論山區(qū)道路危巖落石機(jī)理與防治技術(shù)

梁玉榮

山區(qū)道路兩側(cè)山體受多種因素影響，巖石墜落現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，輕則使公路和車輛遭到輕微毀壞，重則使道路中斷，給交通運(yùn)輸帶來(lái)重大損失;更有甚者，落石的巨大沖擊能量嚴(yán)重威脅到人

民群眾生命安全，其危害程度不亞于泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。本文對(duì)山區(qū)道路落石的形成機(jī)制及防治的常用技術(shù)進(jìn)行了論述，以期能針對(duì)不同的落石現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別，選擇不同的防治技術(shù)，做到早識(shí)別、早發(fā)現(xiàn)、早治理。

1 危巖落石的形成機(jī)制

危巖指高陡斜坡產(chǎn)生了拉裂、松動(dòng)變形并隨時(shí)可能發(fā)生破壞，向坡下運(yùn)動(dòng)的巖體;落石是個(gè)別危巖脫離母巖，向下墜落的現(xiàn)象。危巖落石形成具有影響因素復(fù)雜、形成規(guī)模不確定、發(fā)生時(shí)間難以預(yù)測(cè)，致災(zāi)隨機(jī)性強(qiáng)的特征，它的形成機(jī)制受內(nèi)在條件及外界誘發(fā)因素制約，主要有如下幾點(diǎn)。

1.1 形成危巖落石災(zāi)害的內(nèi)在條件

危巖落石形成的內(nèi)在條件包括巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌三個(gè)方面，統(tǒng)稱為地質(zhì)條件。1)不同的巖土類型使得落石災(zāi)害具有不同的物質(zhì)條件，通常巖性堅(jiān)硬的各類巖石及初具成巖性的石質(zhì)黃土、結(jié)構(gòu)密實(shí)的黃土等形成規(guī)模較大的落石，頁(yè)巖、泥灰?guī)r等互層巖石及松散土層等，往往以墜落和剝落為主。2)不同地質(zhì)構(gòu)造(如節(jié)理、裂隙、層面、斷層等)對(duì)坡體的切割、分離，為落石的形成提供邊界條件。山體中的裂隙越發(fā)育、越易產(chǎn)生落石，與坡體延伸方向近乎平行的陡傾角構(gòu)造面，最容易產(chǎn)生落石。3)山區(qū)道路兩側(cè)不同的地形地貌如人工邊坡、坡度大于45°的高陡邊坡、孤立山嘴或凹形陡坡等均容易產(chǎn)生落石。

1.2 形成落石災(zāi)害的外界誘發(fā)因素

水是誘發(fā)落石的首要因素。融雪、暴雨和長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨，使地表水滲入坡體，軟化巖土及其中軟弱面，產(chǎn)生孔隙水壓力等，從而誘發(fā)落石。其次是凍脹、晝夜溫度變化、地震等也會(huì)誘發(fā)落石現(xiàn)象。另外，不合理的人類活動(dòng)，如采掘礦產(chǎn)資源、道路工程削坡過(guò)陡、開(kāi)挖山體，強(qiáng)烈的機(jī)械震動(dòng)等改變坡體原始平衡狀態(tài)的人類活動(dòng)，都會(huì)誘發(fā)落石現(xiàn)象。

2 落石防治工程的設(shè)計(jì)原則

危巖落石的防治方法可分為清除、加固、攔截、遮擋四大類別。

當(dāng)?shù)缆穬蓚?cè)山體可能發(fā)生的危巖落石體積數(shù)量不大，且母巖的破裂程度不嚴(yán)重時(shí)，則以全部清除為宜;但由于清除技術(shù)對(duì)山體進(jìn)行了擾動(dòng)，應(yīng)謹(jǐn)慎采用。加固類技術(shù)的防治理念在于通過(guò)支撐、錨固、注漿等技術(shù)措施，增強(qiáng)危巖的穩(wěn)定性，阻止其發(fā)生崩落，而不至于致災(zāi);用于勘察確定的、不宜或難于消除的大型危巖體治理。攔截遮擋的防治理念在于對(duì)存在線狀危巖帶的道路兩側(cè)，假設(shè)危巖落石現(xiàn)象形成，通過(guò)攔截阻擋等防護(hù)技術(shù)措施，阻止落石到達(dá)道路范圍，全面有效保護(hù)行人車輛不受侵害;攔截遮擋措施適用于可能發(fā)生的漏勘漏治的規(guī)模不大，頻繁發(fā)生的中小型落石，通常作為加固技術(shù)的輔助措施。

四類防治措施各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于具體的危巖落石防治工程，可以采用不同技術(shù)結(jié)合使用，起到理想的防治效果。

3 落石防治技術(shù)體系

3.1 清除

清除分為一般清除和刷坡削坡。1)一般清除可采用人工、機(jī)械、爆破三種方式。在一定條件下，它是最為經(jīng)濟(jì)的措施，但難以實(shí)現(xiàn)徹底清除，且隨著風(fēng)化或侵蝕過(guò)程的繼續(xù)，必將產(chǎn)生新的危石，應(yīng)謹(jǐn)慎采用。2)刷坡削坡是在危巖孤石突出的山嘴以及坡體風(fēng)化破碎的地段，采用刷坡、削坡技術(shù)放緩邊坡，以減小斜坡體的重量，使斜坡坡度達(dá)到理想的穩(wěn)定坡度。但削坡不宜在巖體破碎強(qiáng)烈，開(kāi)挖影響較大的巖體上進(jìn)行。

3.2 加固

加固是通過(guò)進(jìn)行錨固、護(hù)坡、護(hù)墻、支撐、嵌補(bǔ)、噴射混凝土、柔性主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、勾縫、注漿與排水等，以及各種技術(shù)措施綜合利用來(lái)實(shí)現(xiàn)危巖體的主動(dòng)防護(hù)治理。

1)錨固。它是利用錨索、錨桿對(duì)有失穩(wěn)可能的危巖體進(jìn)行錨固，通過(guò)錨固力提供抵抗危巖體下滑力或傾覆力矩，保證危巖體的穩(wěn)定。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不明顯改變環(huán)境，缺點(diǎn)是要完全查清坡面危石很難，且在采用錨固措施時(shí)，必須在危石上進(jìn)行大量的鉆孔錨固作業(yè)，對(duì)母巖造成大的擾動(dòng)，施工風(fēng)險(xiǎn)大。2)護(hù)坡、護(hù)墻。適用于易風(fēng)化剝落的邊坡，用以封閉邊坡。邊坡陡者用護(hù)墻，邊坡緩者用護(hù)坡;對(duì)易風(fēng)化的軟弱巖層，可用瀝青、砂漿或漿砌片石護(hù)面。護(hù)坡、護(hù)墻的缺點(diǎn)是破壞了植被生長(zhǎng)條件，對(duì)坡面條件要求高，因結(jié)構(gòu)抗力低，存在自身穩(wěn)定性問(wèn)題。3)支撐。它是以石砌、水泥混凝土、鋼筋混凝土或鋼軌等修建人工支撐體來(lái)提高危巖穩(wěn)定性的一種防治技術(shù)，有墻式、柱式、拱式等不同類型;適用于位置確定、有支撐條件的較大巖腔，要求支撐體自身及基礎(chǔ)穩(wěn)固，它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)母巖造成大的擾動(dòng)。4)嵌補(bǔ)。它是對(duì)外懸或坡面凹形的較小巖腔采用漿砌片石、混凝土或水泥砂漿填筑，以提高危石穩(wěn)定性。嵌補(bǔ)結(jié)構(gòu)要求具有穩(wěn)定的基礎(chǔ)，且必須與坡面緊密結(jié)合;它的缺點(diǎn)是要修筑基礎(chǔ)，環(huán)境破壞性較大。5)噴射混凝土。該方法本身能通過(guò)添加纖維來(lái)提高強(qiáng)度和韌性，并常與錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼絲格柵結(jié)合使用，通常把它當(dāng)作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有很高的承載能力。噴射混凝土對(duì)坡面有封閉作用，非常好地隔絕了地表水下滲，提高了邊坡的穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，機(jī)械化程度高，施工速度快，對(duì)地形適應(yīng)能力強(qiáng)，也比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)是毀滅坡面既有植被及其生長(zhǎng)發(fā)育條件，對(duì)環(huán)境和自然景觀具有破壞性。6)柔性主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。它是用錨桿、支撐繩固定方式將鋼絲繩網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)覆蓋包裹在所需防護(hù)斜坡或巖石上，以加固或圍護(hù)危巖或落石的一種新的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是施工快捷、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)境影響小，適用于小型、淺表層危巖體的防治。7)勾縫、注漿與排水。鑒于水是產(chǎn)生落石的重要因素，為提高邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)坡體中的裂隙、縫，可采用水泥砂漿、細(xì)石混凝土勾縫、注漿等進(jìn)行封閉，以防止災(zāi)害進(jìn)一步發(fā)展;特別是對(duì)侵蝕作用比較敏感的邊坡，可設(shè)排水工程以攔截疏導(dǎo)斜坡地表水和地下水，通常作為輔助措施予以考慮。

3.3 攔截

對(duì)于僅在雨后才有墜石、剝落地段，可在坡腳或半坡上設(shè)置攔截構(gòu)筑物，包括傳統(tǒng)的剛性系統(tǒng)(如落石槽、攔石墻、落石平臺(tái)等)，半剛性攔石墻、柔性被動(dòng)攔石網(wǎng)等。

1)落石槽。落石槽是在坡腳留置或設(shè)置具有一定寬度和深度的溝槽來(lái)承接落石，它的設(shè)置要保證落石不致直接落到公路范圍。優(yōu)點(diǎn)是就地取材，施工簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是占地面積大，不經(jīng)濟(jì)，且會(huì)帶來(lái)較大的環(huán)境破壞。2)落石平臺(tái)。當(dāng)被防治的公路路基距有危巖落石隱患的山坡坡腳有適當(dāng)距離，且路基高程與坡腳下平緩地帶高程相差不大(不超過(guò)2 m～2.5 m)時(shí)，宜修筑落石平臺(tái)。3)攔石墻。修建于落石路徑上(坡腳或坡面上)的攔擋結(jié)構(gòu)，需要有穩(wěn)定而龐大的基礎(chǔ)，由漿砌片石或澆筑混凝土構(gòu)成。缺點(diǎn)是抗沖擊效果較差，受經(jīng)濟(jì)、場(chǎng)地條件和結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性等因素限制，對(duì)場(chǎng)地條件要求較高。4)柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。防護(hù)網(wǎng)由鋼絲繩網(wǎng)或環(huán)形網(wǎng)(需攔截小塊落石時(shí)附加一層鐵絲格柵)、固定系統(tǒng)(錨桿、攔錨繩、基座和支撐繩)、減壓環(huán)和鋼柱四個(gè)主要部分構(gòu)成;系統(tǒng)的柔性和攔截強(qiáng)度足以吸收和分散傳遞預(yù)計(jì)的落石沖擊動(dòng)能，消能環(huán)的設(shè)計(jì)和采用使系統(tǒng)的抗沖擊能力得到進(jìn)一步提高。與剛性攔截和砌漿擋墻相比較，改變了原有施工工藝，使工期和資金得到減少，把飛石攔截在公路之外，避開(kāi)災(zāi)害對(duì)公路設(shè)施的毀壞。

3.4 遮擋

采用明洞(類似于隧道內(nèi)襯的封閉式結(jié)構(gòu))或棚洞(封閉或半封閉的懸臂式結(jié)構(gòu))措施，將落石路徑隔離在路面以外，通常由混凝土或漿砌石構(gòu)成，并可在洞頂鋪填砂土和礫石緩沖混合料，以防止落石對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞。優(yōu)點(diǎn)是防落石效果好，不需要做任何維護(hù)，安全性和安全感均很高;缺點(diǎn)是造價(jià)高，常用于中、小型落石防治。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)道路兩側(cè)危巖落石災(zāi)害影響因素復(fù)雜，發(fā)生難以預(yù)測(cè)，在公路新建時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)工作，對(duì)危巖落石地段，應(yīng)采取繞避或必要的處治措施，防患于未然。對(duì)于運(yùn)營(yíng)中的公路，要加強(qiáng)日常檢查巡視，尤其做好季節(jié)性檢查與治理，以預(yù)防為主，治早治小，一次根治，不留后患，針對(duì)具體的災(zāi)害成因及特點(diǎn)，及時(shí)采取措施，確保公路安全運(yùn)營(yíng)。

［1］ 曾 廉.崩塌與防治［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，1990:23-50.

［2］ 胡厚田.崩塌與落石［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1989:78-105.

［3］ 葉四橋，陳洪凱，唐紅梅.危巖落石防治技術(shù)體系及其特點(diǎn)［J］.公路，2010，7(18):80-84.