丘陵地区凝灰质砂岩边坡崩塌灾害分析与治理

2013-09-05刘伟平

铁道建筑 2013年9期

关键词：格构灰质水沟

申琼，刘伟平

(1．四川农业大学城乡建设学院，四川都江堰 611830;2．南昌大学建筑工程学院，江西南昌 330031)

丘陵地区凝灰质砂岩边坡崩塌灾害分析与治理

申琼1，刘伟平2

(1．四川农业大学城乡建设学院，四川都江堰 611830;2．南昌大学建筑工程学院，江西南昌 330031)

结合江西省上犹县县城东缘边坡工程实例，根据崩塌边坡的地质特征，分析了边坡的崩塌机理。采用极限平衡法优化出合理的锚杆锚固力，提出了“锚杆+格构梁+挂网喷混凝土+排水沟”的综合加固治理方案。该方案实施后减少了地表水对坡面的冲刷及下渗，增强了边坡的稳定性，加固效果良好。可为同类边坡加固设计提供借鉴。

边坡崩塌格构梁锚杆

崩塌是危害人民生命和财产安全的严重地质灾害。崩塌治理工程措施较多，每种工程措施都有其相应适用性。目前，对于各类边坡的灾害分析及其治理设计也有一些相关研究［1］，但是各个工程都有其不同的特征。本文对江西省上犹县县城东缘凝灰质砂岩边坡的崩塌灾害进行了分析，提出了“锚杆+格构梁 +挂网喷混凝土+排水沟”的综合加固方案，以期探讨治理效果，为同类边坡治理提供参考。

1 崩塌区工程地质概况

江西省上犹县县城属丘陵地貌，边坡出露地层为寒武系凝灰质砂岩，坡面为岩石，第四系残坡积粉质黏土0～2 m，主要分布于坡顶平台及坡脚，坡面少量可见。寒武系凝灰质砂岩薄～中厚层状，上部为强风化带，褐黄色，厚0.5～1.0 m，节理发育，岩块易碎，分布于边坡面表层;下部为中风化带，浅灰色～灰色，厚度＞10 m，结构致密，较坚硬，该层为边坡的主要岩层。边坡坡度53°，最大坡高约44 m，边坡面积约7 010 m2。边坡顶部较平坦，上部及其顶部植被较丰富。

2 崩塌原因及分析

区内崩塌主要因岩石节理发育且进一步受风化作用，节理面黏聚力及摩阻力减弱，加上雨季雨水沿裂隙节理缝隙侵入结构面，大大降低了其抗滑力，破坏了原来的平衡条件。当抗滑力小于下滑推力时，岩体受自重而塌落。边坡主体由强风化至弱风化浅变质凝灰质砂岩组成。边坡坡角较大，发育四组节理及一组层理，节理结构面与边坡斜交或大角度相交，结构面倾角较大，节理之间相互交割，坡面岩体被切割成不规则菱形及楔形体。该段边坡整体失稳的可能性小，但局部发生侧向崩塌及掉块的可能性大，顶部松软部分滑塌可能性大。其变形破坏模式为侧向倾倒式崩塌、掉块及顶部强风化岩体、第四系土体失稳塌落。

3 边坡稳定性计算与分析

该边坡工程安全等级确定为一级。据《建筑边坡工程技术规范》，治理后安全系数应达到:暴雨工况下1.15;天然工况下1.35。结构面抗剪强度指标及边坡支护参数建议值见表1。

表1 结构面抗剪强度指标及边坡支护参数建议值

根据极限平衡法［2］对边坡的锚固参数进行设计计算，结果见表2。

表2 锚固参数建议值

4 边坡治理方案

根据实际情况，采用综合措施对该边坡进行治理:地表设置截排水系统，减少地表水对坡面的冲刷及下渗;对坡面进行防护，以防止边坡表层松散块体掉落及地表水对岩块的冲刷;采用加固措施，提高边稳的稳定性。具体治理方案:锚杆+格构梁+挂网喷混凝土+排水沟，见图1。

图1 治理方案剖面(单位:mm)

4.1 坡面整形

为了防止边坡表层松散块体掉落，在打锚杆和挂网喷混凝土护坡前，清除边坡表面风化、松动破碎的岩石，清理厚度根据现场情况调整。在标高167 m处设立一级马道，宽为2 m。在清除过程中，应按自上而下的工序进行，杜绝在清除过程中诱发危岩崩落灾害。在清除前应做好安全防护工作，设专人负责。

4.2 锚杆加固

对边坡治理区采用锚杆加固。根据边坡稳定性分析结果，结合坡形、坡高，最下一排位于标高148.0 m处，最上排位于标高188.0 m处，锚杆最大排数为21排。锚杆水平间距均为2.0 m，垂向间距均为2.0 m，锚杆长度根据高程进行调整，最大长度为12 m，最小长度为5 m，入射角度为10°。锚杆在不同的区域配置不同直径的HRB335螺纹钢筋，注浆材料采用M30纯水泥浆，42.5级普通硅酸盐水泥配制，水灰比0.45～0.55，酌情加入水泥用量5% ～10%的膨胀剂。

4.3 格构梁加固

在边坡设置的格构梁，采用现浇钢筋混凝土，2.0 m×2.0 m方形布置。纵梁的截面尺寸为300 mm×400 mm，横梁的截面尺寸为300 mm×300 mm。混凝土设计强度等级C25。格构梁每30 m设一道伸缩缝，缝宽20 mm，木质沥青填塞。当喷射混凝土网筋穿过梁时，网筋应由梁底筋上面穿过。

4.4 挂网喷混凝土护坡

网片采用φ6.5钢筋(Ⅰ级圆钢)，间距为200 mm×200 mm，网片外侧设置水平及垂直交叉φ18加强钢筋(Ⅱ级螺纹钢)。φ6.5钢筋网片采用扎丝绑扎或点焊连接，φ18加强钢筋与锚杆采用φ22Ⅱ级螺纹钢筋帮焊连接。相邻钢筋网片搭接长度不小于300 mm。工程选用的水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。喷混凝土面层采用C20混凝土，厚度100 mm，面层沿边坡纵向每隔30 m设置一条变形缝，缝宽20 mm，木质沥青填塞。混凝土配合比为水∶水泥∶中砂∶细石=0.5∶1.0∶2.0∶2.5，早强剂掺量为水泥用量的2% ～5%。砂采用中粗砂，细石粒径宜为5～10 mm，干混合料随拌随用。

4.5 地表截水沟与排水沟设置

山坡北面布置截水沟，尽量截住或减少外来水流入崩塌体内，减少雨水沿崩塌裂隙下渗，以利于崩塌体的稳定，同时在坡脚修建排水沟。根据边坡特征和地形地貌，修建一条单向永久性矩形截水沟，在坡脚处修建排水沟。截水沟长约56 m，排水沟长约202 m。截水沟过水断面为矩形，高与宽均为0.5 m，底板和侧壁采用浆砌片石砌筑，厚度250 mm;截水沟顶面50 mm厚用1∶2水泥砂浆抹平。考虑到使用方便和安全，排水沟设计为地表式，采用喷射混凝土与浆砌片石侧壁形成的倒梯形断面，高为0.8 m，底宽为1 m。每隔15～20 m设置一道变形缝，转折处设宽20 mm的变形缝，沥青麻丝止水。浆砌片石强度MU30，水泥砂浆强度M7.5。