岩质山体崩塌的岩土工程设计与治理.pdf

总第128期 ⒛06年第12期 西部探矿工程 WBs TCHINA EXPI冫ORATION ENGINEERING s e r i e s No .128 1,e c .2006 文章编号100吐-57162O0612∞22-02 中图分类号TU侣3 文献标识码B 岩质 山体崩塌的岩土工程设计与治理 向 铭,王新民 安徽省核工业勘查技术总院,安徽 芜湖⒛1000 摘 要根据山体岩石易产生崩塌的原因及岩石的结构特奴 ,通过理论分析和研究计算,阐述了岩石边坡加固治理设计 方案,为锚杆加固岩石边坡设计提供了简便易行的方法,并就应用卸、 锚、 喷技术进行综合治理 ,给出了工程计算实例。 关键词岩体崩塌;削 方卸载;锚固;喷 射砼 岩质山体崩塌是危害人民生命和财产安仝的严重地质灾害 隙十分发育、 走向和倾向与坡度基本一致、 坡陡、 离民房近的实际 之一,已越来越引起国家及有关部门的重视,对其进行有效防治, 情况,参照有关规范及有关资料.我们拟订的治理设计方案为 对保护人民的生命财产安全,保障经济建设的】 顷 利进行,有着十 2.1 排除险石,削方卸载 分重要的意义。 I 工程概况 地带。周围居民密集,民房距山体近在咫尺。每逢雨季岩石崩塌 现象时有发生。 根据区域调查及岩土工程勘察资料,大官山山体岩石裂隙 发育地段主要在山顶下10m 左右范围,为了消除隐患,必须排除 根据 岩土工程勘察规范 GB5∞1-91〉 当岩体边坡的主 要结构面走向平行于坡面、 结构面,倾角小于坡角且大于其内摩 「、匚CAWc o 邮一u Vs h 1βt a n ♀]/w s i 泖v ∞s βⅡ AHZC⒏渖 2 u Z VHZCs Cβ/2 〈3 V⒕,z , C4 WγH{ E1-Z/Ht 彐c o t β∞t α} /2 5 γ 岩体的重度,k N/m 3 α 坡角,、 β 结构面倾角,; ♀ ˉ一 结构面摩擦角; W 滑体所受的重力,k N。 因大官山东侧两组裂隙其走向、 倾角与陡坡走向、 倾角近似 大官山叉称海军山,位于安徽省芜湖F汀新芜区,属市中心 上部险石削方减载,增加边坡比,提高稳定性。 根据地质调查及岩土工程勘察证实,大官山山体由中酸性 擦角时,易产生平面破坏,稳定系数叮按下列公式计算 次火山岩组成,岩石节理裂隙发育且具较强绿泥石化和褐铁矿 化l ⒛世纪⒃年代,该区为采石场,使原本就破碎的山体将安全 角坡角采空,形成近似直立的陡壁,其坡高28 3l n m ,岩体边坡 值1。.15,由于岩石长期裸露,遭风化剥蚀,使得岩石松散。由 于11r z 75。、16r z ⒛ 两组裂隙构造与大官山东侧陡坡走向与 倾向近似一致或小角度斜交,极易产生崩塌。该山顶没有系统有 式中-水的重度,k N/n △3 序的排水体系,地表水长期沿裂隙渗透,以及植被的根系沿裂隙 生长,促便裂隙扩大,岩石受到含氧的地下水长期侵蚀、 风化,如 遇阴雨、 大风、 暴雪或震动时,滑动面抗剪强度下降,故近几年每 逄雨季山体崩塌岩石现象时有发生。受有关部闸委托,我们承接 了该山体崩塌的岩土治理工作。 2 治理方案设计 根据 岩土工程勘察规范 l B∞021-91规定,坡高在15 一致 ,稳定系数经汁算为「s 1,0,小于规范建议的Γδ 1.l O 30m 的岩体边坡值在10,∞ 10,75,而大官山山体的东 1.05,故必须进行上部削方、 排险石、 卸载。 北侧坡高在⒛ 30m 9其边坡值仅为10.15。 且由于岩石裂隙 2.2 锱固锚杆设计 发育,在边坡中存在有一簇甚至多簇滑裂面,处于不自稳状态,在 2,2.1 锚杆抗力计算 综合外 力作用下特别是在强降雨的情况下,地表水的浸透,滑动根据 锚杆喷射混凝土支护技术规范 θ刂跗一85水 泥砂 面抗剪强度下降,岩体有变形、 滑移的趋势。针对大官山岩石裂 浆锚杆的抗力可按F列公式计算 讠CV冫↑C帘O●◇ γ0o 浴犭“ 冫 ⅡⅡ讣0勹ˇ 0、ˇ0饣0“ △ 个 0个0浴邻0 0“08⒊●“0“ 冫 、 C↑0 0,◇o ￠ t C△C△Os 0贽09亠;d 0乙t 途t C亏0、Ct 0 竣工交付使用,至今情况良好,未发现基础有不均匀沉降,基础沉 降董很小。 参考文献 匚l ] 江正荣,地綦Ι j 基础施⊥手册LM1北￡C;中囤建筑△业丨l l 版祉, 6 结束语 19l l 7 从上述工程实例,说明应用水泥搅拌桩结合微型CFG桩处 E2二 林宗元,岩土⊥ 程治理手册EM1沈阳科学出版社,1993, 理建筑软土地基在技术上是可行的,经济上是合理的,具有广阔 匚 田 软上地基深层搅拌加刚技术规程JB-91E剐 , 的应用前景、特别是在9 12层楼的建筑地基处理中值得推广。 2006年 第12期 向 铭,王新民岩质山体崩塌的岩土工程设计与治理 KG1≤f Gn As f s v CA 6 式中G1、G不稳定岩块平行作用于滑动面和垂直作用于滑 动面上的分力,N; As 单根水泥砂浆锚杆钢筋的截面积,c 硭; n 锚杆根数; A岩石滑动面的面积,c W; C-岩石滑动面上的粘结力,N/c m 2; 叉v 水泥砂浆锚杆钢筋设计抗剪强度,N/c l n P; f 岩石滑动面摩擦系数; K一 安全系数;取2。 根据此式计算计算过程略出锚杆的截面积为≥25Ⅱ级 嫘纹钢及根据岩石的裂隙状况锚杆的间距为0.6 2,0m 。 2,2,2 锚杆结构设计 根据锚杆喷射混凝土支护技术规范 G剔86-85,锚杆的 及限锚固力用下式计算 Pπ悦d g s 7 式中⒎-锚杆极限锚固力; La -ˉ -锚杆锚固段长度 ; d 一锚杆锚圈体直径; g 3 锚固体表面与围岩间的粘结强度。 考虑到工程的安全性,令锚杆设计锚固力Nt P/K,K为安 坌系数,取K≥2。 由上述两式可解出 △k NI/灭d g s 8 锚杆总长度为 LLa Ib △ 9 式中Lb 穿过裂隙面进人岩体长度; Lc ˉ 锚头段长度。 本工程中Lb 为超过裂隙面≥1,0m 。 23 喷射混凝土支护设计 为加固和提高裸露岩体的稳固性,封闭薄弱岩体的表面,使 真避免继续受风化、 潮解和剥落,对山体裸露岩面进行了喷射混 乏土防护。 对局部不稳定岩体,锚喷混凝土支护的抗力可按下式计算 Ks G≤0,75△h u r 10 式中G一 不稳定岩块体重量,N; f α 喷射混凝土设计抗拉强度,N/c m z ; ⒈ 一喷射混凝土厚度,c m ; u r 一不稳定岩体出露面的周边长度,c m ; Ks 安全系数取2.5。 根据对大官山岩体的地质调查及岩土工程勘察,结合上式, △算出计算过程略喷射砼的设计强度为C3。 抗拉强度为1.4, 空厚度≥8c m 。 为检查喷射混凝土的质量,喷射混凝土施工应达到的平均抗 三强度应按下式计算 f 。c 凭c S 11 式中f ′。c 施工阶段喷射混凝土试块应达到的平均抗压强度 , l ΙIPa ; 几c 设计的喷射混凝土抗压强度,MPa ; s 一标准差,MPa 。 2.4 排水体系设计 为防止山顶雨水渗人岩体及边坡,根据芜湖市的历年降雨情 况,设计在距东北侧山顶1,0m 处砌筑断面为30c n 140c m 明沟 , 对山顶的地表水有组织的排放到山下。 2.5 拦石墙设计 因山体距民房较近,最近处仅4.7m ,为防止闲杂人员进人山 体陡坡下及防止意外险石崩塌,在山体与民房间砌筑拦石墙,根 据区域地质调查资料及山体岩石风化情况,在山体及居民房间砌 筑一 高1.60m 、底宽1.50m 、上宽0.幻m 的拦石墙。 3 工程治理实例 D排除险石、 削方卸载施工。大官山局部崩塌治理正值 1999年4月份,为了防止山体岩石在降雨的情况下,崩塌伤人, 排除险石时采取了搭架防护,排除险石的施工方法,搭架采用 ∞钢管搭设,用锚杆固定于山体。另加钢丝绳拉牢,架子上设尼 龙绳及竹篱笆双层防护,以防排下的险石伤人,砸坏民房。排险 石采用人工,机械排除,吊篮运送,陡坡上树木砍除,仅东侧上部 10m ,排除险石2456耐,砍伐陡岩上树木626棵 。 2锚固注浆。锚杆锚固在距山脚3m 以上实施,锚杆采用 7655型 风动凿岩机成孔,钎头直径为42m n 1,孑1深超过锚杆长 度∞n l l l l 。锚杆杆材为25m Ⅱ级螺纹钢,倾角 15,长度以超 过裂隙面≥1.0m 为宜,根据岩体裂隙发育情况锚杆间距按0.6 2。Om 菱形布置,本工程施工锚杆12s G根 。锚杆粘结材料为R ≥∞0水 泥砂浆,水灰比为0。犭,灰砂比为11.2,采用高压 软管 由底向外排气注浆。注浆压力控制在0.5 0,7MPa 。 3喷射混凝土支护喷射混凝土采用∞0升强制搅拌机及 风动喷射机,砼配比为水泥 砂石14,砂率50,水灰比为 0.亻5,普硅425扌水泥,粗砂。喷浆前先用高压风水冲洗岩面,并 在岩面上埋设控制喷射砼厚度等的标志,喷射顺序按白下而上进 行,喷头与受喷面应近似垂直,且保持0,6 1.0m 的距离,喷射 砼的回弹率不应大于15,本工程计喷射砼⒛0余立方米。 4山顶排水体系改造山顶排水用片石设计在距东北侧山 顶1.Om 处砌筑断面为30c m ’ Oc m 明沟,实施有序排水下山,防 止雨水进人东北侧岩石裂隙中。 5砌筑拦石墙设立警戒线在山脚的东北侧,用片石砌筑 高1.60m 的拦石墙,在山体与民房间形成一道屏障,防止有零星 险石砸坏民房。禁止闲杂人员进人山体下的危险区。 4 工程治理效果 该工程经治理后,经受了1999、2001年 两次强降水的考验, 未发现岩石崩塌现象,受到了各级领导及周围居民的一致好评, 芜湖市组织有关方面专家对该工程的验收结论为“大官山治理 设计方案十分合理,是芜湖市第一个成功的实例,大官山山体局 部崩塌的工程治理经验可为今后各类似工程提供借鉴。 ” 实践证 明,良好的设计方案,不仅是设计合理,治理效果好,且经济效益 明显,该工程最终造价比原有关部门预算节约60,施工单位也 取得了明显的经济效益和社会效益。