珠海市板樟山孤石群地質(zhì)災(zāi)害防治施工技術(shù)

張梅梅，溫興平

(昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650031）

板樟山位于珠海市香洲區(qū)板樟山公園，由于板樟山山高坡陡，山坡上孤石發(fā)育數(shù)量眾多，部分孤石穩(wěn)定性較差，在臺(tái)風(fēng)及降雨等惡劣的自然氣候和人類工程活動(dòng)誘發(fā)下，部分欠穩(wěn)定的孤石可能會(huì)從山坡上以自由落體、滑移、彈跳、滾落等方式順坡向下猛烈運(yùn)動(dòng)，發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)已修建的山地步道和游客造成較大威脅。為保證板障山山地步道設(shè)施及人民財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)板樟山孤石進(jìn)行防治處理。

1 工程概況

珠海市香洲區(qū)板樟山公園面積約1.5 平方千米。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與勘察資料，對(duì)比分析整個(gè)孤石治理區(qū)域內(nèi)不同區(qū)域的危險(xiǎn)性，將孤石治理工程分為重點(diǎn)治理區(qū)和一般治理區(qū)，重點(diǎn)治理區(qū)為臨近隧道口、居民區(qū)、行政主管部門及企事業(yè)單位辦公區(qū)等安全區(qū)域；一般治理區(qū)為研究區(qū)內(nèi)受隧道爆破法施工影響較小的區(qū)域。研究區(qū)孤石分布范圍廣，且孤石基礎(chǔ)埋深淺、方量大，導(dǎo)致孤石極容易受到外界因素而發(fā)生自由落體、滑移、彈跳、滾落等猛烈運(yùn)動(dòng)，從而威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此本文以板樟山為研究區(qū)為治理孤石群引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害提供參考。

2 治理方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的孤石分布及穩(wěn)定性情況針對(duì)性提出以下治理設(shè)計(jì)原則：治理范圍內(nèi)穩(wěn)定性差、風(fēng)險(xiǎn)水平大，對(duì)相鄰孤石（群）影響范圍較小的孤石采用靜態(tài)爆破清除，以徹底消除安全隱患，保證安全；對(duì)清理難度大，且通過工程措施加固可達(dá)到穩(wěn)定性要求的孤石實(shí)施加固工程，加固工程主要考慮基部支擋。在孤石發(fā)育密集的人類活動(dòng)頻繁的區(qū)域，在坡腳設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，在大范圍內(nèi)對(duì)滾落的孤石進(jìn)行攔截，增加多一道防線以確保安全。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)山坡孤石（群）防治分區(qū)及孤石（群）危害程度及危險(xiǎn)性分布特征等，確定治理區(qū)域內(nèi)各孤石（群）治理方案。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察與研究得出的治理方案如下。

1）大型孤石錨索加固及支擋加固措施 對(duì)于斜坡面的大型孤石，其巖體完整，部分埋置于風(fēng)化層中，其外立面較為平整，面積較大，可直接在孤石上成孔后，施工錨索進(jìn)行加固，將孤石通過錨索與山體深部巖石連接，增加其穩(wěn)定性。對(duì)于斜坡面孤石埋置深度較淺，通過基礎(chǔ)加固、腰部支撐以及錨固等工程措施對(duì)危險(xiǎn)孤石進(jìn)行加固，加固材料主要選用錨桿+鋼筋混凝土擋墻，墻與孤石之間空隙內(nèi)填充材料選用混凝土塊石等。

2）被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)攔擋措施 根據(jù)山體地形，在孤石下坡向選取平緩地段開挖基槽并設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，對(duì)可能滾落的孤石進(jìn)行攔截。

3）清除措施 通過風(fēng)鉆開孔，灌注對(duì)周邊環(huán)境影響小的靜態(tài)爆破措施，如灌注膨脹劑等，分解危險(xiǎn)的孤石，最后將分將解后的塊石搬移至平緩或低洼區(qū)域安全堆放。

3 施工方案及關(guān)鍵技術(shù)

孤石下方均為斜坡，工作面狹窄，陡坡下方即為板樟山山地步道，施工期間應(yīng)采取有效的安全防護(hù)和隔離措施，為防止孤石靜態(tài)爆破分解后形成的塊石滾落對(duì)板樟山山地步道及游客的生命和財(cái)產(chǎn)造成危險(xiǎn)，孤石處理總體施工順序如下：①被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)及孤石加固范圍放線；②根據(jù)放樣范圍選擇合適位置修建人行便道及欄桿；③清理工作面、布置施工安全防護(hù)及隔離措施；④SNS被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工；⑤孤石支擋加固施工作業(yè)平臺(tái)架設(shè)；⑥孤石支擋加固體施工；⑦靜態(tài)爆破安全防護(hù)及隔離措施，⑧靜態(tài)爆破作業(yè)平臺(tái)架設(shè)；⑨靜態(tài)爆破清理孤石。

3.1 孤石基座加固施工

根據(jù)孤石的體積大小規(guī)模，對(duì)孤石支護(hù)加固措施分為4 類。

1）對(duì)于斜坡面孤石埋置深度較淺，通過基礎(chǔ)加固、腰部支撐以及錨固等工程措施對(duì)危險(xiǎn)孤石進(jìn)行加固，加固材料主要選用錨桿+鋼筋混凝土擋墻。擋墻緊靠孤石設(shè)置，墻與孤石之間空隙內(nèi)填充材料選用混凝土塊石等。

當(dāng)孤石為單塊，塊體較扁平，孤石出露高度小于8m，邊坡坡度＞25°時(shí)，采用擋墻+錨桿的形式。在孤石高度的1/2 處加固擋墻，擋墻地面以上高1.5～2.5m，地面以下基礎(chǔ)埋深0.3m，擋墻頂面寬0.6m，墻趾寬1.0m，采用C30 混凝土澆筑。擋墻的錨桿數(shù)量不能少于4 根/面。錨桿開孔孔徑130mm，設(shè)置錨桿主筋，將錨桿主筋壓入M30 水泥漿。

當(dāng)孤石為多塊疊合，塊體較扁平，孤石出露高度8～10m，邊坡坡度＞25°時(shí)，采用靜爆清除+擋墻+錨桿的形式。靜爆清除上部的孤石，將其制造成臺(tái)階狀，臺(tái)階高度1.0m，臺(tái)階寬度不小于2.0m，靜爆完工后，孤石的高度設(shè)置在5.0m以內(nèi)。在孤石高度的1/2 處加固擋墻，基礎(chǔ)埋深范圍在0.5～1.0m，基礎(chǔ)寬度1.2m，擋墻厚度0.40m，采用C30 混凝土澆筑。擋墻的錨桿數(shù)量不能少于4 根/面。錨桿開孔孔徑130mm，設(shè)置錨桿主筋，將錨桿主筋壓入M30 水泥漿（圖1）。

圖1 靜爆清除+擋墻+錨桿示意圖

2）對(duì)于單塊孤石，當(dāng)邊坡坡度≤25°時(shí)，采用靜爆清除+鋼筋混凝土擋墻的形式（圖2）。緊靠孤石設(shè)置擋墻，用漿砌塊石填充擋墻內(nèi)側(cè)及相鄰孤石之間。用靜爆清除上部分的孤石，做成臺(tái)階狀，臺(tái)階高度1.0m，臺(tái)階寬度不小于2.0m，靜爆完工后，孤石的高度應(yīng)該在4.0m 以內(nèi)（從孤石下緣地面起算）。鋼筋混凝土擋墻石料采用孤石爆破后的石塊砌筑，砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M7.5。鋼筋混凝土擋墻基礎(chǔ)埋深0.5m，頂寬不小于0.5m，底寬不小于1.0m，面坡坡率1∶1，背坡坡率1∶0.75。

圖2 鋼筋混凝土擋墻示意圖

3）對(duì)于斜坡面的大型孤石，其巖體完整，部分埋置于風(fēng)化層中，其外立面較為平整，面積較大，可直接在孤石上成孔后，施工錨索進(jìn)行加固，將孤石通過錨索與山體深部巖石連接，增加其穩(wěn)定性。

孤石較為高陡且完整時(shí)，采用靜爆清除+錨索的形式，上部分孤石利用靜爆清除，靜爆完工后，孤石的高度設(shè)置在5.0m 以內(nèi)。均勻的布置錨索，每塊孤石至少4 根錨索。

下排錨索采用4×7?5 鋼絞線，錨索水平方向間距2.5m，長(zhǎng)度12m，自由段5m，錨固段13m（或入中風(fēng)化巖不少于6m），預(yù)加力Y=150kN，設(shè)計(jì)抗拔標(biāo)準(zhǔn)值Nak=300kN，入射角20°，自由段外套?15 塑料管，錨固段壓入M30水泥漿，自由段待張拉段預(yù)應(yīng)力張拉完畢并檢測(cè)合格后進(jìn)行二次注漿，注漿材料同樣為M30 水泥漿；錨索每間隔2.0m 設(shè)立錨索托架一道防止錨索偏移；錨索高度2.0m。

上排錨索采用4×7?5 鋼絞線，錨索水平方向間距2.5m，長(zhǎng)度20m，自由段6m，錨固段14m（或入中風(fēng)化巖不少于6m），預(yù)加力Y=150kN，設(shè)計(jì)抗拔標(biāo)準(zhǔn)值Nak=300kN，入射角20°，自由段外套?15 塑料管，錨固段壓入M30水泥漿，自由段待張拉段預(yù)應(yīng)力張拉完畢并檢測(cè)合格后進(jìn)行二次注漿，注漿材料同樣為M30 水泥漿；錨索每間隔2.0m 設(shè)立錨索托架一道防止錨索偏移；錨索高度4.5m（圖3）。

圖3 錨索加固示意圖

4）孤石靜爆清分解下來的碎石，除部分用于填充擋墻與孤石之間的空隙以及砌筑漿砌塊石擋墻外，剩余碎石應(yīng)搬移至平緩或低洼區(qū)域安全堆放，或采用部分清除及就地加固的形式。

3.2 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工

根據(jù)山體地形，在孤石下坡向選取平緩地段開挖基槽并設(shè)置多道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)對(duì)本工程進(jìn)行綜合治理。如表1 所示，采用被動(dòng)防護(hù)：RX-050型落石攔截系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由鋼繩網(wǎng)、固定系統(tǒng)、減壓環(huán)和鋼柱構(gòu)成，鋼絲繩網(wǎng)形成柵欄式的攔石網(wǎng)由錨桿、鋼柱、支撐繩和拉錨繩等方式構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)攔截落石的作用（圖4、圖5）。

表1 SNS斜坡被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)

圖4 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)立面圖

圖5 被動(dòng)網(wǎng)防護(hù)截面圖

3.3 鋼筋混凝土基座施工

基座由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其斷面呈矩形，根據(jù)孤石的形態(tài)，在其下方設(shè)置圓弧狀以托住孤石，孤石高度的1/2 處加固擋墻，擋墻厚度為0.40m。在基座上設(shè)置二排灌漿錨桿，將基座進(jìn)行錨固，根據(jù)場(chǎng)地巖土體地質(zhì)特征，灌漿錨桿分別為12m，水平間距2.5m，孔徑130mm，孔深比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度深0.5m，水泥注漿強(qiáng)度M30；或進(jìn)入中、微風(fēng)化基巖不少于4m。當(dāng)堅(jiān)實(shí)的中風(fēng)化花崗巖為基座基底時(shí)，基礎(chǔ)座于整平的基巖面上；當(dāng)殘積土或全、強(qiáng)風(fēng)化巖為擋墻基底時(shí)，設(shè)置基礎(chǔ)埋深0.5～1.0m。

3.4 靜態(tài)爆破施工

對(duì)于危險(xiǎn)程度高的孤石將使用靜態(tài)爆破進(jìn)行清除，將破碎劑注入鉆孔，24h 后孤石大致完全破碎，即可用小風(fēng)鎬破碎清運(yùn)，完全反應(yīng)結(jié)束約需72h。在無聲破碎劑膨脹直至完全以后，再通過鋼釬清理由于膨脹導(dǎo)致完全破碎的巖石。按照自上而下的清理方式，將破碎出來的巖石滾落到坡腳，用人工搬運(yùn)到指定的地點(diǎn)棄掉。

3.5 植被恢復(fù)

在所有施工工序完成后方可進(jìn)行復(fù)綠作業(yè)，采用不低于0.3m 高的爬山虎對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行復(fù)綠作業(yè)，種植爬山虎的間距不小于0.3m，應(yīng)選擇雨季進(jìn)行種植或及時(shí)采用噴灌方式以保證其成活率。

4 結(jié)論

為了保障板樟山山地步道設(shè)施及人民財(cái)產(chǎn)安全，本文對(duì)板樟山存在的可能引發(fā)崩塌的欠穩(wěn)定孤石進(jìn)行了勘察研究，對(duì)孤石的分布特征及其危險(xiǎn)性程度進(jìn)行了針對(duì)性的防治治理。通過對(duì)大型孤石進(jìn)行錨索加固措施、對(duì)于斜坡面孤石埋置深度較淺，通過錨桿+鋼筋混凝土擋墻加固、危險(xiǎn)孤石使用靜態(tài)爆破進(jìn)行清理，再用被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)對(duì)孤石進(jìn)行攔截，使得板樟山的孤石（群）地質(zhì)災(zāi)害得到了有效防治。經(jīng)由板樟山孤石的防治成效優(yōu)良可為其他近似工程供給履歷鑒戒。