主动加固与SNS防护网相结合处理路堑危岩落石

2014-07-30黄玉纯

铁道建筑 2014年6期

黄玉纯

(中铁上海设计院集团有限公司南昌院，江西南昌 330002)

坡面柔性安全防护系统[1](Safety Netting System，简称SNS防护系统)，是以高强度的金属网(钢丝绳网、环形网、高强度钢丝格栅以及高强度钢丝网)作为主要系统构件制作的柔性金属防护网结构。自1995年引入中国以来，广泛应用于铁路、公路、矿山和市政工程等各个领域，起到了良好的防护效果。鹰厦铁路作为东南部地区重要的铁路干线，其途经地区山多雨频，经常发生落石现象，严重威胁行车安全。本文在对鹰厦铁路K66+070—K66+370左侧边坡危岩调查分析的基础上，着重分析其成因，并采用Rockfall数值模拟软件对落石轨迹、能量分布进行模拟。针对性地将SNS防护系统与其他稳定、加固措施结合起来用于该区段边坡的危岩整治，取得了良好的效果，可以为其他类似工程提供借鉴。

1 工程概况

1.1 地理位置及设备概况

鹰厦铁路K66+070—K66+370区段位于江西省抚州市资溪县境内，地处丘陵区，为左堑右堤地段，左侧堑坡坡高25～50 m，坡率约为1∶0.8。K66+120—K66+190堑坡下部为既有片石混凝土拦泥墙，K66+170—K66+370坡面为既有框架锚杆防护，堑顶以上为自然山坡，高120～140 m，植被一般。

1.2 工程地质情况

该区段地处丘陵区，丘陵相对高差＞100 m，丘坡植被较茂密。坡面地层为含黏粒粗角砾土，棕红色，稍密，Ⅲ级硬土，厚0～2 m;下为全风化花岗岩，褐黄、灰白色，主要矿物成份为石英及长石，次为黑云母等暗色矿物。长石多已风化成高岭土，呈粗砂砾状，可见原岩结构，强度高，亲水性强，遇水易软化，并易受水流冲刷形成冲沟崩岗，Ⅲ级硬土，厚1～3 m。底伏强～弱风化花岗岩。坡面分布大量球状微风化石蛋、孤石。

1.3 气象、水文

属亚热带潮湿季风天气，年均气温16.9℃，年均降水量1 929.9 mm，年均日照1 595.7 h，年均相对湿度83%，年均无霜期270 d，年均雾日88 d。

1.4 病害情况

K66+155，K66+164里程处边坡经过长年雨水冲刷，已形成2条天然冲沟。其中K66+164里程处冲沟已设置混凝土天沟1条，天沟顶距离轨顶面约30 m。冲沟内坡积大量花岗岩岩块，经设备管理单位搜山后发现，该段范围内山坡坡面分布大量危岩、孤石，且根基不稳，对线路安全造成极大隐患。特别是受强降雨影响，冲沟两侧土体由于暴雨汇集冲刷，植被不良，孤石基础逐步冲蚀、暴露，多次发生岩块顺沟滚落损坏下部既有吊沟情况。

1.5 病害原因分析

1)丘陵冲沟坡积大量不稳定岩块，加上暴雨汇集冲刷，产生泥流，对岩块下部基础逐步侵蚀、掏空。

2)球状微风化石蛋、孤石在各种物理化学作用下，易产生崩塌、落石。

2 工程整治措施

2.1 主要工程方案比选

由于该区段线路山坡上的危岩体距离线路的最大高度超过100 m，且体积较大，如图1所示。受上述病害成因的影响，危岩体病害将进一步发展，最终将导致危岩体的滚落或掉块，直接威胁铁路运输安全，因此必须进行彻底整治加固。

图1 坡面整治前危岩体现状

根据该边坡病害的性质、原因以及工程地质条件，施工技术及施工条件，并参考相关工程的整治经验[2-6]，对该地段路堑边坡坡体上存在的危岩落石主要采取被动防护与主动防护相结合的综合整治措施。

2.2 被动防护措施

方案Ⅰ:左侧边坡设置3道被动防护网。第1道被动网长220 m，距离轨面6.0～7.0 m，网高7.0 m，防护能级为750 kJ;第2道被动网长330 m，距离轨面26.0～40.0 m，网高7.0 m，防护能级为750 kJ;第3道被动网长330 m，距离轨面55.0～60.0 m，网高5.0 m，防护能级为1 000 kJ。

方案Ⅱ:左侧边坡设置2道被动防护网。第1道被动网长220 m，距离轨面6.0～7.0 m，网高7.0 m，防护能级为1 000 kJ;第2道被动网长330 m，距离轨面26.0～40.0 m，网高7.0 m，防护能级为1 000 kJ。第2道被动网以上边坡范围内的危石给予主动防护加固及清除。

两种整治方案对比见表1。

表1 整治方案比较

从费用、材料运输以及防护效果三方面综合比选，确定采用方案Ⅱ进行整治。

2.3 主动防护措施

1)清除堑坡及山坡坡面已有松动迹象的小块危石，清除后的坑洼及缝隙采用M10浆砌片石嵌补，C15混凝土支顶或M10水泥砂浆灌缝填塞。

2)对K66+070—K66+370坡面裸露巨型孤石采用主动网包裹。主动网周边采用锚索(或锚杆)锚固。见图2。基岩埋深较大时，主动网周边采用锚索加固，锚索锚固段长度6.0 m(锚固段必须伸入中等～弱风化岩层)，自由段长度8.0～10.0 m(现场施工可根据岩层情况适当调整)，锚索水平夹角为15°～20°。预应力锚索采用3根高强度低松弛的预应力钢绞线(φ=15.2 mm)制作，并用锚定板锚固，锚固力180 kN。该部分数量约占加固总量的14%。基岩埋深较小时，采用预应力锚杆+锚垫板锚固，锚固力50 kN，锚杆长度需根据岩层埋置深度进行加长，长度按锚入基岩3～4 m控制。该部分数量约占加固总量的56%。

3)对于K66+070—K66+370坡面上基础暴露、悬空的危石堆，采用打入锚杆(索)+C15混凝土支顶+主动网包裹，以支撑危石基础，防止危石滚落。见图3。该部分数量约占加固总量的10%。

图2 坡面危岩处理示意

图3 坡面危岩堆处理示意

4)K66+164(冲沟侧坡面)—K66+200既有框架锚杆以上溜坍区域，采用锚杆框架梁+植生袋进行加固防护。锚杆长12.0 m(含弯折长度)，锚杆纵、横向间距均为3.0 m，框架梁截面尺寸300 mm×300 mm，框架梁梁体全部嵌入坡面中。施工时注意:①锚杆采用2根HRB335级φ25螺纹钢制作，锚杆与水平面角度均为20°。锚头采用弯钩与框架梁主筋焊接或绑扎牢固，支架与锚杆采用焊接连接;杆身每隔1.5 m设一个对中支架(φ12 mm钢筋)。锚杆外露弯折20 cm，并采用厚0.05 m的 C30混凝土封闭。②锚孔直径110 mm，注浆为一次注浆，采用孔底返浆法，灌注M30水泥砂浆。使用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，注浆压力不小于0.4 MPa。③框架梁应先放线开挖沟槽，位置、间距、尺寸应严格按设计要求测放。框架梁采用C30混凝土现场立模施工，当分段施工时预留钢筋，连接面按施工缝处理，锚头应与框架梁同时浇筑。沿线路方向15～21 m于框架横梁中部断开设伸缩缝，缝宽0.02 m，缝内填塞沥青麻筋。框架内采用植生袋进行坡面绿化，防止水土进一步流失。④框架梁底部采用C15混凝土找平。⑤框架左右侧及顶部设框架压边。⑥先将框架内边坡多余的碎石、泥土等杂物清除并整平，要求保证清理后的坡面比框架面低20 cm以上。在植生袋最低层先垫铺5～8 cm的碎石，便于坡面积水排出。用配好种子并加工好的植生袋装填种植土，种植土中适当加入草碳土10% 和复合肥500 g/m。将装好种植土的袋子由下而上均匀码放在框架内，每码好一排后均用脚踩实压紧再往上继续码放。按要求在袋子上点播灌木种子并移栽灌木后养护。

5)K66+187—K66+200天沟以上框架梁内及K66+155坡面巨石以上既有风化破碎岩面，采用挂镀锌铁丝网喷C20混凝土防护，厚度为10 cm。施工时注意:①锚杆采用螺纹钢筋，直径16 mm，长1.1 m，锚固深度1.0 m。锚杆外端采用直弯头，长5 cm。锚杆沿坡面间距1.0 m，呈正方形排列，锚孔内灌注M30水泥砂浆。②挂网采用2.6 mm镀锌铁丝网，铁丝网相邻搭接时应绑扎紧密，搭接强度应不小于材料本身强度。③混凝土坡面设直径0.05 m PVC泄水孔，按梅花形布置，间距3 m，可根据框架梁位置适当调整。如有地下水出露，应适当加密泄水孔。