某临崖公路边坡水毁崩塌地质灾害处治方案研究

傅诗昊　黄天元　胡寒飞

关键词： 临崖边坡 边坡整治 边坡崩塌 挡墙拼宽

中图分类号： U416.14 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）15-0109-05

极端天气会直接引起地质灾害的发生，对社会经济发展造成不良的影响，并对当地的生态环境和人民群众生命财产安全构成严重的威胁。地质灾害的发生与地质环境条件、极端天气、人类工程活动相关。随着边坡等建设的快速发展，影响程度日趋强烈，加之地质环境条件在时空上的差异和变化，导致地质灾害的发生也呈现愈演愈烈的趋势，造成较为严重的人员伤亡和经济财产损失，局部地区的地质灾害已成为影响当地经济发展的重要因素之一。

国内有学者对于极端天气下的公路地质灾害进行了研究：王伟伟[1]依托某具体工程，对因极端天气造成的边坡灾害进行治理，并总结了关键技术，为类似路堑边坡工程提供指导。也有学者对临崖公路边坡地质灾害进行了研究：郑川[2]依托具体工程，针对软弱夹层条件下岩质边坡，基于有限元强度折减法，利用有限元方法，对其稳定性与治理方案进行研究，得到了有益的结论；张健[3]依托具体工程，利用FLAC-3D 差分有限元，对路堑边坡开挖之后的稳定性进行分析，并得到了应急抢险的关键技术；邱锦安等人[4]对广州从化地区的地质灾害问题及其影响因素进行了分析，得到了其发生规律以及其影响因素。

文章所述工程较为特殊，为临崖边坡。目前，我国对临崖公路边坡地质灾害的研究如下：胡庆宝等人[5]依托具体工程，基于摩尔库伦本构模型和SRM法，利用数值模拟软件，对多种工况进行分析对比得到较好治理方案；王昆[6]依托具体工程，利用三维地质建模软件，对特高陡岩质边坡进行回溯，分析其破坏模式与稳定性，并提出治理方案。

某边坡临崖公路左侧临崖，右侧山勢高陡，改造提升十分困难。在改扩建工程施工图阶段，考虑到老路右侧高边坡历经多年通行考验，未现安全隐患，宜减少扰动，并提出了左侧加宽的方案，通过挡墙拼宽提升路容环境和安全运行条件。

1 工程概况

1.1 项目概况

受极端天气（暴雨）影响，某边坡临崖公路K7+100右侧山体出现崩塌，其为一种受反倾结构面控制的切层破坏，属于不可预见的自然地质灾害，且崩塌体范围不在这次改建工程的红线范围之内，周边路段目前几乎尚未施工，不存在工程扰动影响。根据现场地质条件分析，K7+100 高边坡崩塌后，最危险的不良地质体已解除残余危石适当清理后，趋于基本稳定。但K7+055～K7+140 路段右侧高边坡依然存在安全风险，建议国土部门另行开展地质灾害隐患评估，并根据实际需要实施专项治理。

1.2 边坡区域构造

1.2.1 边坡区域构造

K7+040～K7+150 路段左侧临崖，右侧山势高陡，区内分布层状石灰岩，夹板状炭质灰岩和炭质泥岩，地层层理产状：292°∠78°，与边坡产状大角度相交，场地整体稳定性尚可。2018 年6 月3 日，受暴雨影响，K7+120 右侧山体出现中型切层状崩塌，属于自然卸荷型崩塌。现场照片如图1 所示。

1.2.2 地质情况

经过设计人员的现场踏勘，对其地质灾害的形成机理进行了详细的分析研究。该路段地层岩性主要为中厚层状石灰岩，中间夹一薄层碳质泥岩。该路段岩体整体性较好，属于较硬岩，但由于前期人工开挖及常年的风化，岩体节理裂隙较为发育，表层比较破碎。该路段现场的实际地质情况如图2 所示。

根据现场地质调绘，判定为崩塌类型的地质灾害。根据地层、构造的产状和边坡现状，进行地质分析。主要地质情况如图3 赤平投影图所示。

根据赤平投影图分析，节理1 与节理2 把地层切割形成的楔形体易顺着节理面1 形成顺层滑动或崩塌。现场调查出现典型的楔形体，易沿着节理面1 形成顺层滑动的风险。另一组近垂直节理面2 将地层切割后，易形成崩塌的风险。除以上情况，现状边坡还存在局部倒坡，上部裸露的岩体由于没有支撑，存在崩塌的风险。

根据赤平投影图分析，节理1 与节理2 把地层切割形成的楔形体易顺着节理面1 形成顺层滑动或崩塌。现场调查出现典型的楔形体，易沿着节理面1 形成顺层滑动的风险，如图4、图5 所示。另一组近垂直节理面2 将地层切割后，易形成崩塌的风险，如图6 所示。除以上情况外，现状边坡局部存在倒坡，上部裸露的岩体由于没有支撑存在崩塌的风险，如图7 所示。根据现场地质调绘确定的地层、构造的产状和边坡现状坡线，楔形体建模如图8 所示。

2 灾害处治方案研究

由于现状已经发生坍塌，在坍塌点附近仍存在较大范围的滑塌隐患，目前处在极限平衡状态，经地质现场调查，查相关规范参数范围并经稳定性反算确定岩体结构面抗剪强度指标两组值。

此时坡体安全系数为1.01～1.05。锚杆加固后，当锚固荷载值达到5.7 MN 时，安全系数达到3.055。

单根锚索错固力设计值为700 kN，则需锚索8 根。根据楔形体坡面上的面积可得锚杆布置间距为4.5 m×4.5 m，矩形布置。

为了一次根治，对边坡进行刷坡处治。将边坡放缓至1∶0.3 坡率，并开挖出平均宽约5 m 的碎落台，其中K7+040～K7+106 段碎落台宽度为0～3.5 m，K7+106～K7+150 段碎落台宽度为0～8 m。刷坡完成后上面两排采用长9 m、直径25 mm 的精轧螺纹钢锚杆加固，布置间距为2.25 m×2.25 m（坡面距离），矩形布置。下面四排锚杆布置间距为4.5 m×4.5 m（坡面距离）。全坡面采用主动柔性防护网进行防护，并采用短锚杆进行局部加固，具体见图8。

3 处治方案应用关键技术研究

3.1 锚杆加固

项目设计采用的锚杆杆体直径为25 mm，钻孔直径为80 mm，钻孔深度超过锚杆设计长度不应小于50 cm。

锚杆施工主要包括施工准备、锚孔钻造、锚杆制安、锚孔注浆等工作流程。其中有两个主要环节：一是锚孔成孔，二是锚孔注浆。成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻；注浆的技术关键是如何将孔底的空气、岩（土）沉渣和地下水体排出孔外，保证注浆饱满密实。

3.2 SNS 主动柔性防护网

主动防护系统安装流程如下：清坡→放线→复核→钻孔→清孔→安装钢绳锚杆→灌注→安装纵横向支撑绳→验收→缝合→挂网→张拉。

防护设计推荐采用GPS 型主动柔性防护网，采用双股钢丝绳锚杆（钢丝绳直径为16 mm）；钢丝绳网的规格，采用DO/08/300 型钢丝绳网，宜选用4 m×4 m 网片，与横、纵向支撑绳构成4.5 m×4.5 m 方形布置；缝合绳为直径8 mm 钢丝绳，每张钢丝绳网宜用一根缝合绳缝合；GPS2 型主动防护系统应在钢丝绳网下铺一层钢丝格栅，宜采用直径为2.2 mm 的热镀锌钢丝编制的网孔为 50 mm×50 mm 的钢丝格栅；主动柔性防护网所有配件均应镀锌处理，热镀锌等级不低于AB 级。

4 加固前后稳定性分析

利用理正岩土软件，基于简化毕肖普（Bishop）法，对边坡加固前后稳定性进行分析。加固前后边坡计算参数见表4、表5。楔形体简图见图9。

5 结语

本文针对临崖边坡的特殊性，对其灾害处治方案研究进行研究，提出了刷坡方案，总结了边坡的构造以及地质情况，分析了发生灾害的原因；利用理正岩土软件对处治前后边坡的安全性进行分析，发现治理后安全系数由1.013 增加至2.843，边坡较为安全。