黃玉純

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司南昌院，江西南昌 330002)

坡面柔性安全防護(hù)系統(tǒng)[1](Safety Netting System，簡(jiǎn)稱SNS防護(hù)系統(tǒng))，是以高強(qiáng)度的金屬網(wǎng)(鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強(qiáng)度鋼絲格柵以及高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng))作為主要系統(tǒng)構(gòu)件制作的柔性金屬防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。自1995年引入中國(guó)以來(lái)，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、礦山和市政工程等各個(gè)領(lǐng)域，起到了良好的防護(hù)效果。鷹廈鐵路作為東南部地區(qū)重要的鐵路干線，其途經(jīng)地區(qū)山多雨頻，經(jīng)常發(fā)生落石現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅行車安全。本文在對(duì)鷹廈鐵路K66+070—K66+370左側(cè)邊坡危巖調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，著重分析其成因，并采用Rockfall數(shù)值模擬軟件對(duì)落石軌跡、能量分布進(jìn)行模擬。針對(duì)性地將SNS防護(hù)系統(tǒng)與其他穩(wěn)定、加固措施結(jié)合起來(lái)用于該區(qū)段邊坡的危巖整治，取得了良好的效果，可以為其他類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1.1 地理位置及設(shè)備概況

鷹廈鐵路K66+070—K66+370區(qū)段位于江西省撫州市資溪縣境內(nèi)，地處丘陵區(qū)，為左塹右堤地段，左側(cè)塹坡坡高25～50 m，坡率約為1∶0.8。K66+120—K66+190塹坡下部為既有片石混凝土攔泥墻，K66+170—K66+370坡面為既有框架錨桿防護(hù)，塹頂以上為自然山坡，高120～140 m，植被一般。

1.2 工程地質(zhì)情況

該區(qū)段地處丘陵區(qū)，丘陵相對(duì)高差＞100 m，丘坡植被較茂密。坡面地層為含黏粒粗角礫土，棕紅色，稍密，Ⅲ級(jí)硬土，厚0～2 m;下為全風(fēng)化花崗巖，褐黃、灰白色，主要礦物成份為石英及長(zhǎng)石，次為黑云母等暗色礦物。長(zhǎng)石多已風(fēng)化成高嶺土，呈粗砂礫狀，可見(jiàn)原巖結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，親水性強(qiáng)，遇水易軟化，并易受水流沖刷形成沖溝崩崗，Ⅲ級(jí)硬土，厚1～3 m。底伏強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖。坡面分布大量球狀微風(fēng)化石蛋、孤石。

1.3 氣象、水文

屬亞熱帶潮濕季風(fēng)天氣，年均氣溫16.9℃，年均降水量1 929.9 mm，年均日照1 595.7 h，年均相對(duì)濕度83%，年均無(wú)霜期270 d，年均霧日88 d。

1.4 病害情況

K66+155，K66+164里程處邊坡經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年雨水沖刷，已形成2條天然沖溝。其中K66+164里程處沖溝已設(shè)置混凝土天溝1條，天溝頂距離軌頂面約30 m。沖溝內(nèi)坡積大量花崗巖巖塊，經(jīng)設(shè)備管理單位搜山后發(fā)現(xiàn)，該段范圍內(nèi)山坡坡面分布大量危巖、孤石，且根基不穩(wěn)，對(duì)線路安全造成極大隱患。特別是受強(qiáng)降雨影響，沖溝兩側(cè)土體由于暴雨匯集沖刷，植被不良，孤石基礎(chǔ)逐步?jīng)_蝕、暴露，多次發(fā)生巖塊順溝滾落損壞下部既有吊溝情況。

1.5 病害原因分析

1)丘陵沖溝坡積大量不穩(wěn)定巖塊，加上暴雨匯集沖刷，產(chǎn)生泥流，對(duì)巖塊下部基礎(chǔ)逐步侵蝕、掏空。

2)球狀微風(fēng)化石蛋、孤石在各種物理化學(xué)作用下，易產(chǎn)生崩塌、落石。

2 工程整治措施

2.1 主要工程方案比選

由于該區(qū)段線路山坡上的危巖體距離線路的最大高度超過(guò)100 m，且體積較大，如圖1所示。受上述病害成因的影響，危巖體病害將進(jìn)一步發(fā)展，最終將導(dǎo)致危巖體的滾落或掉塊，直接威脅鐵路運(yùn)輸安全，因此必須進(jìn)行徹底整治加固。

圖1 坡面整治前危巖體現(xiàn)狀

根據(jù)該邊坡病害的性質(zhì)、原因以及工程地質(zhì)條件，施工技術(shù)及施工條件，并參考相關(guān)工程的整治經(jīng)驗(yàn)[2-6]，對(duì)該地段路塹邊坡坡體上存在的危巖落石主要采取被動(dòng)防護(hù)與主動(dòng)防護(hù)相結(jié)合的綜合整治措施。

2.2 被動(dòng)防護(hù)措施

方案Ⅰ:左側(cè)邊坡設(shè)置3道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。第1道被動(dòng)網(wǎng)長(zhǎng)220 m，距離軌面6.0～7.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護(hù)能級(jí)為750 kJ;第2道被動(dòng)網(wǎng)長(zhǎng)330 m，距離軌面26.0～40.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護(hù)能級(jí)為750 kJ;第3道被動(dòng)網(wǎng)長(zhǎng)330 m，距離軌面55.0～60.0 m，網(wǎng)高5.0 m，防護(hù)能級(jí)為1 000 kJ。

方案Ⅱ:左側(cè)邊坡設(shè)置2道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。第1道被動(dòng)網(wǎng)長(zhǎng)220 m，距離軌面6.0～7.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護(hù)能級(jí)為1 000 kJ;第2道被動(dòng)網(wǎng)長(zhǎng)330 m，距離軌面26.0～40.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護(hù)能級(jí)為1 000 kJ。第2道被動(dòng)網(wǎng)以上邊坡范圍內(nèi)的危石給予主動(dòng)防護(hù)加固及清除。

兩種整治方案對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 整治方案比較

從費(fèi)用、材料運(yùn)輸以及防護(hù)效果三方面綜合比選，確定采用方案Ⅱ進(jìn)行整治。

2.3 主動(dòng)防護(hù)措施

1)清除塹坡及山坡坡面已有松動(dòng)跡象的小塊危石，清除后的坑洼及縫隙采用M10漿砌片石嵌補(bǔ)，C15混凝土支頂或M10水泥砂漿灌縫填塞。

2)對(duì)K66+070—K66+370坡面裸露巨型孤石采用主動(dòng)網(wǎng)包裹。主動(dòng)網(wǎng)周邊采用錨索(或錨桿)錨固。見(jiàn)圖2。基巖埋深較大時(shí)，主動(dòng)網(wǎng)周邊采用錨索加固，錨索錨固段長(zhǎng)度6.0 m(錨固段必須伸入中等～弱風(fēng)化巖層)，自由段長(zhǎng)度8.0～10.0 m(現(xiàn)場(chǎng)施工可根據(jù)巖層情況適當(dāng)調(diào)整)，錨索水平夾角為15°～20°。預(yù)應(yīng)力錨索采用3根高強(qiáng)度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(φ=15.2 mm)制作，并用錨定板錨固，錨固力180 kN。該部分?jǐn)?shù)量約占加固總量的14%?；鶐r埋深較小時(shí)，采用預(yù)應(yīng)力錨桿+錨墊板錨固，錨固力50 kN，錨桿長(zhǎng)度需根據(jù)巖層埋置深度進(jìn)行加長(zhǎng)，長(zhǎng)度按錨入基巖3～4 m控制。該部分?jǐn)?shù)量約占加固總量的56%。

3)對(duì)于K66+070—K66+370坡面上基礎(chǔ)暴露、懸空的危石堆，采用打入錨桿(索)+C15混凝土支頂+主動(dòng)網(wǎng)包裹，以支撐危石基礎(chǔ)，防止危石滾落。見(jiàn)圖3。該部分?jǐn)?shù)量約占加固總量的10%。

圖2 坡面危巖處理示意

圖3 坡面危巖堆處理示意

4)K66+164(沖溝側(cè)坡面)—K66+200既有框架錨桿以上溜坍區(qū)域，采用錨桿框架梁+植生袋進(jìn)行加固防護(hù)。錨桿長(zhǎng)12.0 m(含彎折長(zhǎng)度)，錨桿縱、橫向間距均為3.0 m，框架梁截面尺寸300 mm×300 mm，框架梁梁體全部嵌入坡面中。施工時(shí)注意:①錨桿采用2根HRB335級(jí)φ25螺紋鋼制作，錨桿與水平面角度均為20°。錨頭采用彎鉤與框架梁主筋焊接或綁扎牢固，支架與錨桿采用焊接連接;桿身每隔1.5 m設(shè)一個(gè)對(duì)中支架(φ12 mm鋼筋)。錨桿外露彎折20 cm，并采用厚0.05 m的 C30混凝土封閉。②錨孔直徑110 mm，注漿為一次注漿，采用孔底返漿法，灌注M30水泥砂漿。使用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，注漿壓力不小于0.4 MPa。③框架梁應(yīng)先放線開(kāi)挖溝槽，位置、間距、尺寸應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求測(cè)放?？蚣芰翰捎肅30混凝土現(xiàn)場(chǎng)立模施工，當(dāng)分段施工時(shí)預(yù)留鋼筋，連接面按施工縫處理，錨頭應(yīng)與框架梁同時(shí)澆筑。沿線路方向15～21 m于框架橫梁中部斷開(kāi)設(shè)伸縮縫，縫寬0.02 m，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋。框架內(nèi)采用植生袋進(jìn)行坡面綠化，防止水土進(jìn)一步流失。④框架梁底部采用C15混凝土找平。⑤框架左右側(cè)及頂部設(shè)框架壓邊。⑥先將框架內(nèi)邊坡多余的碎石、泥土等雜物清除并整平，要求保證清理后的坡面比框架面低20 cm以上。在植生袋最低層先墊鋪5～8 cm的碎石，便于坡面積水排出。用配好種子并加工好的植生袋裝填種植土，種植土中適當(dāng)加入草碳土10% 和復(fù)合肥500 g/m。將裝好種植土的袋子由下而上均勻碼放在框架內(nèi)，每碼好一排后均用腳踩實(shí)壓緊再往上繼續(xù)碼放。按要求在袋子上點(diǎn)播灌木種子并移栽灌木后養(yǎng)護(hù)。

5)K66+187—K66+200天溝以上框架梁內(nèi)及K66+155坡面巨石以上既有風(fēng)化破碎巖面，采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)噴C20混凝土防護(hù)，厚度為10 cm。施工時(shí)注意:①錨桿采用螺紋鋼筋，直徑16 mm，長(zhǎng)1.1 m，錨固深度1.0 m。錨桿外端采用直彎頭，長(zhǎng)5 cm。錨桿沿坡面間距1.0 m，呈正方形排列，錨孔內(nèi)灌注M30水泥砂漿。②掛網(wǎng)采用2.6 mm鍍鋅鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)相鄰搭接時(shí)應(yīng)綁扎緊密，搭接強(qiáng)度應(yīng)不小于材料本身強(qiáng)度。③混凝土坡面設(shè)直徑0.05 m PVC泄水孔，按梅花形布置，間距3 m，可根據(jù)框架梁位置適當(dāng)調(diào)整。如有地下水出露，應(yīng)適當(dāng)加密泄水孔。

3 結(jié)語(yǔ)

鷹廈鐵路K66+070—K66+370段左側(cè)塹坡自2012年6月開(kāi)始進(jìn)行被動(dòng)網(wǎng)安裝及塹坡危巖體主動(dòng)加固以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了兩個(gè)雨季的考驗(yàn)，期間該段坡面未發(fā)生任何落石及溜坍現(xiàn)象。該處治方案消除了鷹廈鐵路運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重大安全隱患，達(dá)到了預(yù)期效果。

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