花岗岩高边坡的防治实践

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   摘要:花岗岩风化剧烈及孤石发育的高陡边坡容易发生崩塌和滑坡等地质灾害,该类边坡防治难度大。文中结合广州市某地区边坡治理的成功实践经验,从设计选型、治理施工等方面介绍了该类花岗岩高陡边坡的防治经验,可供类似工程治理借鉴使用。
   关键词:边坡治理 锚杆 锚索 柔性防护网
   中图文分类号: 文献标识码: 文章编号:
  
  1引言
  广州市花岗岩分布广泛,花岗岩分布的边坡占广州市边坡的绝大部分,在花岗岩风化剧烈、孤石发育的边坡,特别是高且陡的边坡,若发生孤石滚落或产生滑坡,将严重威胁坡脚建筑物及行人的安全。由于孤石发育的高边坡,施工往往比较困难,本文就广州市天河区某边坡治理的成功实践经验,从设计选型、治理施工等方面介绍了风化剧烈、孤石发育的花岗岩高陡边坡的治理经验,该经验可供类似工程治理借鉴使用。
  2工程概况
  广州市某福利院西侧山体边坡为地质灾害隐患点,曾经出现多次崩塌和孤石滚落等灾害。该边坡总长度约790m,分青年区、老年区和儿童区三区域段边坡。青年区(A坡)边坡坡向约35~315°,边坡长约260m,坡高3~12m,坡度一般40~60°,该边坡已发生崩塌5处,已发孤石滚落多处。老年区(B坡)边坡坡向约100°,边坡长约330m,边坡分2~3级放坡,每级坡高4~25m不等,坡度45~60°,该边坡已发生崩塌3处,部分坡段的中上部有孤石分布。儿童区(C坡)边坡边坡坡向约50~220°,边坡长约200m,自然斜坡坡度一般10~30°,边坡分1~2级放坡,每级坡高3~9m不等,坡度60~75°,局部直立接近90°,该边坡已发生崩塌1处,边坡中上部有孤石分布。
  工程区已发地质灾害主要有崩塌,多达9处,地质灾害发育较为强烈;区内多处地段有孤石分布,块径大小不等,不良地质条件较发育。总的说来,工程区具有坡高大、坡度陡、人为破坏强烈及地质灾害发育较为强烈等特征。边坡的防治等级为二级,安全等级为二级。
  3地质环境条件
   工程区属亚热带季风气候,多年平均降雨量1696.5,雨季主要集中在4~9月,常伴随有台风。
   工程所处地貌单位为低丘陵地貌,地形起伏较大。边坡坡体主要由坡积土层、残积土层和全~微风化花岗岩组成,坡积土层厚度0.6~3.5m,可塑状,粘性较好,含大量中细砂和植物根系,局部含少量碎岩块;残坡积土层厚1.1~4.7m,可塑~硬塑状,土性主要为砂质粘性土,局部为砾质粘性土;风化岩层为边坡坡体主要岩土层,孤石非常发育。
   边坡地下水补给来源主要是大气降水,地表水下渗进入土层,自高往低径流、在低洼或坡脚就近排泄。因地形存在较大差异,地下水位高低不一,在土层内形成波形水位线。
   由于边坡较陡,边坡坡体为残坡积砂(砾)质粘性土、全~微风化花岗岩,岩土层粘性较弱,坡面已直接裸露,易遭受雨水侵蚀;边坡普遍有大块孤石、老滑移面、冲沟,已发生的崩塌就是沿冲沟顺坡垮塌。雨水沿冲沟汇集,遇孤石时顺孤石两侧冲刷,孤石下部基础土体被掏空,形成无跟的孤石矗立在高陡边坡中,随时可能发生崩塌。
  4 治理方案设计
   经过比选,针对场地工程地质和水文地质条件,结合边坡高度和周边环境情况,本边坡治理采用“清除或就地加固孤石+被动柔性防护网+喷锚+局部格构锚固+削坡+截排水+绿化”的治理方案。
   沿人工边坡20m范围内的不稳定孤石采用人工清除或就地加固方式处理。考虑到本区孤石很发育,表层土层长期受雨水冲刷后可能会造成一些现状基本稳定的孤石演变为不稳定,因此在对孤石群采取上述方案进行治理后,在人工边坡坡顶一带采用被动柔性防护措施进行防护,在孤石特别发育地带的人工边坡采用被动防护网防止孤石滚落。
   根据勘查报告,边坡局部存在潜在滑坡可能,需进行支护处理。A坡在里程KA0+070~KA0+115、KA0+150~KA0+210采用锚固措施,采用喷锚挂网的支护形式,在薄弱地段增加腰梁和锚索。在里程KA0+000~KA0+190地段设2道截水沟,其余地带设1道截水沟,在放坡平台处均设排水沟,通过跌水槽汇入福利院现有排水系统。B坡在里程KB0+020~KB0+150采用分级放坡的支护形式,在+64.0m处设宽约3m平台,上部边坡按坡率1:1进行放坡。在里程KB0+150~KB0+220采用锚(索)格构的支护形式,上部和下部各设一道3×7φ5锚索,长21m和12m,水平间距3m,中部设一道φ28锚杆,长9m间距3m,格构梁内植草绿化。在KB0+220~KB0+350段采用喷锚支护形式进行加固。喷锚段采用种植爬藤类植物进行绿化。在坡顶设截水沟,放坡平台处设排水沟,与福利院内原有排水系统接通。C坡在里程KC0+065~105段采用喷锚措施对崩塌段进行治理。喷锚支护段设2道φ28锚杆,锚杆长12m,水平间距2m,喷锚支护段采用种植藤类植物绿化。在里程KC0+180~KC0+210段,采用格构锚固措施进行加固,设3道3×7φ5锚索,锚索水平间距3m,长度分别12、15和18m。
  
  
  图1 治理边坡典型剖面
  5 边坡治理施工
   5.1 施工顺序
   A坡:测量放线→清除孤石或就地加固孤石→截水沟→坡面平整→柔性防护网安装→锚杆、锚索施工→格构、喷锚施工→绿化施工。
   B坡:测量放线→清除孤石或就地加固孤石→截水沟→坡面平整(土石方开挖)→柔性防护网安装→锚杆、锚索施工→格构、喷锚施工→排水沟施工→绿化施工。
   C坡:测量放线→清除孤石→截水沟→坡面平整→柔性防护网安装→锚杆、锚索施工→格构、喷锚施工。
   5.2主要施工工艺
   5.2.1清坡
   本工程边坡孤石发育,孤石最大直径达8m,因此施工时很难按一定坡度削坡形成平整坡面。坡面孤石应根据现场施工情况来确定是否清除,若孤石没有在土体中生根,则应予清除或锚固,若孤石已在土体中生根且稳定,该类孤石对边坡的稳定性有利,可根据现场实际情况来决定保留或者清除。如确需清除的孤石,因该边坡高且陡,坡底有建筑物,应采用合理的爆破措施,给予清除。
   对孤石爆破时应先制定合理的爆破方案,1)可采取小直径造孔;2)加大孔网密度;3)控制最大单位岩石体积耗药量;4)布孔遵循使炸药最大限度地均匀布于孤石内部的原则布置;5)采用不耦合装药和反向起爆;6)为进一步防止飞石,应采用能吸收能量的材料对爆破体进行覆盖。
   5.2. 柔性防护网安装施工
   清除或就地临时处理坡面防护区域内影响施工安全的浮土、孤石和植被→放线测量确定锚杆及基座位置→基坑开挖与砼灌注(土质或强风化破碎岩质地层)或钻凿锚杆孔并清孔(坚固岩质地层)→基座及锚杆安装→钢柱及拉锚绳安装与调试→支撑绳安装与调试→钢丝绳网或环形网的铺挂与逢合→格栅网的鋪挂。
   5.2.3预应力锚索及格构梁施工
   花岗岩残积土具遇水软化崩解特点,因此锚索成孔采用干钻成孔工艺,成孔后应清孔干净。施工时采用潜孔锤成孔,为防止塌孔、垮孔,残积土层和全风化岩层采用跟管钻进。为保证锚索的锚固段能达到稳定岩土层,钻孔深度按设计长度控制且锚固段进入中、微风化岩不少于6m。钻孔施工中,为避免埋钻、卡钻的事故发生,应勤倒杆,反复捅孔吹洗,尽量把孔内的岩粉和沉渣充分排尽。钻孔深度达到要求后,用高压风彻底清洗钻孔。
   注浆应采用二次注浆工艺,浆液为42.5R纯水泥浆,水灰比0.5左右,注浆体28天强度不小于30Mpa;首次注浆压力0.3~0.5MPa,二次注浆压力不小于1.0MPa,间隔时间不小于4小时。
   自由段锚索必须进行防腐处理,自由段采用除锈、刷防锈漆,然后缠裹塑料薄膜,加套6分波纹管。自由段两端100~200mm长度范围内用黄油充填,外绕扎工程胶布固定。锚头应除绣、刷防锈漆,用C25防水混凝土保护,保护层厚度不少于100mm。
   钢筋混凝土格构梁采用C25混凝土对边坡进行加固,施工时先放线刻槽,后浇筑混凝土。格构梁水平间距3m,垂直间距2.5m,截面尺寸为400mm×500mm,嵌入坡面200mm。格构梁每隔30m设一道伸缩缝,宽度2cm,内填二油三毡。钢筋混凝土格构梁应与周边岩土体紧密结合,避免被降雨冲刷、掏空。坡顶位置格构梁顶梁应与土体结合密实,以免地表水渗入。
   锚索的预应力张拉分五次施加,依次取设计抗拔力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍进行逐级张拉,每级荷载施加后,稳定观测时间不小于10min,锚头位移量需满足规范要求,张拉荷载严禁一次加至抗拔力设计值,张拉满足要求后方进行锁定。锁定时,将张拉荷载回放至设计抗拔力的0.25倍,按设计抗拔力的0.5、0.7倍進行张拉锁定。锚索锁定后48小时内,若发生明显的应力松弛现象,应进行补偿张拉。为确保质量,张拉时采用“双控法”,即以控制油表读数为准,用伸长量校核。若锚索预应力张拉不能满足设计要求,则该锚索需根据实际情况降低等级使用。张拉锁定时应间隔实施,必要时应补张拉锁定,以减少预应力损失。
   5.2.4网喷砼施工
   喷射砼面层厚度150mm和100mm两种,坡度陡于20°喷射砼厚度为150mm,钢筋网采用Ф8@ 200×200mm,坡度缓于20°喷射砼厚度为100mm,钢筋网采用Ф6.5@ 250×250mm。面层喷射分2次完成,喷射砼设计强度为C20,配比为水泥:砂:石子=1:2:2.5,水泥采用标号为42.5R的普通硅酸盐水泥,粒径不大于2.5mm的中细砂和粒径小于15mm的瓜米石。
   5.2.5排水系统施工
   本边坡排水系统的总体规划为:坡顶截水沟、坡中排水盲沟以及坡面集水通过急流槽排入坡底排水沟,坡底排水沟的水再汇入市政排水系统。边坡在坡顶、坡底设截水沟和排水沟,坡中设排水盲沟,排水沟用片石或砖砌,沟内侧壁用M20水泥砂浆抹面。排水盲沟用土工布包裹碎石,直径φ500,埋设在坡身,与急流槽连接,排水盲沟每2m设一根φ200排水导管,导管内填碎石,土工布包裹,倾角5°。坡底排水沟排水坡度为1.5%,排水沟应与场地排水系统相连接,保证排水通畅。急流槽的位置应据现场实际地形来确定,约每隔50m设置一道急流槽。
   5.2.6边坡绿化施工
   格构梁间铺设六角钢丝网,规格100×120φ3.5,并喷播草种绿化护面,草种宜选择容易成活的杂生植物。由于原土含砂量较高,须覆客土,客土主要由腐植土、缓施肥、保水剂、稻草、水泥(1%)等组成,采用机械运输方式将客土运至各坡面,分层夯实,种植灌木及花草复绿,安装喷灌系统,恢复生态环境。
  6结束语
   本工程边坡高、坡度陡、地质条件复杂、孤石发育,通过对边坡的详细调查和分析,提出了采用“清除或就地加固孤石+被动柔性防护网+喷锚+局部格构锚固+削坡+截排水+绿化”的治理方案,有效的控制或消除地质灾害隐患。在本工程的实践中,通过精心组织管理,克服了该类边坡治理勘查、设计、施工过程中的种种困难,为治理该类边坡积累了成功的经验。
  
   参考文献:
   1.《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002);
   2.《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006);
   3.《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219-2006);
   4.广东省地质建设工程勘察院. 广州市某福利院西侧山体崩塌地质灾害治理工程施工图设计,2008年10月;
   5.邹文明.孤石爆破飞石控制与防护.水利水电技术.2002(05):24~25;
   6.郑颖人等.《边坡与滑坡工程治理》(第二版).人民交通出版社.
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