馮仕軒

廣東省地質(zhì)建設(shè)工程集團(tuán)公司 廣東 廣州 510000

1 孤石發(fā)育邊坡的治理背景

1.1 花崗巖地區(qū)區(qū)域分布與孤石發(fā)育邊坡危害特點(diǎn)

廣東省內(nèi)巖漿巖總分布面積約5.5萬km2，又以侵入花崗巖類為主，于粵東、粵西、粵北、粵中等地區(qū)均見較廣泛分布。山體邊坡中，常見有孤石出露于殘積土或全強(qiáng)風(fēng)化層中，部分孤石塊徑較大，部分呈突出或半懸空狀，對臨坡的建筑及居民人身財產(chǎn)安全構(gòu)成較大威脅，同時也增加了治理過程的難度，采用一般工程手段難以保障安全治理的目的。

1.2 對孤石發(fā)育高陡邊坡治理手段研究的應(yīng)用前景

我們在地質(zhì)災(zāi)害治理過程中，對球狀風(fēng)化發(fā)育的高陡邊坡，隨著削坡開挖，風(fēng)化坡體中隱埋的孤石亦會出露，此類情況，治理前，易發(fā)生崩塌、危巖墜落災(zāi)害；治理中，易發(fā)生滾落、拋石威脅施工機(jī)械、臨坡建（構(gòu)）筑物及人員安全。采用一般的人工、機(jī)械開挖或火藥爆破手段，常難以克服巖塊滾落、拋石的突發(fā)安全隱患，故對孤石發(fā)育型高邊坡的安全治理手段研究在地質(zhì)災(zāi)害治理中具有重要實(shí)際意義。

本文結(jié)合工程實(shí)例，對孤石發(fā)育高邊坡的治理方案與安全施工工藝進(jìn)行了應(yīng)用探究分析。

2 工程概況

2.1 工程簡況

碧桂園增城永寧街某邊坡支護(hù)工程，場區(qū)地形地貌屬殘丘～山前沖洪積溝谷地帶。邊坡開挖高度最大約83m，高度大，易發(fā)生崩塌、危巖體崩落仍至滑坡類地質(zhì)災(zāi)害，臨坡坡腳北段為居民聚集區(qū)，南段為在建高層住宅，邊坡破壞后果很嚴(yán)重，邊坡工程安全等級為一級[1]，滑坡防治工程等級Ⅰ級[2]。

2.2 邊坡地質(zhì)環(huán)境簡況

現(xiàn)狀山體坡度35～60度，坡面自上而下為坡積粉質(zhì)粘土、殘積土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，下部開挖面見中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖。原始自然坡體坡面見有較多花崗巖孤石出露，孤石大小不一，清表后出露的孤石最大塊徑可達(dá) 6～7m，少數(shù)甚至可達(dá)十?dāng)?shù)米連續(xù)出露。

3 邊坡設(shè)計(jì)治理方案

本工程設(shè)計(jì)采用治理方案主要包括：分級削坡、錨桿、網(wǎng)噴砼、錨索、格構(gòu)梁、被動防護(hù)網(wǎng)、攔石網(wǎng)、擋土墻、截排水工程等[3]。具體為：按實(shí)際地形，分為2～8級削坡，各級邊坡間設(shè)約2m寬平臺；完整微風(fēng)化巖區(qū)域采取錨桿+網(wǎng)噴砼封閉坡面泄水孔；對破碎中微風(fēng)化巖及以上區(qū)域采用錨索+格構(gòu)梁+梁間三維網(wǎng)噴播綠化措施；對該區(qū)域以上至邊坡支護(hù)坡頂線范圍可能出現(xiàn)的孤石，主要考慮攔截處理，坡頂設(shè)被動防護(hù)網(wǎng)和攔石槽；此外，根據(jù)地形環(huán)境情況，綜合設(shè)置場地截排水系統(tǒng)。

4 孤石發(fā)育型高邊坡施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

a、邊坡工程地質(zhì)條件環(huán)境復(fù)雜，孤石發(fā)育，坡體中微風(fēng)化巖體較破碎，上部治理范圍外山體存在散石滾落風(fēng)險，治理范圍內(nèi)存在崩塌、危巖墜落風(fēng)險，治理過程中，易發(fā)生滾石、拋石威脅施工人員機(jī)械并對臨坡建（構(gòu)）筑物及人員機(jī)械造構(gòu)成風(fēng)險，故本邊坡治理的設(shè)計(jì)及施工過程中，預(yù)防危巖墜落，防止及消除滾石、拋石的隱患因素，對本工程的安全治理意義重大[4]。

b、本段高邊坡防護(hù)工程量大，防護(hù)形式多，施工工序多樣，在高邊坡上作業(yè)，屬高空作業(yè)，危險系數(shù)大，安全防護(hù)難度大，因此，制定合理的自上而下的分級分段清除方案，采用分級治理，把控開挖及清除中的安全施工節(jié)奏，是施工組織中要重點(diǎn)控制的步驟內(nèi)容。

c、臨坡腳近居民聚集區(qū)或存在在建建筑，邊坡經(jīng)爆破或遇雨易崩塌，必須提前防護(hù)，因此，對臨邊坡腳已有建筑及居民人身安全的保護(hù)，需要因地制宜地設(shè)置合理的安全保護(hù)措施及預(yù)防手段。

d、限于施工環(huán)境，邊坡開挖不能采用火藥明爆方式，對坡面大塊孤石及破碎中微風(fēng)化的開挖及清除安全要求高，因此，采用靜力爆破并結(jié)合機(jī)械清除方法，制定細(xì)致安全的措施，采用安全合理施工手段，是孤巖及巖質(zhì)松散發(fā)育邊坡能夠進(jìn)行安全治理的關(guān)鍵。

5 針對孤石及破碎中微風(fēng)化巖體隱患的支護(hù)方案與施工措施

5.1 上部治理范圍外散石滾落風(fēng)險應(yīng)對方案

治理范圍外至山頂?shù)纳⑹嬖跐L落風(fēng)險，為攔截上部散石滾落，坡頂設(shè)被動防護(hù)網(wǎng)和攔石墻（槽）一道，攔石墻高2.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽體寬約6m，可兼具截水溝作用；被動防護(hù)網(wǎng)高6m，被動網(wǎng)采用主網(wǎng)采用R12/03/350四聯(lián)環(huán)型網(wǎng)，副網(wǎng)采用DT/2.2/80鋼絲繩。攔石墻與被動網(wǎng)設(shè)500mm厚鋼筋混凝土基座，基座基礎(chǔ)采用長約12m微型樁增加抗剪抗拔能力。被動防護(hù)網(wǎng)與攔石墻（槽）在前期完成，之后才能進(jìn)行下方坡體的開挖工作。

5.2 坡中孤石及破碎中微風(fēng)化隱患的支護(hù)及清除解決措施

a、土方開挖要嚴(yán)格執(zhí)行自上而下分層、分段開挖順序，遵循開挖一級，防護(hù)加固一級，逐級開挖，逐級防護(hù)原則，合理規(guī)劃好開挖分段的先后順序。

b、邊坡分層支護(hù)方案，對破碎中微風(fēng)化巖及以上區(qū)域采用錨索+格構(gòu)梁+梁間三維網(wǎng)噴播綠化措施，對邊坡完整微風(fēng)化巖區(qū)域采取錨桿+網(wǎng)噴砼封閉坡面+泄水孔的措施[5]。主要結(jié)構(gòu)錨桿（索）、格梁的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)由理正巖土軟件計(jì)算確定。支護(hù)方案簡圖見下圖1。

圖1 邊坡支護(hù)方案簡圖

圖2 大孤石的清除和防滾落措施圖

c、不同巖土體，采用不同開挖手段，對殘坡積土及強(qiáng)風(fēng)化的軟石，直接使用挖掘機(jī)開挖，并及時清運(yùn)；對中微風(fēng)化的孤石或巖體，采用風(fēng)鉆或潛孔鉆機(jī)布眼，采用HCR180型潛孔機(jī)鉆孔，然后下放彭脹劑，靜力爆破。靜力爆破時用推土機(jī)整修施工便道，清理表層覆蓋土及危石，配合爆破，盡量創(chuàng)造臨空面，使最小抵抗線方向面向回填方向。

d、孤石及巖體破碎措施，采用靜力破碎與機(jī)械破巖相結(jié)合方式，選擇靜態(tài)脹裂劑加液壓破碎錘破碎法的綜合破巖施工方法。靜力爆破采用密孔法，將靜態(tài)膨脹劑灌入孔內(nèi)，利用靜態(tài)膨脹劑凝固體積膨脹產(chǎn)生的膨脹力將巖石沿鉆孔平面緩慢脹裂開，靜態(tài)脹裂劑采用小型空壓機(jī)加φ40手持式鑿巖機(jī)鉆孔。采用d-40mm孔，每米靜態(tài)脹裂劑用量約2kg。注入靜態(tài)脹裂劑12～20小時后，使巖體自然開裂。巖體開裂后，采用挖掘機(jī)配液壓破碎錘進(jìn)行機(jī)械破碎，加快破巖速度，并使巖碎塊度達(dá)到清運(yùn)要求。

e、以靜態(tài)脹裂劑破巖，灌注孔采用鐵皮及紡織袋等適當(dāng)覆蓋。為避開靜力爆破時塊石滾落危及邊坡施工人員及設(shè)備，在邊坡下部設(shè)置攔擋防護(hù)，設(shè)置警戒范圍。

f、大孤石的清除和防滾落：

第一步對孤石首先采用素混凝土進(jìn)行基座加固，澆筑基座超出孤石范圍約300mm保證孤石的受力在基座面內(nèi)。澆筑基座前在基座的位置上預(yù)先以鋼筋錨桿且進(jìn)入穩(wěn)定完整中微風(fēng)化基巖不少于3.0m。然后在孤石上方、左右和混凝土基座下方施工主動防護(hù)網(wǎng)，將整個孤石采用主動防護(hù)網(wǎng)包裹住，確保孤石不發(fā)生滑移。

第二步對孤石進(jìn)行靜爆清除，采用沖擊槍鉆孔，孔深應(yīng)不小于巖石厚度 2/3，孔徑不應(yīng)小于40mm，孔內(nèi)注入膨脹劑，使巖石分解為小塊。然后對分解后的巖石采用人工從主動防護(hù)網(wǎng)開口處清除，孤石清理干凈后將主動防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行拆除。

第三步錨桿格梁封板加固坡面，在原孤石區(qū)域編制鋼筋網(wǎng)片、澆筑厚度為400mm的混凝土板。

6 必要的安全輔助施工措施

a、在不影響道路走車的狀況下道路向山坡內(nèi)側(cè)傾斜緩沖墜落巖塊掉落時的勢能。

b、坡腳增設(shè)一道臨時防護(hù)墻，采用2m高的豎向鋼管、6m長的水平鋼管、2m長方條、模板搭設(shè)防護(hù)墻。同時在防護(hù)墻內(nèi)側(cè)挖設(shè)一條1.5m寬1m深的緩沖溝，并視情況定期清理，避免土石填滿使緩沖溝失效。

c、考慮可能存在部分巖石塊沿坡面跳起越過防護(hù)墻風(fēng)險，在山坡腳下更遠(yuǎn)位置靠近坡腳施工中的主體工程及近已建住宅樓的位置上補(bǔ)充一道被動防護(hù)網(wǎng)，被動防護(hù)網(wǎng)的高度6m，長度為防護(hù)整個主體結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域并向兩側(cè)延伸20m以上。

7 結(jié)論及建議

本文以碧桂園增城永寧街某邊坡支護(hù)工程治理實(shí)例為背景，對孤石發(fā)育型高邊坡的治理方案進(jìn)行了簡要的敘述及分析，并圍繞其治理方案與保障安全施工措施，對坡中孤石的支護(hù)及清除措施進(jìn)行了必要的闡述與論證，結(jié)合實(shí)際情況，對類似的孤石發(fā)育型高陡邊坡的治理項(xiàng)目提出以下結(jié)論及建議：

a、目前本例邊坡治理已基本完成，經(jīng)實(shí)例證明，邊坡孤石及巖體破碎，以靜力破碎與機(jī)械破碎相結(jié)合方式，是安全可行的，對臨坡存在需防護(hù)建筑物的情況下，相較火藥爆破，此方法更安全可靠，在實(shí)際邊坡治理中更為適宜。

b、高邊坡以靜力爆破結(jié)合機(jī)械破碎清除孤巖碎石巖體時，清除順序需自上往下，分級分段清除，需掌控好施工順序。

c、清除邊坡孤石及碎石松散巖體時，需重點(diǎn)預(yù)防發(fā)生滾石、拋石的危險，必要的預(yù)防安全措施不能少，坡腳與現(xiàn)有臨邊建筑間設(shè)計(jì)一定安全距離較為適宜，本文中所述的坡腳增設(shè)臨時防護(hù)墻、緩沖溝、被動防護(hù)網(wǎng)，具有較好的參考意義，當(dāng)坡腳與臨邊建筑間距離太近時，應(yīng)在每級支護(hù)平臺設(shè)置臨時預(yù)防安全措施，實(shí)際應(yīng)用中，可據(jù)場地具體情況參考采用。