２０１２年第９期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０公路－５管理。 科技信息 重庆秀山县岩溶地区公路边坡溶洞治理方案 吴峰冯 晓 （重庆交通大学土木建筑工程学院 中国 重庆【摘４０００７４） 要】岩溶地区公路边坡具有地面坡度陡峭，基岩破碎程度高，坡积及残坡积层分布复杂，地下水活跃以及边坡治理施工条件困难等特 点。其加固处理不但要考虑溶洞本身的受力情况，更需要考虑边坡的整体稳定性 通过对重庆秀山县岩溶地区边坡中出现的垂直于滑坡面的溶 洞受力分析，从边坡的整体稳定性出发，研究岩溶地区公路边坡坍塌的应急加固治理方案 【关键词】公路；溶洞：边坡 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｓｌｏｐ ａｎｄ Ｃａｖｅ ｆｏｒ Ｋａｒｓｔ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｘｉｕｓｈａｎ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ＷＵ Ｆｅｎｇ ＦＥＮＧ Ｘｉａｏ （Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａ０００７４，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｓｔｕａｙ，ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｌｏｐｅ ｉｓ ｓｔｅｅｐ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｂｅｄｒｏｃｋ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｒｅｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｈ ｒｅｓｉｄｕａｌ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐ｜ｉｃａｔｅｄ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｓ ａｃｔｉｖｅ，ａｌｌ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｌｏｐｅｓ．Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｍｕｓｔ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｖｅ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｗｈｏｌｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ ｂｅ ｃａｒｅｆｕｌｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｖｅ ｔｈａｔ ｉｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｆｏｒ ｋａｒｓｔ ａｒｅａｓ ｉｎ Ｘｉｕｓｈａｎ ｃｏｕｎｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｌｌａｐｓｅｓ ｆｏｒ ｋａｒｓｔ ａｒｅａｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】Ｈｉｇｈｗａｙ；Ｋａｒｓｔ ｃａｖｅ；Ｓｌｏｐ 水分布于土体中，由于土层薄，又处在斜坡上，蓄水条件差；基岩风化裂 隙水主要分布在基岩裂隙中，无统一水位。地下水主要接受大气降水 近年来，在重庆东南部的武隆、秀山等岩溶地区，多次发生大型的 补给，并具有就近补给就近排泄的特点。勘察区位于陡坡上，无储水条 边坡垮塌事件．给当地居民带来了严重的生命财产损失 在公路建设 件。 中．由于路堑开挖破坏了山体的平衡与稳定，新鲜岩石裸露．有些风化 破碎严重的挖方边坡在开挖后会形成新的人为滑坡、崩塌等路基病 害。在岩溶地区，挖方高边坡的滑坡，还会裸露地下溶洞，使得边坡治 理变得复杂、困难。由于含有溶洞的滑坡是极其罕见的滑坡类型．边坡 受力非常复杂，而且实施治理过程也极为困难．使得前人还未建立合 理的力学计算模型．提出符合实际地质情况的最佳治理方案 工程界 对于这种综合性复杂地质的处理也停留在探讨和摸索阶段 据此．本文以重庆市秀山县岩溶地区Ｙ０３３公路边坡治理工程为 例．建立其溶洞力学模型．探讨此种富含溶洞的土石混合体型滑坡的 工程治理方案 ０引言 １工程概况 秀山县位于重庆东南部．是典型的喀斯特地貌分布区．是秀山县 龙池镇至干川乡的必经之路．受连续暴雨等不利自然因素影响．ＫＩ＋ ０００一ＫＩ＋ＩＯ０边坡发生坍塌破坏，如图１。 图２溶洞位置示意图 ２边坡溶洞受力分析 在土压力作用下．溶洞顶板以及四周墙受到较大垂直方向和水平 方向的土压力，受力情况类似于隧道中的曲墙式衬砌结构，如图３。为 了简化计算模型．把顶板和曲边墙作为一个整体按无铰拱计算．作如 下假设： （１）滑坡堆积物对溶洞顶板的荷载视为静力荷载．不考虑上部动 荷载作用同时忽略地应力的影响 （２）滑坡堆积物与溶洞顶板直接作用，只考虑滑坡堆积物剩余下 滑力对顶板作用力，顶板上部荷载简化为均布荷载 （３）溶洞两侧墙体所受主动土压力简化为均布荷载。 通过上述假设．溶洞在滑坡堆积体主动荷载作用下．溶洞顶板向 内变形而形成脱离区．两侧墙体向外变形．引起滑坡堆积体对墙的被 动弹性力．形成抗力区．抗力图形分布规律按结构变形特征如下： （１）上零点ｂ（脱力区与抗力区的分界点）与垂直对称中线的夹角 设定为４５。： （２）下零点ａ正在墙角。墙角处溶洞填充物很密实．可以认为无水 平位移．弹性抗力为零： （３）最大跨度处出现最大抗力点ｈ，并假定其在分段的接缝上，取 １ 图１整体滑坡图 Ｙ０３３公路边坡高达５０ｍ．地面坡角为４０。～６５。．地质构造属秀山 背斜北西翼，岩层呈单斜产出，层间裂隙较发育。滑坡体主要由软弱风 化的破碎页岩夹带粘土层构成．溶洞形成与山体内部．洞口垂直与边 坡坡面 如图２．在边坡发生坍塌破坏后，洞Ｅｌ裸露，形成从山体内部 到外部的贯通体，溶洞洞口处覆盖物松散、破碎，力学性质较差 此次边坡坍塌．裸露洞口的溶洞共有两处。其中．１＃溶洞位于位 于所布钻孔ＺＫ６与ＺＫ５之间．形状成洞门型．宽度约１４ｍ．高度约 砒≥手 ； １ｌｍ，溶洞内部填充物主要由碎石、块石、粘性土等组成：２＃溶洞位于 （４）抗力图形中６ 段抗力近似二次抛物线分布。任一点抗力Ｓ 与 所布钻孑Ｌ ＺＫ５与ＺＫ４之间，该处溶洞由多处小型溶洞平凑组成．最大 最大抗力的关系如下： 宽度约２１ｍ．高度约１２ｍ．溶洞内部亦被多种充填物质填充 场地内地下水主要为土层孔隙水、基岩裂隙水两大类，土层孔隙 科技信息 。公路与管理ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１２年第９期 且基本垂直于边坡坡面的溶洞，其受力特征与隧道相似。因此，可以参 ｓＦ竺 竺 照隧道施工中加强隧道洞顶顶板稳定性的方法，根据溶洞受力分析， ＣＯＳ Ｊ６—１３０８ Ｊｈ “ 作出合理的治理方案 段的抗力： 所以．结合本路段边坡滑坡体的结构特征．对其溶洞的治理采用 ｒ ２１ 锚杆加固的形式。 首先．对溶洞进行Ｃ３０砼灌浆处理。在本滑坡体中，１＃溶洞跨径 容积大。 溶洞则由多处小型溶洞平凑组成，对溶洞进行填充处 式中：＾√６ 分别为ｉ，ｂ、ｈ点所在截面与垂直对称轴的夹角； 为 大、可以改善溶洞岩土体骨架的受力特征．防止溶洞顶板的进一步坍 ｉ点所在截面与溶洞内轮廓线交点至最大抗力点ｈ的距离；培为溶洞 理．塌．使得溶洞与边坡初步结合成为一个整体，提高边坡整体稳定性。 墙底外缘至最大抗力点ｈ的垂直距离。 其次．对溶洞顶板及墙身进行加固。结合溶洞几何特征，在１＃溶 根据溶洞抗力图形分布规律．就可以建立相应力法方程．计算溶 洞、２＃溶洞顶板以及溶洞洞身四周对称布置２排ｑ５５０中空注浆锚杆， 洞内力及最大抗力值。 拱形分布布设 中５０中空注浆锚杆长度为１４～１６ ｍ．锚杆密度为每米 ⅡＩ皿［ｆⅡＩ珏田ⅡⅡⅡ田 目目目Ｉｒ目国自］ｊ［目Ｉ］］ｊ［［国１根。 图３溶洞受力分析图 ３溶洞对边坡整体稳定性的影响 在边坡垮塌前，因自重和地质构造洞室周围的岩土体产生的固有 应力在漫长的地质年代中。处于一种平衡状态．而在受外界扰动后．这 种平衡状态被打破，岩土体内原有应力场将重新分布，即产生二次应 力。二次应力超过岩土体强度时岩土体就会产生较大的塑性变形 溶洞顶板在外力扰动下发生弯曲变形是能量积累的过程。当顶板 竖向位移增加到某一Ｉ临界值时。岩体便会突发失稳 溶洞顶板发生局 部坍塌破坏后，将带动洞口附近岩土体骨架产生从表层向内部发展的 ５结论 滑移变形，在重力作用下，形成较大的剪应力，超过岩土体抗剪强度后， 岩溶地区公路边坡地质条件复杂．溶洞是影响边坡整体稳定性的 产生坍塌破坏 关键因素，本文根据边坡中溶洞顶板及墙体的工程特征，建立了相应 含有大体积溶洞岩溶边坡发生坍塌的模式为： 溶洞顶板变形一溶洞顶板破坏一岩土体骨架向内滑动变形一边 的简化力学模型。 结合溶洞受力分析，工程实践表明，采用锚杆加固措施和主动柔 坡整体坍塌 因此，溶洞加固处理是岩溶边坡治理的关键。 ４．２边坡整体治理方案 溶洞治理以后．应进行边坡整体加固治理。由于边坡上溶洞的存 在．使得溶洞处应力较为集中．边坡整体受力分布不均，因此．应考虑 能够降低局部集中荷载，提高整体受力作用的治理方案。 本路段采用主动柔性防护系统对此类特殊边坡进行整体治理。主 动柔性防护系统的作用原理类似于喷锚和土钉墙等面层护坡体系，其 柔性特征能使系统将局部集中荷载向四周均匀传递以充分发挥整个 系统的防护能力．即局部受载，整体作用－从而使系统能承受较大的荷 载并降低单根锚杆的锚固力要求 首先．对边坡基岩进行治理。通过布置ｄＰ３２锚杆并压浆固定初露 的基岩。锚杆长度１４～１６ ｉ＇Ｉ１．锚杆按纵横向３ｘ２ ｍ间隔布置。 其次，进行挂网治理。在锚杆注浆后，挂设网格尺寸为０．２ｘ０．２ｍ。 的ｄＰｌ０钢筋网进行整体防护。 最后．在整个滑坡区表面喷射２０ｅｍ厚Ｃ３０混凝土．进行封闭处 理。在滑坡范围内，设置树枝状排水沟，将大气降水或坡面径流引入截 水沟。同时．沿滑坡周界以外５ｍ距离设置环形截水沟，将滑坡体以外 地表水拦截引离滑体外 性防护系统，对溶洞及边坡整体进行加固治理，是合理可行的。Ｑ 【参考文献】 ４边坡治理方案 不同于普通的边坡垮塌．岩溶地区边坡整体坍塌是由于其溶洞顶 板失稳导致的岩石土骨架坍塌．是局部坍塌引起整体坍塌的形式 因 此，对于此类边坡的治理，溶洞顶板的稳定性加固是其治理的关键．其 治理过程也应遵循从局部到整体的顺序．即首先对溶洞进行治理．然 后对边坡进行整体治理 ４．１溶洞治理方案 在土木建设中．对于跨度较大的溶洞．通常采用架设桥跨结构跨 越溶洞的治理方案．但由于该路段出现的溶洞位于坍塌后的高边坡中 部。边坡整体稳定性差，若设桥跨结构。将进行路堑开挖，易产生边坡 二次坍塌．存在极大的安全隐患 从溶洞受力分析可以看出，这种在高边坡坍塌后。洞口裸露在外 ［１］覃仁辉．隧道工程［Ｍ］．重庆大学学报，２００５． ［２］杨锡武．特殊路基工程ｆＭ１．人民交通出版社． ［３］杨有莲，刘全林，刘丛国．贵州水黄公路滑坡地段溶洞的影响与治Ｎ［ＪＩ．岩土工 程界，２００３，６（１２）：７２—７６． ［４］贺永梅，彭伟，阳友奎．边坡柔性防护系统的典型工程应用ｒＪ＿．岩土力学与工 程学报，２００６，２５１１２）：３２３—３２８． 作者简介：吴峰（１９８２一），男，重庆万盛人，硕士研究生，主要研究山区道路 设计及边坡安全性评价问题。 ［责任编辑：曹明明］ 隐蔽工程验收．并按规定做好隐蔽工程记录．以便查验。其主要内容包 括纵向受力钢筋的品种、规格、数量、位置是否正确，特别注意检查负 ６钢筋工程施工质量检查验收方法的控制 弯矩钢筋的位置；钢筋的连接方式、接头位置、接头数量、接头面积百 箍筋、横向钢筋的品种、规格、数量、间距及预埋件 钢筋工程质量检查的目的是掌握质量动态，发现质量隐患。要按 分率是否符合规定；要检查钢筋骨架 照工程质量检查的依据、内容和质量标准，采取直观检查、实测检查、 的规格、数量、位置等是否符合设计文件和规范要求：仪器测试等方法，结合工程质量的三检制，使质量检查工作贯穿于钢 或网片是否牢固，有无变形、松脱和开焊等 Ｉ 筋施工全过程。 钢筋工程属于隐蔽工程，在浇注混凝土前应对钢筋及预埋件进行 ［责任编辑：曹明明］ （上接第３３４页）的钢筋骨架临时支上，补充纵向构造钢筋和拉筋。