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        單體危巖崩塌的治理方案研究
        ——以四川省南江縣楊家灣崩塌為例

        2016-08-04 22:27:00吳柳霖
        大科技 2016年15期
        關(guān)鍵詞:南江縣危巖鋼絲繩

        吳柳霖

        (重慶蜀通巖土工程有限公司 重慶 401147)

        單體危巖崩塌的治理方案研究
        ——以四川省南江縣楊家灣崩塌為例

        吳柳霖

        (重慶蜀通巖土工程有限公司 重慶 401147)

        本文在綜合分析國(guó)內(nèi)外危巖崩塌治理方法的基礎(chǔ)上,以四川省南江縣楊家灣崩塌為例,根據(jù)危巖體基座特征、卸荷帶特征以及穩(wěn)定性計(jì)算分析,提出治理方案。治理思路是以“鋼絲繩捆綁+凹腔封閉+砂漿填縫”相結(jié)合的治理方案,以及治理成效。

        單體危巖;危巖特征;治理方案

        引言

        近年來(lái),由于氣候急劇變化以及全球進(jìn)入地殼活動(dòng)頻繁期,世界范圍內(nèi)的降雨量日漸增多,局部地區(qū)出現(xiàn)極端性氣候的情況時(shí)有發(fā)生,這些重大因素的變化,都很容易造成局地自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害。我國(guó)疆域遼闊,孕育地質(zhì)災(zāi)害的自然地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜多變,加上人類(lèi)的不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的擴(kuò)大,地表結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。目前已查明我國(guó)發(fā)育有較大的崩塌3000多處。[1]“5.12”汶川地震133個(gè)受災(zāi)縣區(qū)誘發(fā)山體崩塌5510處,災(zāi)害深重。例如北川縣亂石窯崩塌掩埋北川中學(xué)分校師生約600人;青川東河口山崩塌上千萬(wàn)立方米,致死600余人[2]。

        治理危巖崩塌應(yīng)該在認(rèn)識(shí)危巖崩塌形成機(jī)理和演化規(guī)律基礎(chǔ),找準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn),結(jié)合防治目的,才能找到有效的防治方法。就對(duì)不同結(jié)構(gòu)的巖體崩塌的形成機(jī)理與擴(kuò)展特征進(jìn)行研究與總結(jié),并提出對(duì)崩塌防治的理論依據(jù)和基本方法[3]?,F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外對(duì)于整治危巖的方案措施概括起來(lái)主要有:清除、支撐、護(hù)坡、護(hù)墻、錨固、攔截、遮蓋、封填、灌漿和排水等[4]。

        本文以四川省巴中市南江縣楊家灣崩塌為例,對(duì)單體危巖W13穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析,并根據(jù)危巖穩(wěn)定性分析,提出有針對(duì)性的治理方案。

        1 工程概況

        楊家灣崩塌位于南江縣南江鎮(zhèn)元山村,距縣政府越6km,南江鎮(zhèn)地處東經(jīng)106°50′,北緯32°31′,東鄰趕場(chǎng)鎮(zhèn),南靠東榆鎮(zhèn),西與團(tuán)結(jié)鄉(xiāng)相連,北與橋亭鄉(xiāng)接壤,距縣政府約200m,交通非常方便。危巖帶總長(zhǎng)約900m,現(xiàn)分布有13個(gè)危巖單體,危巖立面面積約638.42m2,危巖單體體積5.8~1104.1m3,總體積2359.09m3;危巖體相對(duì)高度10~18.00m,屬中低位危巖體。其中危巖單體W13塊體規(guī)模最大:9.3m(長(zhǎng))×21.2m(高)× 6.1m(厚)。危巖照片如圖1。

        該危巖帶的存在,嚴(yán)重威脅到坡體下方的南江縣南江鎮(zhèn)元山村27戶(hù)居民98人的生命安全及威及附近農(nóng)田,危及資產(chǎn)約160萬(wàn)元。

        圖1 W13危巖單體照片

        2 危巖體特征及穩(wěn)定性分析

        2.1 危巖體基座特征

        該危巖體的基座為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)砂巖,基座抗風(fēng)化耐久性較好。由于灰?guī)r抗壓強(qiáng)度較高,該類(lèi)危巖壓碎基座的可能性小,故發(fā)生滑移式破壞的可能性較大。

        其次,由于該危巖體的砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育,結(jié)構(gòu)較破碎,在暴雨或地震中下部危巖崩塌形成凹腔或負(fù)地形后,上部巖體隨之發(fā)生脫落擴(kuò)展而形成凹巖腔,故該危巖體壓碎巖體發(fā)生墜落式可能性也較大。

        2.2 危巖卸荷帶特征

        通過(guò)本次踏勘及地面調(diào)查、收集利用資料等綜合確定。區(qū)內(nèi)卸荷裂隙較發(fā)育,危巖卸荷帶寬度為1.50~8.00m。卸荷帶多沿陡崖走向呈帶狀分布,以追蹤平行坡面的陡傾裂隙為主。張開(kāi)度3~20cm,貫通性較好,局部充填,多發(fā)育巖體表層,深度較大,部分裂隙基本貫通整個(gè)危巖體。

        2.3 危巖穩(wěn)定性計(jì)算

        (1)計(jì)算工況

        按《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》(DB50/143-2003)12.“2危巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)”推選的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算考慮現(xiàn)狀工況(工況1)、暴雨工況(工況2)和地震工況(工況3)。現(xiàn)狀工況(工況1)為勘查期間的狀態(tài);暴雨工況(工況2)應(yīng)是強(qiáng)度重視期為50年一遇5日暴雨(q全)。巖體穩(wěn)定性計(jì)算中各種工況考慮的荷載組合符合下列規(guī)定:對(duì)工況1工況2,考慮自重,同時(shí)對(duì)滑移式危巖考慮現(xiàn)狀裂隙水壓力和暴雨時(shí)裂隙水壓力。裂隙充水高度對(duì)現(xiàn)狀裂隙的水壓力根據(jù)調(diào)查資料確定,對(duì)暴雨時(shí)裂隙水壓力根據(jù)匯水面積、裂隙蓄水能力和降雨情況確定;當(dāng)匯水面積和蓄水能力相當(dāng)時(shí),取裂隙深度的1/2~1/3。

        (2)計(jì)算參數(shù)

        本次危巖體的穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)主要是依據(jù)本次勘探試驗(yàn)成果。巖石的物理力學(xué)參數(shù)以試驗(yàn)結(jié)果類(lèi)比修正后確定;結(jié)構(gòu)面的參數(shù)主要依據(jù)結(jié)構(gòu)面特征及充填物力學(xué)性質(zhì),參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013)的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析選用,具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 危巖體穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表

        (3)計(jì)算方法

        滑移式危巖指沿軟弱面滑動(dòng)而產(chǎn)生崩塌。其計(jì)算公式如下:

        得出W13危巖在工況1條件下穩(wěn)定性系數(shù)6.42,屬于穩(wěn)定狀態(tài);在工況2條件下穩(wěn)定性系數(shù)為1.07,屬于欠穩(wěn)定狀態(tài);在工況3條件下穩(wěn)定性系數(shù)為1.25,屬于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

        3 危巖體治理設(shè)計(jì)

        在前期的施工準(zhǔn)備過(guò)程中,經(jīng)實(shí)地監(jiān)測(cè)W13號(hào)危巖后緣裂縫在逐步加大,被動(dòng)防護(hù)效果不佳,故采用主動(dòng)防護(hù)。但危巖位置離地面較高,約40~50m,若用錨固措施,施工難度較大。現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn),該危巖單體兩側(cè)基巖強(qiáng)度高,且風(fēng)化程度較弱,穩(wěn)定性好。因此針對(duì)楊家灣危巖的變形特征、破壞模式以及施工條件,擬采用“鋼絲繩捆綁+凹腔封閉+砂漿填縫”相結(jié)合的綜合治理工程措施(如圖2)。

        圖2 危巖體治理剖面圖

        設(shè)計(jì)計(jì)算采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013[5])推薦的公式(8.2.1-8.2.4)進(jìn)行。

        為方便施工,危巖體頂部預(yù)留1.5m,以下每隔2m捆綁綱絲繩一道,共計(jì)9道。設(shè)拉力T1=T2=…T9。危巖體在臨界破壞時(shí),所受力有:自身重力G,與母巖相連部位的巖體抗拉力F,鋼絲繩拉力T。

        式中:T為綱絲繩拉力;Li為拉力力臂(支點(diǎn)與第i條鋼絲繩間的垂直距離之和);F為危巖體底部與母巖連接部份的巖體抗拉力;Lf為危巖體底部與母巖連接部份的巖體抗拉力力臂;G為危巖巖體重力;Lg為危巖體的重力力臂。

        計(jì)算結(jié)果如表2。

        表2 危巖體治理設(shè)計(jì)計(jì)算表

        根據(jù)構(gòu)造要求,巖石錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m。取Lm=4m。兩側(cè)錨索錨入兩側(cè)穩(wěn)定基巖內(nèi)4m,錨索與錨索采用鋼絲繩進(jìn)行連接,鋼絲繩抗拉強(qiáng)度不低于1870MPa,鋼絲繩采用除銹,鍍鋅處理。單根鋼絲繩長(zhǎng)約30m。錨頭與鋼絲繩連接:把鋼絲繩纏在錨具上不小于6圈,繞成8字形,纏繞時(shí)保持鋼絲繩與錨具緊密纏繞。纏繞在錨頭上的鋼絲繩和錨具采用C30混凝土一起封閉在錨頭里,接頭處采用繩卡進(jìn)行連接;同理,可以得到W13危巖共設(shè)置9道錨索7s準(zhǔn)15.2進(jìn)行捆綁錨固。

        兩側(cè)錨索錨入兩側(cè)穩(wěn)定基巖內(nèi)不小于4m,錨索總長(zhǎng)為10m。錨索之間采用直徑52mm的鋼絲繩進(jìn)行連接,中間采用繩卡連接,鋼絲繩采用除銹,鍍鋅處理。單根鋼絲繩長(zhǎng)約20m。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        工程完工以后,經(jīng)過(guò)近兩年的試運(yùn)行,該治理措施發(fā)揮了巨大的作用,成功經(jīng)受住了多次超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)降雨量的考驗(yàn)。該危巖治理工程起到了保護(hù)居民區(qū)的作用,并確保基礎(chǔ)設(shè)施和安置區(qū)的人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。因此,楊家灣危巖崩塌治理的社會(huì)效益不可估量。圖3為楊家灣危巖竣工照片。

        圖3 危巖體治理效果圖

        通過(guò)以上分析,可以得出結(jié)論:不僅對(duì)單體危巖還是危巖帶崩塌的防治工作中,應(yīng)對(duì)形成危巖(帶)崩塌的具體條件,如巖石結(jié)構(gòu)面和各類(lèi)節(jié)理裂隙面進(jìn)行充分調(diào)查研究,分析崩塌的形成機(jī)制和擴(kuò)展趨勢(shì),再結(jié)合具體施工條件以及現(xiàn)場(chǎng)狀況來(lái)確定防治治理措施,從而達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

        [1]門(mén)玉明,等.地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011,9.

        [2]蔣忠信.震后山地地質(zhì)災(zāi)害治理工作設(shè)計(jì)概要[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2013,7.

        [3]駱銀輝,等.崩塌的形成機(jī)理與防治方法[J].西部探礦工程,2008(12).

        [4]王亞軍,等.梁溝村大型單位危巖治理設(shè)計(jì)[J].路基工程,2013(1).

        [5《]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2013).重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì),2014.

        P642.21

        A

        1004-7344(2016)15-0162-02

        2016-1-28

        吳柳霖(1983-),女,中級(jí)工程師,碩士,主要從事巖土工程勘察與設(shè)計(jì)工作。

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