高速铁路危岩落石加固防护设计综述

曾小波 陈利容

(1.中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031； 2.中建基础设施勘察设计建设集团有限公司，四川 成都 610031)

1 概述

近十年来，中国高铁飞速发展，现已建成"四纵四横"的庞大高铁网络，而"八纵八横"的雄伟蓝图也正在描绘当中。统计数据表明，截至2018年年底，中国已开通高铁2.9万km，占世界高铁总量的2/3，成为世界上高铁里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家。

由于高铁运行速度快，缺乏智能化预警系统，稍有不慎，如遇危岩落石上道，将会严重危及行车和生命安全，造成不可挽回的损失。因此，危岩落石加固防护是高铁建设中一个重要环节，必须严防危岩落石风险，确保高铁运营安全。

2 危岩落石的存在形态(类型)

危岩是指陡峭的岩石边坡上，岩体内部受到多组结构面的切割，存在一些摇摇欲坠的岩块。在某些因素影响下危岩将坠落下来，其规模大者称为崩塌，仅个别岩块崩落称为落石[1]。落石病害多见于覆盖层薄、植被甚少、岩体大部分裸露、褶曲断裂和风化较为严重的陡坡地段。

根据现场危岩落石进行分析，危岩落石存在形态主要有：

1)零星山体裸露岩石：在自然坡面上，存在个别零星岩石矗立在边坡上，如图1所示；

2)破碎坡面：硬质岩边坡的节理、裂隙发育，形成破碎的坡体碎块，如图2所示；

3)陡峭岩体：多依附于体积较大的母岩上，由于受结构面切割，整体性差，易发生崩塌、落石现象，如图3所示；

4)倒悬岩体：在外力作用下陡峭岩体基础部分被掏空，形成倒悬的岩体，如图4所示。在重力和其他外力作用下，以上几种情况都容易发生落石现象，危及铁路行车安全。

3 危岩落石加固防护设计

危岩落石加固防护设计应分阶段、有针对性地进行动态设计，可分为三个阶段：

1)勘测选线阶段；

2)调查设计研究阶段；

3)现场施工及动态设计。各阶段均应高度重视，争取做到有问题早发现、早解决，为高铁建设争取宝贵时间，同时可避免前期不重视，后期补救增加额外的工程措施费，产生不必要的浪费。

3.1 勘测选线阶段

勘测选线阶段，应高度重视危岩落石对选线的影响，可通过调查、了解附近既有线危岩落石的情况，区域地貌、地质特点或通过无人机航拍，收集沿线危岩落石的影像、相片等相关资料，了解线路经过区域危岩落石分布、规模，选线时应尽量绕避大型危岩，危岩落石密集区或岩堆等危险区域，必要时进行线路方案综合比选，确定最优方案。

3.2 调查设计研究阶段

线路方案确定后，针对难以绕避的小型、零星危岩落石，开展设计前应对危岩落石进行现场详细调查，确定其分布范围、规模、体积大小，对危岩落石存在形态进行分类，并做好相应的标注、记录，分析危岩落石可能对铁路产生的危害，以便有针对性的进行设计及方案比选。必要时应对体积大、危害大的危岩落石进行专项风险评估。

3.2.1 通过危岩落石区的线路工程方案

通过现场调查，在详细了解危岩落石具体分布、规模和存在形态等基础上，通过综合比选确定危岩落石区的线路工程方案。对危岩落石进行加固防护后，落石能得到有效控制的段落，原则上可采用路基形式通过；对危岩落石进行加固防护后，仍有可能存在落石风险，但可通过设置明洞、棚洞等措施消除风险，此类情况，可采用隧道(明洞或棚洞)形式通过；对风险性较高的危岩落石，难以通过加固防护解决时，原则上对危岩落石进行清除处理，结合加固防护的方案，或者进行清除方案与线路绕避方案的综合比较，根据结果确定最佳方案。

3.2.2 危岩落石的辅助设计

危岩落石加固防护可借助计算机进行辅助设计，采用数值仿真分析，模拟危岩落石可能经过的区域、运动方式和轨迹，以便确定合理拦截位置和高度，防护能级和防护措施，有针对性地对危岩落石进行加固防护设计。

3.2.3 危岩落石的防护设计

危岩落石加固防护分为主动防护和被动防护，其中主动防护措施主要有清除、支顶、锚杆(索)锚固、主动防护网、嵌补封填等，被动防护措施主要有被动防护网、帘式网等柔性防护、拦石墙、落石槽、明洞、棚洞等。危岩落石防护设计可根据危岩落石具体情况，采用主动防护、被动防护或主被动防护相结合的防护形式。

结合以往工程实践经验，根据危岩落石的具体存在形态，危岩落石可采用以下措施进行加固防护。

1)零星山体裸露岩石的加固防护，应根据裸露岩石的稳定性及破碎程度而定，对稳定性好、较完整的岩石，可采取原位支顶、嵌补，结合主动防护网、拦石墙等进行加固防护；对节理裂隙发育、稳定性差的坡面孤石，原则上采用破碎清除结合坡面防护，但岩石清除应在正线主体工程实施前完成。

2)破碎坡面的加固防护，应根据坡面破碎程度采用不同的措施，针对较为破碎的坡面，可采用锚杆+钢筋网+模注混凝土进行加固防护；针对相对完整的坡面，可采用主动防护网进行防护，坡脚或平台处可视地形情况设置钢性防护格栅。

3)陡峭岩体，应根据岩体破碎程度、距线路的距离等综合分析：a.岩体与线路之间有一定安全距离时，可在线路与岩体间合适位置设置一道被动防护网或拦石墙，岩体下方设置落石槽，岩体采用窗帘式网进行覆盖防护。b.岩体与线路较近时，可先对岩体的整体情况进行分析，若节理、裂隙发育，岩体破碎，优先考虑清除破碎岩体至母岩，然后采用窗帘式网进行防护，线路采用明洞或棚洞方案，再结合被动防护网或拦石墙防护；若岩体整体性较好，可采用锚杆(索)对岩体进行预加固，再采用窗帘式网，结合被动网或拦石墙进行防护。

4)倒悬岩体，当陡峭岩体的基础受外力作用被掏空便形成倒悬岩体，设计时根据被加固的岩体体积大小综合考虑，若倒悬岩体体积较小，可对危岩体进行清除处理。若体积较大，且清除较为困难时，应先对岩体进行支顶加固，然后参照陡峭岩体防护措施进行加固防护。

3.3 现场施工及动态设计

危岩落石加固防护施工前，设计单位应进行专项技术交底，施工技术人员应详细阅读设计图纸，充分理解设计意图，并进行现场核对，在核对或施工过程中，若发现设计与现场实际有出入时，应及时通知设计人员调整加固防护措施，采用动态设计的原则，施工过程中设计应加强与施工的配合。

合理组织施工，做好施工计划安排，设计有对危岩落石进行清除处理时，务必在正线主体工程实施前完成清除施工，避免后期再进行清除危及主体工程。

4 结语

危岩落石加固防护设计总体上应遵循先勘察、后设计，个别设计和动态设计的原则。高度重视各阶段危岩落石的勘察设计，根据危岩落石的具体情况，针对性地采用相应的加固防护措施。加强现场核对，以便进行动态设计。危岩落石加固防护设计还应兼顾环境保护，尽可能不破坏原有自然环境或增设绿色植物防护等。