首页注释:本案例旨在探讨道路边坡危岩的有效的工程处理措施。随着交通基础设施建设的快速发展,道路边坡稳定性问题日益凸显,特别是危岩的存在,严重威胁着道路行车安全及沿线居民的生命财产安全。作者:强跃,男,汉,工学硕士,教授(三级),硕士生导师,主要从事三峡库区地质灾害防治研究,工作单位:重庆三峡学院。在此特别指出,本案例仅用于教学,在编制过程中参阅了前人成果,收集了部分单位一线资料,在此致以衷心的感谢和美好的祝福,若涉及侵权,请联系删除,QQ邮箱:652344220@qq.com。
摘要:危岩,作为一种常见的地质灾害,对人类的生命财产安全构成了重大威胁。它指的是在长期重力、地表风化、渗透压力等多种因素作用下,位于陡崖、斜坡上的岩石块体,这些块体因具有崩塌、坠落等不稳定因素而被称为危岩。危岩的失稳和崩塌往往具有突发性和快速性,是山区地质灾害中的重要类型之一。
关键词:危岩,紧急处理,工程处理措施
引言:道路边坡作为交通基础设施的重要组成部分,其稳定性直接关系到道路的使用安全与寿命。危岩,作为边坡稳定性问题的一种极端表现形式,通常由地质构造、风化作用、水文条件及人类活动等多重因素共同作用形成。这些不稳定的岩石体在重力、地震力或雨水渗透等作用下易发生崩塌、滑坡等地质灾害,对道路通行构成重大安全隐患。
背景介绍:2020年7月14日,接到双河口街道地灾专管员报送信息,双河口街道螺丝包。社区重庆市万州儿童福利院后侧危岩发生垮塌灾情,垮塌部位位于陡崖带基座泥质砂岩岩体约5m3,当即碎裂散状于底部陡斜坡,其中一碎裂岩体约0.5m3沿陡崖带底部陡斜坡,坡度约40°,继续滚落冲击底部福利院砖砌院墙,造成院墙局部撕裂与突出,威胁其下重庆市万州儿童福利院84人(职工25人;儿童59人)生命财产安全。
内容:
一、施工流程
施工方法及施工工序
治理工程方案主要施工项目有:测量放线、临时拦挡工程、清除危岩、钢管架临时支撑、C25/C30混凝土支撑嵌补、锚杆锚固、挂网喷射混凝土防护、主动防护网等。
灾害体治理工程总体施工顺序:水平方向上,自东南向西北治理施工;垂直方向,自上而下(除封填支撑外),先治理施工陡崖顶部区域的灾害体,后治理施工陡崖脚部的灾害体;总体工序,危岩施工放线→临时拦挡工程→局部清除危岩体→转运危岩体→钢管架临时支撑→砌筑混凝土柱撑、嵌补→封闭岩腔→搭建脚手架→人工清除及转运→锚固→脚手架拆除。
表1工程量表
序号 |
工程措施 |
单位 |
工程量 |
1 |
清除工程 |
|
|
人工清除危岩 |
m³ |
240.5 |
2 |
锚固工程 |
|
|
Φ110点锚锚杆(L=10.0m,1Φ28钢筋) |
根 |
35 |
Φ130点锚锚杆(L=10.0m,2Φ28钢筋) |
根 |
122 |
Φ130点锚锚杆(L=15.0m,2Φ28钢筋) |
根 |
20 |
锚杆钢筋制安 |
t |
14.0 |
C30混凝土锚头 |
m³ |
8.5 |
钢垫板 |
kg/块 |
1598/177 |
锚头钢筋 |
kg |
587.3 |
锚头模板 |
m² |
177.0 |
C30素混凝土封闭裂隙 |
m³ |
4.3 |
3 |
支撑工程 |
|
|
沟槽土方开挖(含外运) |
m³ |
257.4 |
沟槽石方开挖(含外运) |
m³ |
32.0 |
钢筋制安 |
t |
6.4 |
支撑墙模板 |
m² |
471.0 |
C30混凝土支撑 |
m³ |
984.9 |
φ50泄水管 |
m |
40.0 |
5 |
封填(嵌补)工程 |
|
|
M7.5浆砌片石嵌补封闭岩腔 |
m³ |
10.86 |
C25素混凝土封填嵌补凹岩腔 |
m³ |
91.0 |
人工挖填土方 |
m³ |
19.25 |
人工清表、刻槽石方(含外运) |
m³ |
21.8 |
模板 |
m² |
111.0 |
泄水管(50) |
m |
32.0 |
6 |
防护网工程 |
|
|
锚钉(L=6m,孔径110mm,1Φ28钢筋锚杆) |
根 |
21.0 |
GPS2型主动防护网 |
m² |
196.0 |
人工清表(含外运) |
m³ |
20.0 |
7 |
脚手架工程 |
|
|
脚手架 |
m² |
7218 |
钢管架竹跳板拦挡 |
m² |
540.0 |
人工二次转运脚手架(80m) |
t |
50.0 |
8 |
截排水沟工程 |
|
|
人工挖填方 |
m³ |
309.40 |
沟槽石方开挖(含外运) |
m³ |
7.2 |
双壁波纹管(Φ500) |
m |
20.0 |
钢筋制安 |
t |
4.43 |
C20素混凝土 |
m³ |
183.2 |
模板 |
m² |
572.8 |
泄水管(50) |
m |
30.0 |
人工挖土方 |
m³ |
60.00 |
人工清运石方(含外运) |
m³ |
20.0 |
M7.5浆砌片石修补 |
m |
50.0 |
二、测量工程
1)成立施工测量组
组建测量小组,配置专业测量人员,研究设计成果资料和坐标点、高程点分布情况,编制测量方案,做好测量内业准备和仪器校验工作;
2)使用仪器;全站仪、水准仪。
3)建立坐标,高程控制网。
根据业主提供的坐标、水准点,经复核无误后,做好记录,保存测量成果资料,对全线坐标点、水准点进行加密布设,并由技术负责人复核无误后,进行加固保护;
4)测量放线
会同业主、监理,用全站仪和水准仪等仪器,首先定出范围拐点,并对其孔位进行布置,再定出细部水沟轴线、锚杆孔位等分项工程的位置,并及时形成资料。
放样工作完成后,技术负责人组织有关人员对主要的孔中心点、关键范围拐点以及定位复核点,按其精度要求复核,复核无误后,提供施工现场的放样资料,报监理工程师校对,并由监理工程师书面下达调整或实施通知书后,该工程才能动工。
三、清除危岩、松脱岩体及孤石
(一)人工清除
1)清除采用人工方式清除。
2)清除危岩体及松脱岩体时在危岩体外侧搭设脚手架,脚手架底部应放置在崖下稳定性好的位置。
3)由于危岩体位于居民区附近,在清除危岩体时,应保证清除后的岩体不影响周边居民正常生活与生产,必要时应划定安全范围。
4)准备工作:确定地面危岩清除的安全距离,设置安全警示标志,在施工作业期间严禁人员留滞于该区域。特别要严禁车辆进入清除施工影响区域。施工时应在适当位置设置临时支挡等安全防护措施。
5)位于陡崖上的危岩单体采用人工方式清除,清除后的岩块沉落至陡崖下坡体。危岩清除工程应尽可能避免影响周边居民正常生活与生产及车辆行人的通行;危岩体清除后,对可能对周边环境存在影响的岩块应采取措施消除安全隐患。
6)陡崖上的松脱岩体和斜坡上的孤石采用人工清除,应先将岩体破碎分解成体积不大于0.2m3的小块石或条石,岩块转运出场。对体积较大容易发生整体滑移的崩塌块体在清除过程中应先采用钢缆将其锁定,确保其稳定后再进行人工清除。
8)按照动态设计原则,当清除后崖体出现卸荷裂隙,应采取封闭或适当加设锚杆等措施。
9)在清除施工前,应在陡崖下部道路内侧、斜坡上修建临时拦挡结构作为落石防治措施,采用3m高双层竹跳板+钢管架支撑固定。拦挡结构施工时应规整地形边界,清除浮土浮石,需要时回填凹坑,砍伐无特殊保留价值的树木至根部。
四、支撑嵌补
1)对危岩体底部发育的岩腔,应采用间歇跳槽施工方法,间距根据现场危岩体裂隙发育情况确定,一般不超过4m,严禁全段大开挖,长时间不支护。施工前应按照跳槽施工法清除腔体内松动岩块、表层残积土及强风化岩体,清理后的腔顶和腔底应力求粗糙,逆坡为1:0.2,使岩体与混凝土接触面内倾,有利于危岩体及嵌补的稳定。顺墙方向的地面坡度大于5%时,基础应做成高宽比不大于1:2的台阶,基槽开挖应尽量减少对崖脚岩体损伤,开挖后应及时封闭施工撑填。
2)支撑墙采用C30现浇混凝土,浇筑前,应按设计的配合比,做混凝土试块,并做抗压强度试验,其强度设计值满足规范要求后,方可按设计的配合比拌制混凝土进行浇筑。在支撑墙顶部与危岩体底部接触位置高度为500~1000mm内(根据实际确定)混凝土应掺入少量微膨胀剂,使墙顶应与危岩体底部充填密实。
3)支撑墙长度较大或支撑墙后部裂隙较发育的区段应设置泄水孔,间距3.0m,外斜5%,孔眼尺寸φ90mm,上下左右交错布置,最下排泄水孔口应高出地面(或排水沟顶面)300mm,泄水孔材料采用PVC花管外裹虑水土工布。
4)支撑墙基础应置入基岩中风化深度不小于600mm,且埋置深度不小于1000mm。
5)支撑墙身持力层变化处应设置沉降缝,缝宽30mm。支撑墙长度大于15m时应设置伸缩缝,缝宽30mm,缝中填浸透沥青的木板或沥青麻筋,填塞深度150mm。
6)在嵌补施工前,采用钢管架对岩腔做临时支撑,并预留出支撑墙的施工作业面,待嵌补混凝土柱强度达到70%以上,方可拆除支撑墙控制范围内的临时支撑。
五、锚杆锚固
锚杆施工工艺流程:确定孔位→搭设工作平台→安放钻机→钻进成孔及制作锚杆→清孔→安放锚杆→浇筑砂浆→封头。
(1)锚杆的成孔、清孔、锚杆制作、安放注浆等施工操作和材料要求以及验收均参照《建筑边坡工程技术规范DB50330-2013》(国家标准)的要求和有关规定执行。
(2)施工时岩体边坡应尽量按照设计图要求采用人工切削平整,保证护面墙的厚度和平整度。
(3)锚杆采用HRB400钢筋,浆体采用M30水泥砂浆,压力注浆施工,注浆压力为300kPa。
(4)锚杆在边坡平面上应与护面墙纵向垂直,锚杆的有效锚固深度应不小于设计深度。
(5)锚孔施工定位偏差、斜度和深度等应满足《建筑边坡支护技术规范GB50330-2013》中关于锚杆施工的要求,锚孔深度应大于锚杆长度不小于50cm。
(6)锚杆隔离架(对中架)应沿锚杆轴线方向每隔2米设置一个。
(7)锚杆的自由段位于土层中时,可采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹其层数不少于二层;对位于无腐蚀性岩土层内的锚固段应除锈,砂浆保护层厚度应不小于25mm;对位于腐蚀性岩土层内的锚杆的锚固段和非锚固段,应采取特殊防腐蚀处理。
(8)施工中应设置变形观测点,密切注意边坡的变形。当边坡的变形过大、变形速率过快、周边环境出现开裂等异常情况时,应暂停施工,及时向有关单位反映,并根据异常情况原因采取相应的工程措施进行处理,确保边坡的安全稳定性。
(9)施工前,锚杆应进行基本试验,性能试验锚杆的根数为3根(锚固长度为设计锚固长度的0.6倍)。基本试验未完成前不得进行大面积锚杆施工,试验结果须反馈设计单位,并经设计单位确认后方可进行下一步施工。施工完成后应进行验收试验,验收试验锚杆数为锚杆总数的5%且不少于5根。试验要求及步骤按GB50330-2013附录C进行。
锚杆轴向拉力设计值:
1φ28HRB400,N≥200kN;2φ28HRB400,N≥400kN。
(10)锚杆防腐
钢筋除锈、除油后,采用水泥砂浆防腐,施工中应使锚杆钢筋位于锚孔中部,要求杆体周围水泥砂浆保护层厚度不小于20mm。
(11)注浆要求
注浆浆液应搅拌均匀,随搅随用,在初凝前用完,严防石块、杂物混入浆液;注浆作业开始和中途停止较长时间再作业时宜用水或稀水泥浆润滑注浆泵及注浆管路;孔口溢出浆液或排气管停止排气时,可停止注浆;浆体硬化后,不能充满锚固体时应进行补浆;一次常压注浆作业应从孔底开始,直至孔口溢出浆液;止浆密封装置的注浆应待孔口溢出浆液后进行,注浆压力不宜低于0.4MPa,浆体强度检验用试块的数量每30根锚杆不应少于一组,每组试块应不少于6个。
(12)施工质量控制要点
①选用气动锚杆钻机进行干钻,脚手架上安装钻机专用钢管,摆放钻机,用方向架放出锚杆方位角,锚杆方位角应垂直于坡面,测角仪调整倾角,误差不超过:倾角±0.5度,方位角±1°。
②锚孔径误差±2mm。锚固段应穿过强风化带、裂隙发育破碎带。
③高压风、水洗孔应干净彻底,孔中不得残留岩粉和水。
④锚杆钢筋油污要除净,对有机械损伤及锈蚀者应剔除。
⑤锚杆安放要保证锚孔壁有不少于2.5厘米的注浆厚度。
⑥砂浆须严格控制加水量和水灰比,灰砂比允许误差为±0.03。
⑦自由段注浆必须待浆液溢出孔口稳定1~2min后,方可停止注浆,24小时后还需补浆,以确保注浆饱满。
⑧施工季节应尽量避开雨季,如果确实无法避开时,应采取避雨措施。
六、主动防护网
1)清除坡面防护区域内威胁施工安全的浮土及浮石,对不利于施工安装和影响系统安装后正常功能发挥的局部地形(局部堆积体和凸起体等)进行适当修整。
2)放线测量确定锚杆孔位(根据地形条件,孔间距可有0.3m的调整量),在孔间距允许的调整量范围内,尽可能在天然低凹处选定锚杆孔位;当设计目的是加固具有区域性潜在滑动失稳的土质或似土质边坡时,对非低凹处或不能满足系统安装后较好紧贴坡面的锚杆孔(一般连续悬空面积不得大于5m²,否则宜增设长度不小于0.5m的局部锚杆,该锚杆采用直径不小于φ12的带弯钩的钢筋锚杆或直径不小于φ12的钢丝绳锚杆),应在每一孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度并能将其容纳在内的凹坑或凹槽。
3)按设计深度钻凿锚杆孔并清孔,孔深应大于设计锚杆长度5cm~10cm,孔径φ90mm,锚杆应尽可能垂直于坡面,且与水平面的夹角不应小于20°;当局部孔位处因地层松散或破碎而不能成孔时,可以采用断面尺寸不小于0.4×0.4m的C25砼基础置换不能成孔的岩土段。
4)注浆并插入锚杆.应采用强度等级不低于M30的水泥砂浆,宜采用灰砂比1:1~1:2、水灰比0.45~0.50的水泥砂浆或水灰比0.45~0.50的纯水泥浆,水泥宜用强度等级不低于32.5MPa的抗硫酸盐水泥,优先选用粒径不大于2.5mm的中细砂。确保浆液饱满,在进行下一道工序前注浆体养护不少于三天。
5)安装纵横向支撑绳,张拉紧后两端各用4个绳卡与锚杆外露环套紧固连接,绳卡间距宜为钢丝绳直径的6~7倍,其U形螺栓应位于尾绳段一侧。
6)从上向下铺挂格栅网,格栅网间重叠宽度不宜小于5cm,两张格栅网间以及必要时格栅网与支撑绳间用φ1.5扎丝进行扎结,当坡角小于45°时,扎结点间距一般不宜大于2m,当坡角大于45°时,扎结点间距一般不宜大于1m(有条件时本工序可在前一工序前完成即将格栅网置于支撑绳之下);
7)从上向下铺设钢丝绳网并缝合,缝合绳为φ8钢绳,每张钢丝绳网均用一根长约33m的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行紧固连接(注意:缝合绳不得直接连接到锚杆上)。
锚杆(3m)抗拔力≥50KN、锚杆(6m)抗拔力≥90KN。
某道路边坡危岩工程处理措施分析案例
教学指导手册
教学目的与用途:
1、掌握基本理论和技术
道路边坡危岩工程的教学首要目的是使学生掌握边坡工程的基础理论和相关技术。这包括边坡的稳定性分析、破坏机制、稳定性评价及预测预报等基本原理,以及边坡处治的基本概念和方法,如坡率法与减重设计、抗滑挡土墙的设计与施工、注浆加固等。通过学习,学生能够深入了解边坡工程的基本概念和关键技术,为未来的专业实践打下坚实基础。
2、培养实践能力和创新思维
边坡工程是一门实践性很强的学科,教学过程中需要注重培养学生的实践能力和创新思维。通过实验教学、案例分析、工程实践等环节,学生能够亲自动手操作,了解边坡工程中的实际问题,并学会运用所学知识解决实际问题。同时,鼓励学生参与科研和工程项目,培养其独立思考和创新能力,为未来的职业发展打下坚实基础。
3、提升综合素质和职业素养
边坡工程教学还注重提升学生的综合素质和职业素养。通过课程学习,学生能够了解边坡工程在土木工程领域中的重要地位和作用,认识到自身在工程建设中的责任和使命。同时,培养学生的团队合作精神、沟通能力和组织协调能力,以适应未来复杂多变的工程环境。
教学内容:
一、理论基础
1、地质学基础:介绍岩石类型、地质构造、风化作用等基础知识,帮助学生理解危岩形成的地质背景。
2、工程地质学:讲解边坡稳定性分析原理,包括极限平衡法、数值分析法等,以及影响边坡稳定性的主要因素(如岩性、结构面、水文条件等)。
3、灾害学:分析边坡危岩可能引发的地质灾害类型(如崩塌、滑坡)、成灾机理及危害程度评估方法。
二、识别与评估
1、现场勘查技术:教授如何运用无人机航拍、三维激光扫描、地质雷达等现代技术手段进行边坡危岩的详细勘查,识别潜在危岩体。
2、稳定性评估:结合理论分析与实地监测数据,介绍危岩稳定性评估的方法与流程,包括定性评估与定量计算。
启发思考题:
1、道路边坡危岩的定义与危害
2、如何建立监测预警体系?
建议课堂计划:
时间安排:根据教学需要,整个案例课的课堂时间控制在6学时,以便比较充分地了解案例所涉及的知识点,以下是根据课程时间进度安排的课堂学习计划。
课前计划:发放案例材料,提出课后思考题,请学生在课前完成阅读和初步思考。
课中计划:课堂前言,明确该案例主题(20分钟):案例讲述,案例总体介绍,引导学生分析和认真学习该案例的理论知识点,并提出思考题(120分钟):分组讨论(20分钟);小组发言(20分钟一个小组,4组):案例总结:包括案例中的关键知识点,以及如何运用理论知识去分析和解决实际问题(30分钟)。
课后计划:通过案例分析和总结,使学生掌握案例相关知识,然后布置相关作业,以论文或者报告形式写出案例分析,并对难点和易错点可以进一步研究。
参考文献:
[1]王庭作.公路高边坡危岩稳定性分析及治理方法[J].交通世界,2024,(20):19-21.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2024.20.052.
[2]王成,夏勇,元腾飞,等.复杂艰险山区铁路隧道洞口危岩稳定性评价研究[J].四川建筑,2024,44(03):113-116.
[3]刘宏.岩质边坡稳定性评价及治理措施分析[J].工程技术研究,2024,9(11):38-40.DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2024.11.013.