大庙峡隧道进出口危岩落石分析及整治设计

李文娟 莫 默

(1.贵州省交通建设工程质量监督局，贵州 贵阳 550081； 2.中铁二院贵阳勘查设计有限公司，贵州 贵阳 550002)

0 引言

京广线连接五省一市，是贯通中国南北的重要铁路大通道，是国家铁路南北交通大动脉，也是中国铁路运输最为繁忙的主要干线，具有极其重要的战略地位。隧道洞口落石防治一直是铁路安全防护的难题，在我国修建年代较早的个别隧道中，洞口防护措施弱，山体大面积风化剥落，铁路运营安全存在较大隐患，急需进行综合性的病害整治。京广线大庙峡隧道位于广东省英德市黎溪镇(左江东岸)，隧道进出口都存在悬挂危岩体，既有防护措施对危岩病害防护不足，极易发生危岩落石危害，威胁行车安全。

1 概述

1.1 地形地貌[1]

测段地形属构造侵蚀中低山地貌，由于左江深切，区内地形陡峻，左江河床处较宽缓，呈“U”字形，局部为“V”字形谷，海拔高度80 m～200 m，相对高差50 m～120 m，自然横坡40°～65°，局部较陡，近直立，沿左江两岸线路附近零星分布基座阶地。该区属于珠江水系，流向北东—南西向，左江冲沟较发育，多呈北西向插入左江，雨季成为地表径流流入左江的通道，旱季多为干沟。坡面植被覆盖率较低，多以低矮灌木为主，陡崖处基岩裸露，无植物覆盖，缓坡平台现改造为上山道路。

1.2 地层岩性

1.3 地质构造及地震动参数

场区地质构造简单，本次调查未发现断裂、褶皱，场区属单斜构造，岩层较平缓。根据GB 18306—2001中国地震动参数区划图，场区地震动峰值加速度分区为小于0.05g，抗震设防烈度为6度，反应谱特征周期分区为0.35 s区。

1.4 水文地质条件

场区内地形陡峻，地表水不发育，无常水流，水量较小，大气降雨地表径流条件好，地表水通过排导沟槽直接流入左江，下渗作用相对较弱。

场区基岩裸露，第四系松散堆积层分布零星，地下水类型主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。

区内地下水补给方式以大气降水垂直补给为主，局部地段以地表水补给为主，一般多向附近的河流和低洼地带运移，并以泉形式渗出，现场调查期间，于斜坡中部石英片岩与页岩、粉砂岩接触带上可见点状泉水出露。

2 病害情况

隧道进口里程桩号为K2167+066，隧道进口左侧边坡坡面与线路走向大致形成剪刀口状，交角约为40°，左侧边坡坡面下缓上陡，上部边坡植被稀疏，大部基岩裸露，特别是1号危岩区(见图1)，为一独立岩峰，岩峰岩面分布悬挂危岩，危岩粒径较大，对铁路威胁最大。隧道进口外50 m路基左侧边坡，危岩落石危及铁路安全。

出口里程桩号为K2167+300，隧道洞口上为清方边坡，边坡高达5 m～15 m，清方边坡上为自然边坡，坡度50°～70°，高度约20 m～30 m，自然坡上为陡岩，陡崖顶高距路肩高度约60 m～90 m，陡岩面坡度80°～90°，崖面分布较多探头危岩，悬空深度0.5 m～3.0 m，落石区整体环境见图2。危岩体节理、层面等结构面较发育，贯通性好，延伸长，沿结构面风化颇重，局部呈碎裂状。受节理裂隙的影响荷载自重作用下，危岩体易发生坍塌、倾倒等破坏形成落石。该区域极易发生危岩落石病害。

3 既有防护措施

隧道进出口地形陡峻，边坡高，危岩粒径大，在进口仰坡及左侧边坡30 m范围设置一道被动防护网；隧道出口天沟以下设置了护面墙、锚杆框架梁，隧道顶设置了被动防护网等多种措施。线路虽经整治，局部得到加强，但对危岩病害防护不足，危岩粒径大，崩下的石块可直接砸在线路上，威胁行车安全，依然存在安全隐患。

4 落石运动分析

利用三维激光扫描落石断面图，从中得到边坡的倾斜角、高度、滚石路径等信息，结合边坡的植被条件，计算采用rockfall软件辅助分析，选用滑动、滚动、碰撞、飞行四种运动形态来表示落石的运动[2]，选取3个代表性断面进行落石运动，以其中最具代表的断面为例分析如下：

根据三维扫描获得断面数据，根据对其边坡地质分析，该落石属性取值为半径0.78 m、落石方量为1.98 m3、落石密度按照2 500 kg/m3、落石质量为4 950 kg。根据现场踏勘，从偏于保守的角度考虑，落石的形状为近似圆形落石。

共进行了100次落石模拟，根据模拟分析结果，最大弹跳高度包络线见图3，最大冲击能量包络线见图4，最大平移速度包络线见图5，落点统计见图6，通过落石软件分析可以得出，在断面中，最大冲击能级约3 000 kJ，最大弹跳高度约12 m，最大冲击速度约30 m/s，存在入侵线路的可能。

5 病害整治主要工程措施

根据落石运动分析，结合地形地质条件，主要采取以下措施：

1)隧道进口外50 m路基左侧边坡设置一道4 m高被动柔性防护网，长120 m。

2)隧道出口顶废弃施工便道内侧设置一道钢筋混凝土拦石墙；拦石墙墙趾均施工便道外缘最小距离不得小于4.0 m，拦石墙长78 m，墙高约10 m，上挡墙高5.0 m；拦石墙墙身采用C30混凝土立模浇筑，墙身与墙背岩体采用锚杆连接加固，锚杆采用直径为32的HRB400钢筋制作，锚杆钻孔直径为110 mm，锚固段长度不小于6 m，沿墙长每1.5 m设置一列，每列设计3孔，孔上下间距为1.0 m。

6 结语

针对京广线既有铁路危岩落石的情况，对危岩体进行调查，通过对危岩形成的原因进行综合分析，利用落石软件评价其稳定性，在此基础上采取针对性的工程措施，大庙峡隧道进出口采用局部支挡防护和增设被动防护网的措施，取得了良好的经济效益，同时保障了京广线安全、有序运营。

参考文献：

[1] 李文娟，莫 默.京广线大庙峡隧道进出口仰坡危岩落石防护工程施工图第四册[Z].2017.

[2] 王玉锁，杨国柱．隧道洞口段危岩落石风险评估[J]．现代隧道技术，2010(6):33-38.