潘福來(lái)

廣東省水文地質(zhì)大隊(duì) 廣東 廣州 510510

1 引言

以某隧道口上方山谷泥石流地災(zāi)治理工程為例，災(zāi)害發(fā)生區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆?，最高海拔約178.8m，最低海拔56.0m。泥石流發(fā)育溝谷為小型V型谷，長(zhǎng)度約110m，寬約15～20m，坡降為450～540‰，地表巖土層為坡殘積砂質(zhì)黏性土，含砂量較大，粘性較差，溝谷中分布大量花崗片麻巖孤石，溝谷上游分布有古崩塌堆積體。本次泥石流屬于暴雨型泥石流，是降雨、地形地貌、固體松散堆積物等因素共同作用的結(jié)果。災(zāi)害發(fā)生時(shí)當(dāng)?shù)囟嗳者B續(xù)暴雨，滿足泥石流的激發(fā)因素和水源條件，區(qū)域自然山體坡度大，雨水匯流速度快，峰量和能量成倍增長(zhǎng)，高能量流體在流動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)泥沙和掏蝕沖刷能力強(qiáng)，引起溝域內(nèi)小型崩塌增多，泥石流堆積物包含大量塊石直接覆蓋隧道西行出口的路面，嚴(yán)重威脅到高速公路的行車安全[1]。

2 泥石流治理設(shè)計(jì)

2.1 治理區(qū)地質(zhì)概況

根據(jù)勘查報(bào)告，治理區(qū)主要巖土層為第四系崩積（Q4col）粉質(zhì)黏土、泥石流堆積（Q4set）砂土、坡殘積（Qdl+el）砂質(zhì)粘性土，下伏基巖為下古生界（Pz1）花崗片麻巖。各巖土層設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 巖土層設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 治理設(shè)計(jì)思路

本次治理設(shè)計(jì)采用工程治理輔以安全監(jiān)測(cè)，確保地質(zhì)災(zāi)害不影響高速公路安全為原則。根據(jù)泥石流災(zāi)害分為3個(gè)區(qū)：形成區(qū)、流通區(qū)和流堆積區(qū)，針對(duì)每個(gè)治理分區(qū)主要設(shè)計(jì)思路為：

1）泥石流形成區(qū)

該區(qū)坡度較陡，溝谷上游存在不穩(wěn)定邊坡，擬考慮采用格構(gòu)梁+錨桿進(jìn)行加固，格構(gòu)梁間掛三維網(wǎng)植草，防止山體滑坡、崩塌產(chǎn)生新的物源。

2）泥石流流通區(qū)

該區(qū)分布有較多孤石，且土體較為松散，被雨水沖刷后部分流失。擬考慮將孤石進(jìn)行清理（無(wú)法清理的采用人工鑿平），并修整坡面后采用掛網(wǎng)噴錨加錨桿加固。溝谷兩側(cè)植被部分破壞，且存在較多滾石，擬采用主動(dòng)網(wǎng)加固治理，主動(dòng)網(wǎng)應(yīng)繞開附近喬木，治理應(yīng)盡量減小對(duì)原有植被的破壞[2]。

為避免后期有其它外來(lái)泥、石對(duì)下部高速公路造成威脅，在該區(qū)設(shè)置兩道樁板式攔石墻，阻隔外來(lái)泥、石，同時(shí)板式攔石墻也兼顧抗滑樁之作用。

3）泥石流堆積區(qū)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)將堆積泥沙、塊石清理干凈，完善布置排水系統(tǒng)，保證治理區(qū)排水通暢。

圖1 治理設(shè)計(jì)平面布置圖

2.2 主要設(shè)計(jì)工程措施

2.2.1 格構(gòu)梁+錨桿（索）

在泥石流形成區(qū)，采用格構(gòu)梁+錨桿（索）對(duì)不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行加固，防止因沖刷、崩塌及滑坡產(chǎn)生新的物源。

格構(gòu)梁主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

1）為井字形格構(gòu)，格構(gòu)梁節(jié)點(diǎn)處設(shè)錨桿（索）。

2）采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，縱橫梁截面尺寸高×寬=300×400mm。

3）格構(gòu)梁、壓頂梁及基礎(chǔ)梁砼為C30，保護(hù)層厚度除注明外均為35mm。

4）梁嵌入坡面巖土體250mm；格構(gòu)梁間掛三維網(wǎng)噴播植草綠化。

5）格構(gòu)梁底部設(shè)置基礎(chǔ)梁，頂部設(shè)置壓頂梁。

錨桿（索）主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

1）錨桿成孔直徑D≥130mm，錨索D≥150mm，傾角20度，成孔深度應(yīng)超過(guò)錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不少于0.5m。

2）錨桿材料為HRB400Φ32螺紋鋼筋，錨索材料為高強(qiáng)鋼絞線。

3）錨桿（索）間距：垂直向2.0m，水平向2.0～2.5m。

4）注漿材料為水泥凈漿，水灰比0.45～0.5，漿體材料28天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，不應(yīng)低于25MPa，錨索漿體不應(yīng)低于30MPa，采用強(qiáng)度等級(jí)為P·042.5R普硅水泥。

2.2.2 噴錨網(wǎng)

在流通區(qū)為暴雨防止沖刷溝谷產(chǎn)生崩塌和滾石，采用噴錨網(wǎng)對(duì)溝谷進(jìn)行防護(hù)，掛網(wǎng)鋼筋采用雙層A10@200×200mm，設(shè)HRB400級(jí)直徑16橫向及縱向加強(qiáng)筋，鋼筋網(wǎng)可采用綁扎固定，鋼筋連接采用搭接焊，焊縫長(zhǎng)度不小于鋼筋直徑的10倍。噴射砼強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，厚度200mm，坡頂插HRB400級(jí)直徑20mm@1500鋼筋插筋，長(zhǎng)度1.5m。水泥為42.5R普通硅酸鹽水泥。

2.2.3 樁板式攔石墻

為攔阻隨泥石流滾落的塊石，在流通區(qū)設(shè)立兩道樁板式攔石墻。采用1.0x1.5m人工挖孔樁，板厚400mm，高度約5m，與挖孔樁樁柱一起現(xiàn)澆施工，泄水孔中內(nèi)插工字鋼?；炷敛捎肅30商品砼[3]。

2.2.4 疏排水措施

包括坡頂截水溝、坡中豎向排水溝（跌水槽）及其沉砂池、坡底排洪溝、消能池等幾部分組成。根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度和洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)公式確定截排水溝尺寸，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

1）截水溝：底寬1.0m，高0.8m，壁厚0.2m；排水溝：底寬1.0m，上口寬1.0m，高0.8m，壁厚0.2m，山體以下設(shè)置蓋板。

2）跌水槽：踏步凈寬1000mm。

3）排水溝、截水溝及跌水槽等均采用C30鋼筋砼現(xiàn)澆。截水溝外側(cè)1m、坡頂與截水溝間及坡中馬道、坡腳排水溝兩側(cè)各1m均需采用100mm厚C20素砼進(jìn)行封閉處理，并保持3%左右的排水坡度，以利排水[4]。

圖2 典型治理設(shè)計(jì)縱斷面圖

3 治理工程施工技術(shù)要求

治理工程所使用的原材料、半成品、成品等，均應(yīng)具備出廠合格證，規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并按規(guī)范要求進(jìn)行抽樣檢測(cè)，砼、砂漿等應(yīng)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。所用直徑大于10mm的鋼筋均為HRB400螺紋鋼，直徑小于等于10mm的鋼筋均為HPB300圓筋，鋼筋連接頭等級(jí)按照Ⅱ級(jí)接頭控制，直徑≥20mm采用套筒連接。水泥采用P·042.5R普通硅酸鹽水泥，混凝土采用商品混凝土，砂漿采用M10預(yù)拌砌筑砂漿。涉及邊坡相關(guān)工序施工時(shí)應(yīng)打設(shè)腳手架或操作平臺(tái)，坡面高空施工作業(yè)時(shí)應(yīng)做好安全防護(hù)，并按照規(guī)定編制相關(guān)的安全專項(xiàng)施工方案，并要求采用動(dòng)態(tài)法施工，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查、踏勘和監(jiān)測(cè)以及地層地質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的測(cè)繪工作。

3.1 錨桿（索）施工技術(shù)要求

1）采用風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)械成孔，高壓風(fēng)清孔，孔位允許偏差±20mm，成孔傾斜度允許偏差±2%，成孔深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不少于0.5m。灌漿前應(yīng)清孔，吹干凈孔內(nèi)土（巖）渣。

2）錨桿注漿采用孔底反漿法，注漿管應(yīng)插至距孔底200mm處。注漿壓力宜為0.5～0.8MPa。錨索注漿采用二次高壓注漿工藝,第一次注漿自孔底向外壓漿，至孔口冒濃漿后完成，第二次注漿為高壓注劈裂漿，利用預(yù)留注漿管，待第一次注漿體初凝之后，水泥結(jié)石體達(dá)到5MPa后進(jìn)行第二次注漿，一般12～24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行二次劈裂注漿，初始注漿壓力應(yīng)大于2.5MPa，穩(wěn)定壓力大于1.0MPa。

3）注漿材料為水泥凈漿，所用水泥為P·0.42.5R普硅水泥，水灰比0.45～0.50，漿體材料28天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，錨桿不低于25MPa，錨索不低于M30，必要時(shí)可適量加入速凝劑、膨脹劑等添加劑。

4）預(yù)應(yīng)力錨索在錨固體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方可進(jìn)行張拉鎖定。每根錨索均應(yīng)按設(shè)計(jì)拉力的1.1倍進(jìn)行超張拉，直至壓力表穩(wěn)定后鎖定，預(yù)應(yīng)力保留值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；對(duì)于同一榀格構(gòu)梁上的錨索，按“先中間、再兩邊”的順序張拉。張拉后錨頭進(jìn)行及時(shí)封錨，封錨前應(yīng)對(duì)墊板、錨具及外留鋼絞線仔細(xì)涂刷防銹劑及防護(hù)劑，最后用C30砼將錨具及外露鋼絞線、墊板封死，保護(hù)層厚度不得小于50mm。

3.2 格構(gòu)梁施工技術(shù)要求

1）施工順序：測(cè)線定位→梁槽開挖→鋼筋制安、錨桿頭制安→裝模→澆筑砼→拆?！B(yǎng)護(hù)。

2）測(cè)放梁槽位置后，按梁設(shè)計(jì)尺寸采用人工開挖梁槽，梁的截面尺寸不小于設(shè)計(jì)值，做好轉(zhuǎn)彎、漸變、圓弧、變坡等特殊坡段的連接，確保格構(gòu)梁的外觀質(zhì)量。

3）鋼筋綁扎沿挖好溝槽進(jìn)行，溝槽底設(shè)保護(hù)層墊塊，鋼筋綁扎完成后在梁頂部采用方木條支模以保證整體梁的直線度，支模應(yīng)牢固，防止砼澆筑時(shí)爆模。

4）梁砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，采用現(xiàn)澆工藝，澆筑時(shí)采取有效措施保證澆筑質(zhì)量。砼澆搗時(shí)應(yīng)保持砼表面平整、濕潤(rùn)光澤、無(wú)干斑及滑移流趟現(xiàn)象。每隔20m左右設(shè)置一道變形縫，縫寬20mm～30mm，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋。

5）對(duì)已澆注完畢的格構(gòu)梁，應(yīng)及時(shí)派專人進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期一般不少于7天。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，方可進(jìn)行格構(gòu)內(nèi)漿砌石及綠化作業(yè)[5]。

3.3 掛網(wǎng)噴砼施工技術(shù)要求

1）掛網(wǎng)噴砼施工前應(yīng)先進(jìn)行清坡，保證坡面平整。

2）噴射砼原材料采用P ·042.5R普硅水泥，干凈的中粗砂和粒徑小于15mm的礫石，水泥與砂石的重量比宜取1:4～1:4.5，砂率宜取45%～55%，水灰比宜取0.4～0.45。

3）噴砼面層采用雙層雙向鋼筋網(wǎng)φ10@200×200，加強(qiáng)筋為2根HRB400Φ16鋼筋。噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，厚度200mm。噴射時(shí)，應(yīng)控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑或滑淌現(xiàn)象。

4）噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，每段施工長(zhǎng)度不宜大于20m，并采用間隔跳槽施工。同一分段內(nèi)噴射順序應(yīng)自下而上，初噴30mm后，掛網(wǎng)噴射第二層。

5）掛網(wǎng)鋼筋層與層之間搭接采用彎鉤連接，相互搭接長(zhǎng)度不小于30cm。鋼筋使用前應(yīng)調(diào)直，并清除污銹。

3.4 樁板式攔石墻施工技術(shù)

1）施工順序：第一序樁施工、第二序樁施工、土方開挖和擋板施工交叉進(jìn)行。

2）樁孔采用人工開挖方式，以間隔方式開挖，從坡體兩側(cè)向中部縱、橫向跳槽開挖。開挖過(guò)程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼筋混凝土護(hù)壁，護(hù)壁的單次高度根據(jù)一次最大開挖深度確定，一般每開挖1m左右，護(hù)壁一節(jié)。

3）樁孔應(yīng)經(jīng)檢查合格，按要求進(jìn)行鋼筋籠制作與安裝，樁身混凝土灌注采用干法灌注，通過(guò)串筒或?qū)Ч茏⑷霕犊祝不驅(qū)Ч艿南驴谂c混凝土面的距離為1～3m?；炷凉嘧?yīng)連續(xù)進(jìn)行，每連續(xù)灌注0.5～0.7m時(shí)，應(yīng)插入振動(dòng)器振搗密實(shí)一次。

4）對(duì)出露地表的抗滑樁應(yīng)及時(shí)派專人用麻袋、草簾加以覆蓋并澆清水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)在7天以上。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在泥石流形成區(qū)采用格構(gòu)梁+錨桿（索）對(duì)不穩(wěn)定斜坡防護(hù)，流通區(qū)采用噴錨網(wǎng)對(duì)溝谷加固，防止暴雨沖刷崩塌，減少產(chǎn)生泥石流的物源；在流通區(qū)中下部修建樁板式攔石墻，攔截泥石流塊石，防止塊石滾落至高速公路路面，同時(shí)設(shè)置合理的疏排水措施，減少產(chǎn)生泥石流的水源，通過(guò)多種綜合工程措施較好防范泥石流再次發(fā)生，保障交通設(shè)施的安全。