新危巖的產生，并支撐巖體。

1.5 砂漿錨桿加固

砂漿錨桿加固危巖是指在清除危巖后，為確保整塊危巖體的穩定性，對大塊、穩定系數低、平緩的危巖采取錨固措施。以設計要求為依據，將危巖所有錨桿在工作范圍均勻分布，盡可能在巖石較完整區段布點。如遇因危巖周邊界限不明或其它情況而導致錨桿定位困難時，需立即采取措施。

1.6 鋼筋混凝土墻支撐加固

鋼筋混凝土墻支撐加固常用于在局部治理中的大面積、大量清除工作，而嚴重影響危巖體的穩定的情況。對于一般危巖的巖石局部裂隙，也可采用混凝土巖腔及裂縫封填護坡的施工措施。在一些情況下，對于危巖體下部因各種因素導致存在不安全因素，如向坡內凹陷的巖腔。若巖腔底部為中風化基巖，其穩定性通常較好，當危巖體的重心位于巖腔中心線內側，此類情況，宜采取鋼筋混凝土墻支撐加固技術措施進行危巖的治理，此方法對于錯斷式危巖體及部分滑移式危巖體能起到較好的效果，有時還可采用將支撐體底部設置成內傾斜或臺階的方式。

此外，還可采用混凝土噴漿護坡、漿砌片石支撐加固、嵌入式光纖復合FRP 智能錨桿等危巖治理措施。確定危巖的治理方案，一般要根據危巖區域的工程環境情況，結合危巖周邊地質環境條件及其基本特征、破壞失穩方式等，綜合考慮治理效果的整體性、持久性、對危巖穩定性的影響程度、費用等因素，防治結合，綜合治理，消除危巖地質災害隱患[7]。

2 工程實例

2.1 工程概況

危巖帶地處廣西壯族自治區陽朔縣碧蓮洞峰林谷地地貌區，山體表面溶蝕裂隙及溶溝槽將巖體切割，巖體被分割成塊體，山頂巖石多呈塊狀，部分巖石呈懸空狀，部分巖塊產生松動或已經出現位移，形成具滑移或墜落式崩塌趨勢的危巖體。該區域巖溶裂隙水主要賦存于溶蝕裂隙中及溶洞中，排泄形式多為地下河。大氣降雨對山體表面形成連通沖刷裂隙。碧蓮洞進洞口處危巖帶分布在西峰山體的西面陡坡，危巖體呈不規則狀，表面破碎，危巖體W1 尺寸為3.5×3×0.6，高程136m，相對高差14m，主崩方向為222°，危巖體W2 尺寸為2.5×4×1，高程134m，相對高差12m，主崩方向為223°。

2.2 治理方案

2.2.1 靜態爆破清除

本項目靜態爆破工程布置：自上而下，逐層逐步由危巖頂部向下鉆孔、破碎，隨后對巖塊進行清理，清除后，將殘余危巖塊體運送至安全地帶，以避免因人工作業導致次生災害的發生。當危巖清除完畢，封填危巖體本身周邊及因人工作業而造成的裂縫，以免造成危巖體的不穩定危害發生。本次治理中，共有2處靜態爆破清除的危巖體的設計。這些危巖體一部分為浮石，另一部分為相對完整的巖體（周圍裂隙較少），施工時對周邊危巖的影響較小，危巖體在清除過程中對母巖的穩定性影響不大。

靜態爆破臨時錨桿設計：臨時錨桿間距控制在0.5m～2.0m。間距過大，導致單根錨桿承載力集中；間距太小，可能發生群錨效應而降低錨固力。相鄰錨桿間距小于1.5m 時，通過改變其安設角，使其錨固段錯開。考慮危巖體的潛在破壞方向，確定錨桿安設角，傾角避開與水平方向成-10～+10°的范圍。采用Φ20mm 高強螺紋鋼筋臨時錨桿，錨固段長度不小于0.6m，采用M30水泥砂漿進行充填。

其中：

P 為錨桿的極限錨固力。

La為錨桿錨固段長度。

d 為錨桿錨固體的直徑。

qS為錨桿體表面與周圍巖體間的粘結強度，此處計算取1500KPa。

其中，K 為安全系數，臨時巖石錨桿設計值取1.5。

臨時錨桿結構類型采用全粘結圓柱形，取Φ20mm的高強螺紋鋼筋設計拉桿，孔徑42mm，用M30 水泥砂漿進行充填，砂漿與周圍巖體之間的粘結強度，此處取1500KPa。臨時錨桿桿體截面面積計算，如下：

其中：

Kt為錨桿桿體抗拉安全系數，取1.6。

Nt為錨桿的軸向拉力設計值。

FyK為錨桿鋼筋的抗拉強度標準值，取400MPa。

本工程中，錨桿的軸向拉力設計值Nt，經計算得最高為79.12KN，本設計軸向拉力取50KN，由上式計算得As≥200.0mm2，即桿件直徑D≥16.0mm，工程統一采用Φ20 高強螺紋鋼筋（HRB335），滿足設計要求，具體設計時桿件抗拉強度不做驗算。

錨固段長度設計值：

錨固段長度進入完整基巖不低于0.60m，錨桿的錨固長度等于錨固段長度和危巖體厚度相加。臨時錨桿數量n 根據危巖體加固所需的加固力T（采用危巖體的重力大小作為需施加錨固力；對于體積大于200m3的危巖體，以危巖體的質量（危巖體的自重）作為下滑力進行計算），單根臨時錨桿設計錨固力Nt，按式n=T/Nt確定，考慮到臨時錨桿分布的均勻性及施工穩定性，每塊危巖體臨時錨桿數量不少于4 根。靜態爆破工程量考慮靜態爆的危巖多為浮石或者周圍巖體穩定性好，危巖清除過程中對周圍危巖擾動小。

2.2.2 主動網網固

主動網網固危巖主要用于大部已脫離母巖，底部有部分支撐，穩定性差的危巖體，這類危巖體通常危險性較大，也常用于經靜態爆破清除處理后，危巖體周邊圍巖有松動的情況。采用這種方式進行防治的有1號危巖帶及1 號危巖點。

錨桿布設：對于錨固要錨固的危巖，按1m～3m 間距布設錨桿。錨桿間距過大，可能會導致單根錨桿承載力集中；間距太小，可能發生群錨效應而降低錨固力。相鄰錨桿間距小于1m 時，通過改變其安設角，使其錨固段錯開。本次設計錨桿傾角取20°。

錨桿極限錨固力是計算：設計采用的錨桿類及填充料同上靜態爆破時一致。錨桿極限錨固力（每米）計算代入式（1）、（2）如下：

錨桿設計錨固力的計算：Nt=P/K=353.25/3=117.75KN

錨桿結構類型：錨桿結構類型采用全粘結圓柱型，鋼筋采用高強螺紋鋼筋（HRB335），錨桿桿體截面面積代入式（3）、（4）。

錨固段長度進入完整基巖不低于1.44m，取值2m。錨桿長度為危巖體厚度與錨固段長度之和即為錨桿長度設計值。

2.2.3 被動防護網

由于出洞口調查區山體沒有發現明顯的危巖體，山腳處發現的最大堆積巖塊，單塊體積不超過3m3，現在在山頂處（與地面相對高差130m）模擬存在一塊體積為3m3的危巖體，分析危巖破壞后的運動。治理區內，坡腳碧蓮洞出洞口為受巖體破壞影響較大的區域，此處基巖出露地段的坡度角均大于45°，在危巖體出現變形破壞后，坡腳聚集較多跳躍或自由崩落及滾動下落的石塊，最后堆積過多而滾入坡下洞口。

采用MC 200/A0 型陡壁被動網方案，主要針對出洞口處的危巖隱患進行防護，出洞口直接位于山體陡壁的正下方山腳處，無危巖崩塌緩沖區域，危巖隱患點具有隱蔽性好，體積小等特點，大部分在0.75m3～3m3之間，危巖體積小易于被動網攔截，采用陡壁被動網（垂直于坡面）在位于坡腳處出洞口上方進行攔截，基本能達到危巖防治的要求。

3 結語

典型巖溶區的特殊氣候條件、地質環境、植物根劈作用或人為工程活動等因素對危巖崩塌巖體穩定性產生很大的影響，巖溶區危巖地質災害的治理措施主要包括：危巖靜態爆破技術、鋼筋混凝土墻支撐加固、被動防護網、砂漿錨桿加固危巖、人工清除危巖、漿砌片石支撐加固、混凝土裂縫封填原地固化等方法進行處理。文章以陽朔縣碧蓮洞進出洞口危巖為例，采用靜態爆破清除、主動防護網、被動防護網結合MC 200/A0 型陡壁被動網方案進行綜合治理，對危巖崩塌災害起到了較好的防護效果。