主動加固與SNS防護網(wǎng)相結(jié)合處理路塹危巖落石

黃玉純

(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司南昌院，江西南昌 330002)

坡面柔性安全防護系統(tǒng)[1](Safety Netting System，簡稱SNS防護系統(tǒng))，是以高強度的金屬網(wǎng)(鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強度鋼絲格柵以及高強度鋼絲網(wǎng))作為主要系統(tǒng)構(gòu)件制作的柔性金屬防護網(wǎng)結(jié)構(gòu)。自1995年引入中國以來，廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、礦山和市政工程等各個領(lǐng)域，起到了良好的防護效果。鷹廈鐵路作為東南部地區(qū)重要的鐵路干線，其途經(jīng)地區(qū)山多雨頻，經(jīng)常發(fā)生落石現(xiàn)象，嚴重威脅行車安全。本文在對鷹廈鐵路K66+070—K66+370左側(cè)邊坡危巖調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，著重分析其成因，并采用Rockfall數(shù)值模擬軟件對落石軌跡、能量分布進行模擬。針對性地將SNS防護系統(tǒng)與其他穩(wěn)定、加固措施結(jié)合起來用于該區(qū)段邊坡的危巖整治，取得了良好的效果，可以為其他類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1.1 地理位置及設(shè)備概況

鷹廈鐵路K66+070—K66+370區(qū)段位于江西省撫州市資溪縣境內(nèi)，地處丘陵區(qū)，為左塹右堤地段，左側(cè)塹坡坡高25～50 m，坡率約為1∶0.8。K66+120—K66+190塹坡下部為既有片石混凝土攔泥墻，K66+170—K66+370坡面為既有框架錨桿防護，塹頂以上為自然山坡，高120～140 m，植被一般。

1.2 工程地質(zhì)情況

該區(qū)段地處丘陵區(qū)，丘陵相對高差＞100 m，丘坡植被較茂密。坡面地層為含黏粒粗角礫土，棕紅色，稍密，Ⅲ級硬土，厚0～2 m;下為全風化花崗巖，褐黃、灰白色，主要礦物成份為石英及長石，次為黑云母等暗色礦物。長石多已風化成高嶺土，呈粗砂礫狀，可見原巖結(jié)構(gòu)，強度高，親水性強，遇水易軟化，并易受水流沖刷形成沖溝崩崗，Ⅲ級硬土，厚1～3 m。底伏強～弱風化花崗巖。坡面分布大量球狀微風化石蛋、孤石。

1.3 氣象、水文

屬亞熱帶潮濕季風天氣，年均氣溫16.9℃，年均降水量1 929.9 mm，年均日照1 595.7 h，年均相對濕度83%，年均無霜期270 d，年均霧日88 d。

1.4 病害情況

K66+155，K66+164里程處邊坡經(jīng)過長年雨水沖刷，已形成2條天然沖溝。其中K66+164里程處沖溝已設(shè)置混凝土天溝1條，天溝頂距離軌頂面約30 m。沖溝內(nèi)坡積大量花崗巖巖塊，經(jīng)設(shè)備管理單位搜山后發(fā)現(xiàn)，該段范圍內(nèi)山坡坡面分布大量危巖、孤石，且根基不穩(wěn)，對線路安全造成極大隱患。特別是受強降雨影響，沖溝兩側(cè)土體由于暴雨匯集沖刷，植被不良，孤石基礎(chǔ)逐步?jīng)_蝕、暴露，多次發(fā)生巖塊順溝滾落損壞下部既有吊溝情況。

1.5 病害原因分析

1)丘陵沖溝坡積大量不穩(wěn)定巖塊，加上暴雨匯集沖刷，產(chǎn)生泥流，對巖塊下部基礎(chǔ)逐步侵蝕、掏空。

2)球狀微風化石蛋、孤石在各種物理化學(xué)作用下，易產(chǎn)生崩塌、落石。

2 工程整治措施

2.1 主要工程方案比選

由于該區(qū)段線路山坡上的危巖體距離線路的最大高度超過100 m，且體積較大，如圖1所示。受上述病害成因的影響，危巖體病害將進一步發(fā)展，最終將導(dǎo)致危巖體的滾落或掉塊，直接威脅鐵路運輸安全，因此必須進行徹底整治加固。

圖1 坡面整治前危巖體現(xiàn)狀

根據(jù)該邊坡病害的性質(zhì)、原因以及工程地質(zhì)條件，施工技術(shù)及施工條件，并參考相關(guān)工程的整治經(jīng)驗[2-6]，對該地段路塹邊坡坡體上存在的危巖落石主要采取被動防護與主動防護相結(jié)合的綜合整治措施。

2.2 被動防護措施

方案Ⅰ:左側(cè)邊坡設(shè)置3道被動防護網(wǎng)。第1道被動網(wǎng)長220 m，距離軌面6.0～7.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護能級為750 kJ;第2道被動網(wǎng)長330 m，距離軌面26.0～40.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護能級為750 kJ;第3道被動網(wǎng)長330 m，距離軌面55.0～60.0 m，網(wǎng)高5.0 m，防護能級為1 000 kJ。

方案Ⅱ:左側(cè)邊坡設(shè)置2道被動防護網(wǎng)。第1道被動網(wǎng)長220 m，距離軌面6.0～7.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護能級為1 000 kJ;第2道被動網(wǎng)長330 m，距離軌面26.0～40.0 m，網(wǎng)高7.0 m，防護能級為1 000 kJ。第2道被動網(wǎng)以上邊坡范圍內(nèi)的危石給予主動防護加固及清除。

兩種整治方案對比見表1。

表1 整治方案比較

從費用、材料運輸以及防護效果三方面綜合比選，確定采用方案Ⅱ進行整治。

2.3 主動防護措施

1)清除塹坡及山坡坡面已有松動跡象的小塊危石，清除后的坑洼及縫隙采用M10漿砌片石嵌補，C15混凝土支頂或M10水泥砂漿灌縫填塞。

2)對K66+070—K66+370坡面裸露巨型孤石采用主動網(wǎng)包裹。主動網(wǎng)周邊采用錨索(或錨桿)錨固。見圖2?；鶐r埋深較大時，主動網(wǎng)周邊采用錨索加固，錨索錨固段長度6.0 m(錨固段必須伸入中等～弱風化巖層)，自由段長度8.0～10.0 m(現(xiàn)場施工可根據(jù)巖層情況適當調(diào)整)，錨索水平夾角為15°～20°。預(yù)應(yīng)力錨索采用3根高強度低松弛的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(φ=15.2 mm)制作，并用錨定板錨固，錨固力180 kN。該部分數(shù)量約占加固總量的14%?；鶐r埋深較小時，采用預(yù)應(yīng)力錨桿+錨墊板錨固，錨固力50 kN，錨桿長度需根據(jù)巖層埋置深度進行加長，長度按錨入基巖3～4 m控制。該部分數(shù)量約占加固總量的56%。

3)對于K66+070—K66+370坡面上基礎(chǔ)暴露、懸空的危石堆，采用打入錨桿(索)+C15混凝土支頂+主動網(wǎng)包裹，以支撐危石基礎(chǔ)，防止危石滾落。見圖3。該部分數(shù)量約占加固總量的10%。

圖2 坡面危巖處理示意

圖3 坡面危巖堆處理示意

4)K66+164(沖溝側(cè)坡面)—K66+200既有框架錨桿以上溜坍區(qū)域，采用錨桿框架梁+植生袋進行加固防護。錨桿長12.0 m(含彎折長度)，錨桿縱、橫向間距均為3.0 m，框架梁截面尺寸300 mm×300 mm，框架梁梁體全部嵌入坡面中。施工時注意:①錨桿采用2根HRB335級φ25螺紋鋼制作，錨桿與水平面角度均為20°。錨頭采用彎鉤與框架梁主筋焊接或綁扎牢固，支架與錨桿采用焊接連接;桿身每隔1.5 m設(shè)一個對中支架(φ12 mm鋼筋)。錨桿外露彎折20 cm，并采用厚0.05 m的 C30混凝土封閉。②錨孔直徑110 mm，注漿為一次注漿，采用孔底返漿法，灌注M30水泥砂漿。使用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，注漿壓力不小于0.4 MPa。③框架梁應(yīng)先放線開挖溝槽，位置、間距、尺寸應(yīng)嚴格按設(shè)計要求測放。框架梁采用C30混凝土現(xiàn)場立模施工，當分段施工時預(yù)留鋼筋，連接面按施工縫處理，錨頭應(yīng)與框架梁同時澆筑。沿線路方向15～21 m于框架橫梁中部斷開設(shè)伸縮縫，縫寬0.02 m，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋。框架內(nèi)采用植生袋進行坡面綠化，防止水土進一步流失。④框架梁底部采用C15混凝土找平。⑤框架左右側(cè)及頂部設(shè)框架壓邊。⑥先將框架內(nèi)邊坡多余的碎石、泥土等雜物清除并整平，要求保證清理后的坡面比框架面低20 cm以上。在植生袋最低層先墊鋪5～8 cm的碎石，便于坡面積水排出。用配好種子并加工好的植生袋裝填種植土，種植土中適當加入草碳土10% 和復(fù)合肥500 g/m。將裝好種植土的袋子由下而上均勻碼放在框架內(nèi)，每碼好一排后均用腳踩實壓緊再往上繼續(xù)碼放。按要求在袋子上點播灌木種子并移栽灌木后養(yǎng)護。

5)K66+187—K66+200天溝以上框架梁內(nèi)及K66+155坡面巨石以上既有風化破碎巖面，采用掛鍍鋅鐵絲網(wǎng)噴C20混凝土防護，厚度為10 cm。施工時注意:①錨桿采用螺紋鋼筋，直徑16 mm，長1.1 m，錨固深度1.0 m。錨桿外端采用直彎頭，長5 cm。錨桿沿坡面間距1.0 m，呈正方形排列，錨孔內(nèi)灌注M30水泥砂漿。②掛網(wǎng)采用2.6 mm鍍鋅鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)相鄰搭接時應(yīng)綁扎緊密，搭接強度應(yīng)不小于材料本身強度。③混凝土坡面設(shè)直徑0.05 m PVC泄水孔，按梅花形布置，間距3 m，可根據(jù)框架梁位置適當調(diào)整。如有地下水出露，應(yīng)適當加密泄水孔。

3 結(jié)語

鷹廈鐵路K66+070—K66+370段左側(cè)塹坡自2012年6月開始進行被動網(wǎng)安裝及塹坡危巖體主動加固以來，已經(jīng)經(jīng)過了兩個雨季的考驗，期間該段坡面未發(fā)生任何落石及溜坍現(xiàn)象。該處治方案消除了鷹廈鐵路運輸?shù)囊粋€重大安全隱患，達到了預(yù)期效果。

[1]李念.SNS邊坡柔性安全防護系統(tǒng)工程應(yīng)用[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2009.

[2]邢建鑫，申文軍，韋韜，等.引導(dǎo)型防護網(wǎng)在山體危石整治中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2012(7):93-96.

[3]李永松.采用掛網(wǎng)噴混及主動柔性防護網(wǎng)治理路塹危巖落石[J].路基工程，2013(2):181-184.

[4]羅四元.SNS柔性防護系統(tǒng)在既有線路基病害防治中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2010(3):74-76.

[5]邢建鑫.豐沙鐵路K49段邊坡柔性防護選型與布置[J].路基工程，2012(1):188-191.

[6]蘇憶.錨桿框架梁在挖方高邊坡防護中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2012(9):104-106.