广湛高铁某隧道洞口危岩落石整治研究

广湛高铁某隧道洞口危岩落石整治研究

刘海生

身份证号码：230902198606060018

摘要：湛高铁位于广东省境内，线路呈东西走向，沿线经过冲积平原、低山丘陵和中、低山区等多种地貌单元，区域海拔1～500m，总体为中间高两边低；沿线各类构造体系错综复杂，揭露的地层岩性复杂多变；线路沿线山体风化程度高，一般风化层较厚，山体顶部一般呈浑圆状，陡峻山坡多以差异风化造成孤石滞留于坡面形成危岩。沿线危岩落石多分布于灰岩及花岗岩地段。其中，隧道进出口仰坡、桥基岸坡、车站高陡边坡、局部路基堑坡处的危岩落石将是制约线路建设和运营安全的关键制约因素。由于线路经过区域位于低中山地区，山高坡陡、河流冲刷严重，岩石软硬不均及风化严重、节理裂隙发育。造成沿线发育有大量的落石、危岩等不良地质体，对铁路工程造成潜在威胁，需要对其展开专项调查评估和方案研究，为危岩落石隐患的防治进行相应的工程措施研究工作。

关键词：高速铁路；山岭隧道；危岩落石；工程措施；防治

引言：

广湛铁路位于广东省境内，线路自广州枢纽广州站引出，沿途经过广州、佛山、肇庆、云浮、阳江、茂名、湛江等市，终至规划湛江北站。项目东接广州枢纽，通过京九、京广以及沿海客专可抵京津冀、长三角、海西和长株潭等地区，西连湛江枢纽，通过合湛、湛海铁路可达北部湾、海南岛等地区，是国家“八纵八横”高速铁路网，350km/h沿海铁路客运大通道的重要组成部分，建成后将成为带动和引导沿线城镇体系和社会经济发展的重要载体。线路沿线山体风化程度高，一般风化层较厚，山体顶部一般呈浑圆状，陡峻山坡多以差异风化造成孤石滞留于坡面形成危岩。隧道洞口危岩落石的治理方案选择和治理工程研究为铁路运营安全的重点考虑。

一、隧道洞口危岩落石情况

1、隧道洞口条件：

隧道洞口标高约为150m，最高点位坡顶，标高约320m，相对高差约170m。危岩带主要分布在167m-320m之间，相对高差约153m。地形为陡-缓-陡-缓四段折线式自然斜坡，坡度分别为：60-70°、30-50°、70-80°、30-40°，斜坡倾向25-35°。为危岩的形成创造了条件。

2、地质条件：

覆盖层为第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）、坡残积层（Q4dl+el），下伏基岩为石炭系下统孟公坳组（C1ym）灰岩夹页岩、泥盆系上统帽子峰组（D3m）页岩，属于中山地貌。

3、水文地质条件：

地表沟道受大气降雨影响为季节性水流，主要补给来源为附近山体侧向补给，径流途径主要为岩层中孔隙裂隙及岩溶通道，并向低处排泄，受季节及大气降雨影响，地下水较发育。

4、危岩落石情况：

（1）调查确认手段；

野外作业采用人工调查+无人机倾斜摄影、机载激光雷达的形式，配合室内土工试验、现场滚石路径、倾斜摩擦、推剪等试验，针对影响范围内的危岩落石进行逐一评判。

（2）调查结论:

隧道洞口位于山坡中部，山坡倾向29°，坡度35~60°，树木茂盛，以乔木为主；地层为石炭系下统孟公坳组（C1ym）灰岩，岩层产状为225°∠38°，反倾，发育两组平直型共轭节理：产状74°∠74°、236°∠64°，张开度＞5mm，泥质充填；隧道洞口左侧5m处发育溶洞，直径1m，深6~7m；表层岩体风化裂隙发育，局部岩体下部临空，在多组构造节理与层面的组合切割下，受长期重力和风化营力作用，易发生坠落式破坏；危岩分布于隧道进口前方150m至300m洞顶两侧及山坡上部，部分危岩裸露，多数被植被遮盖，可见方量约2000m3；倾倒式危岩多分布于阶梯状陡壁，危岩体后缘发育陡倾结构面，在卸荷作用、自身重力、水压力等外界荷载条件下，后缘陡倾结构面逐渐张开，危岩向临空面方向发生倾倒变形失稳破坏，为多长条形、楔形，受地形、危岩形状及破坏方式限制，大体积块石堆积于下方陡崖阶梯平台，其余小块碎石滚落堆积至坡脚。

a 危岩发育、影响区

b 危岩发育区分布详图

二、危岩落石防治整体性建议措施

危岩防治应根据危岩类型、危岩防护等级及地质、运动轨迹及周边环境等，采用清除、原位整治、拦挡、遮挡、引导、缓冲等防治措施，必要时可采取监测措施：

1、清除工程

（1）清除工程设计、施工应遵循“一次根治，安全可靠、不留隐患”的原则。

（2）根据危岩规模、特征、周边环境、施工条件等，可采取人工清除、机械清除、静态碎裂清除或爆破清除等方法，也可采用多种方法组合使用。

2、加固工程

适用于相对坡面中低位的、勘察明确的、主动防治有技术经济可行性的危岩体治理，主要分注浆填充、嵌补、支撑、锚固、插别、喷浆等方法，以及以上各项措施的联合应用。

2.1注浆填充

当坡表或岩体中有宽大裂隙时，宜采用注浆填充措施进行防治。

（1）应根据裂缝发育规模、范围、开闭程度等进行注浆填充设计，并符合下列规定：

1）注浆填充材料宜采用水泥砂浆、片石、混凝土或片石混凝土。

2）对于宽度较小的裂隙宜灌注水泥砂浆；坡面上影响岩体稳定的大型沟槽宜采用片石、混凝土或片石混凝土填补。

3）对竖向的宽缝，应采用低压或无压灌注并灌注饱满。

4）对垂直坡面的宽缝，应采用喷射灌注。

5）注浆水泥宜采用42.5级普通硅酸盐水泥，混凝土等级不应小于C20，水泥砂浆等级不应小于M30。

2.2嵌补

（1）嵌补适用于危岩体底部有小空腔，可能发生倾倒、坠落式破坏的危岩体治理。

注：嵌补是对崖脚或崖面凹腔进行整体圬工填充，防止崖面凹腔进一步风化、破坏，当危岩体不稳定时宜采用支撑。

（2）嵌补基础应置于稳定地基上，地基承载力应满足结构要求。

（3）嵌补所用材料宜采用混凝土或片石混凝土，混凝土强度等级不应低于C20。

2.3支撑

（1）支撑适用于底部悬空或空腔较大可能产生倾倒、坠落式破坏的危岩体防治。

（2）支撑结构可采用墙、柱（墩）、拱等形式。当危岩体完整性好时宜采用柱（墩）撑；当危岩体裂隙发育时宜采用墙撑，墙撑的走向应尽量与主控裂隙走向垂直；因通行等需要可将墙体外立面按间距设置成拱形门洞，此为拱撑。

（3）对于易风化软岩凹腔，应增加专门的防风化措施。

2.4锚固

（1）锚固工程常用砂浆锚杆和预应力锚杆（索），对于滑塌式失稳，宜采用预应力锚杆（索），对于倾倒式失稳及浅表层滑塌式失稳，宜采用普通砂浆锚杆。

（2）锚固点布置应合理，不应位于危岩体边缘、裂缝中、危岩体外。

（3）对于较破碎的危岩体，锚杆（索）应与格构梁或肋柱配合使用；对于完整性好的危岩体，可采用单锚。

2.5坡面喷浆

坡面喷射水泥砂浆常用于岩体整体性好，但坡面易风化且表面破碎岩体，防治岩体进一步风化，水泥砂浆等级不应小于M10。

3、防护网工程

适用于整体稳定的自然或人工边坡的危岩落石。条件复杂的斜坡，尤其是高陡斜坡，宜根据斜坡地质、地形条件、危岩分布特征，横向分区、纵向分段进行柔性防护网工程设计，或与其他防护措施配合，以实现防护工程的优化配置，具体可分为主动防护网、被动防护网。

4、拦挡工程

包括拦石墙、拦石栅栏、落石平台、落石槽、拦石堤、加筋土拦石墙等，适用于中、小型危岩落石的防治。

5、监测工程

中大型崩塌危岩体宜进行监测，根据工程防治进度，分为勘察监测阶段、工程施工监测阶段和工程运营监测阶段。监测工作宜贯穿于各监测阶段，保持监测数据的连续性。一般包括变形监测、应力监测和影响因素监测等，具体如下：

（1）变形监测的主要内容为裂缝的水平位移、垂直位移、变形方向、变形量、建(构)筑物变形监测等；

（2）应力监测一般包括岩（土）体应力、防治工程（如预应力锚索、预应力锚杆等）受力等监测；

（3）影响因素监测一般包括降水量、地下水位、工程活动等监测。

三、结论

本文通过对人工调查、无人机倾斜摄影以及机载激光雷达等方式得到的大量现场资料分析，配合以室内土工试验、现场滚石路径、倾斜摩擦以及推剪试验等技术手段，对一定范围内的危岩落石情况进行了调查确认，结论如下：

1、根据沿线各个隧道洞口附近山体的危岩落石情况，将危岩分布区域分为危岩影响区以及危岩发育区，其中危岩影响区……危岩发育区……

2、根据危岩的类型、防护等级、发育程度、运动轨迹以及周边环境等因素综合考虑，提出“清除工程＋加固工程”组合防护方案，根据实际情况以及适用性自行选取合适的治理方案。

3、针对特点较明显类围岩，可根据其实际情况采取注浆填充、嵌补、支撑、锚固、坡面喷浆等技术手段进行治理。在以上具体治理手段为基础时可同时增设防护网或拦挡，进一步保证其稳定性与安全性。

4、针对中大型崩塌危岩体须全程对其进行监测，监测工作须贯穿工程全阶段，监测手段一般包括变形监测、应力监测以及影响因素监测等等。