泰山索道危岩治理方案

中天门索道支架旁危岩治理方案**大学**系11概况危岩即为岩土块体发生崩塌前的称呼。小至孤石、大至数千立方米岩土体崩塌坠落，常毁坏铁路、公路、水运干线及建筑物，造成交通中断和重大生命财产损失，是山区较常见的一类地质灾害。从1996年到2000年间，仅重庆万州区太白岩危岩发生大小崩塌10余起，造成1人死亡，交通中断，毁坏厂房等，严重威胁着交通要道、风景区及10余家企事业单位的安全。全国因崩塌造成的损失还没有一个完整准确的统计数字，但其多发性、分布的广泛性和危害的严重性是不容置疑的。山体位于泰山中天门—南天门索道南天门站附近，距离索道钢支架水平距离约30m，如图1所示。且坡度较陡，山体近似垂直，受山体形成及后期自然作用力的影响，山体受到竖直裂缝的切割，导致表面岩石处于临空状态。具有明显的倾倒趋势，一旦发生垮塌，滚落岩石将会威胁到游客的人身安全，同时落石也对索道钢架形成严重威胁，影响索道的安全运营，造成巨大的经济损失和社会影响。因此，对山体部分危石进行合理的治理不仅关系索道的正常运营，同时也关系到游客的人身安全，其经济及社会意义重大。1.1危岩体概况山体位于泰山南天门站附近，山体近似垂直，受山体形成及后期自然作用力的影响，使该部分山体出现4条较大的纵向裂缝，由于受纵向裂缝切割，加之自重的作用，使山体表面岩石处于临空状态。21.地貌特征目前山体北侧临空面从坡底起高约30m，从前缘到后缘裂缝的水平距离20余米，由于雨水的冲刷，裂缝中已无粘性充填物质，成为主要的流水通道。西侧为实体山体。2.地质结构特征危岩体是被竖直分割出来的山体的一部分，由层状岩组及各种结构面组成，岩石呈灰白色，块状构造，岩性以石英闪长岩为主。危岩体由4条纵向裂缝所切割，其中危岩体前缘裂缝宽0.5m，且贯穿整个山体出露部分。该岩体的裂缝都是下宽上窄，其余裂缝较小，所有裂缝均无垂直落差，仅有水平位移，岩体壁面上无擦痕。1.2危石稳定性分析1崩积物特征崩积物分布面积约400m2，总规模约1200余m3，由块石、孤石组成，岩性为变质岩，崩积物间呈松散接触，该危石体积大，分布于山体前缘。目前暂保持稳定。从组合关系上看，前缘危石挡住了崩积物的下移，因此崩积物稳定性取决于危石的稳定性，一旦危石塌落，崩积物也可能随之而下。2危石特征危石为变质岩，微风化，致密坚硬，完整性好，呈块状结构，高约30m，宽约20m，平均厚度约6m。危石前缘局部临空，与斜坡构成扁平状空穴，空穴中部高约2m。3危石稳定性分析3从地质条件与崩积物特征分析，崩积物应为沿节理面发育的基岩崩塌产物，且形成年代较为久远。陡坎上无贯通性的张裂隙，目前不会产生新的崩塌。但根据地质条件及调查情况分析，危石处于陡坡上，后部受挤，前缘支座于已变形开裂，并且底面临空，缺少支挡，临空部位形成的空穴至今没有有明显变化，因此判定该处崩积物主要隐患在于危石稳定性差，易滑移或倾覆。2危岩产生的原因及分类2.1危岩产生的原因危岩崩塌的发育有其特殊的环境条件，是多因素共同作用的结果。危岩崩塌的防治自建国以来积累了不少的经验，整治方法也多种多样，但多数只注重于针对某一致灾因素采取治理措施，单纯的采用加固、拦截、清除等技术措施，在治理的系统性、经济合理性等方面还有待商榷。和多数地质灾害一样，由于多种致灾因子的共同作用，在崩塌的有效防治上必须采用综合治理的措施与技术。所谓综合治理，即立足于经济有效的治理崩塌灾害，综合采取多种工程措施，预防与整治相结合，加强灾变监测，根据具体工程的特殊性，多方努力，综合整治。危岩发育有其特殊的内外部条件，内在条件包括有岩性、岩体结构和地貌条件，外部条件包括有水体因素、风化因素、地震因素、植被因素、扰动因素和一些其它因素。(1)内在因素41)岩性：崩塌多发于岩性坚硬的岩石地段，主要有灰岩、砂岩、页岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩等。巨厚层的沉积岩(如砂岩)下伏软弱层(如泥岩、页岩)的高大斜坡易发生大规模的崩塌。2)岩体结构：陡倾、甚至直立的坡体软弱面(层理、节理裂隙等)是危岩发生崩塌的重要条件。断层交汇处、断层破碎带、背斜核部、遭强烈挤压的向斜核心部、火成岩岩脉侵入界面、高陡边坡卸荷带等岩体结构破碎，断层节理构造面发育，当结构面倾向坡体临空面时易发生危岩崩塌。3)地貌条件：长期上升剧烈的分水岭地区、峡谷地区、岸坡陡立的库岸地区、高陡的路堑及人工边坡地区等为危岩崩塌易发区，据统计多数崩塌发生于坡度大于45o的陡峻边坡上，反坡更易发生，且坡高多在20m以上，越高几率越大。(2)外部因素1)水体因素：水体因素包括降雨、地表及地下水的影响等。水体对危岩稳定性的影响主要体现在产生不利于岩体稳定的浮托力、静动水压力软化结构面裂隙中的充填物带走细颗粒物质等，常给危岩稳定带来灾难性的后果。雨季是危岩失稳的多发季节，降雨强度越大历时越长越易发生。地表河湖，水库岸坡受水流波浪冲刷也易崩塌，尤其在岩层软硬相间时。2)风化因素：边坡岩体在温度场、水、日照、风等因素的长期作用下发生风化，使岩体更加破碎，不利危岩稳定。风化越厉害，岩体越破碎，危岩越易失稳；边坡不同岩层的差异风化，也会导致崩塌5发生。3)地震因素：地震对危岩主要有两种影响，一种是震中区危岩受到的垂直地震力使危岩更加破碎或坠落，另一种是指向坡外的水平地震力易使危岩失稳。4)植被因素：植物根系对危岩的根劈作用对危岩稳定不利。随着根部不断增长变粗，岩石裂隙、节理和软弱层面不断扩展，加速崩塌的发生。另外，植物根系分泌有机酸能分解岩石矿物，也对危岩稳定不利。5)其它因素：人类活动中开挖、爆破等影响，兽类活动等。2.2危岩的分类根据地勘资料，通过对危岩体的形态、规模、基座和底界层及分布特点和分析，一般危岩体失稳崩塌的方式可归纳为如图3所示三种形式，即坠落式、倾倒式和滑塌式三种类型，：(1)坠落式高悬于陡崖上端和岩腔顶部的危岩体，受裂隙切割脱离母岩，因其底界临空的不利条件，在重力作用下基本不受阻挡便失稳产生崩塌。6坠落式滑塌式倾倒式图3危岩的分类(2)滑塌式危岩体附着于母岩上，以一定角度的裂隙面相接，在危岩体自重和地表水渗水裂隙等因素的作用下，危岩体沿母岩(或基座)发生剪切滑移破坏。(2)倾倒式泥岩基座的差异风化和裂隙的切割使危岩体局部悬空，危岩体底界临空不利条件，在变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母岩，然后沿基座支点转动，最终产生倾倒式破坏。通过分析可以看以，本工程中的危岩主要是（1）、（3）两种形式的组合，岩体既有坠落趋势又有倾倒的趋势。3危岩治理技术方案目前国内外整治危岩崩塌落石的措施概括起来有：清除、支撑、一护坡、护墙、插别与串联、锚固、拦截、遮盖、封填、灌浆和排水等。在实际应用中可根据情况比较各方式的优劣，综合考虑。1)清除：对于危崖上的浮石、松动块体采用人工解除，或者在7巨大浮石上用风枪凿眼、静态破碎剂解体，化整为零，逐步消除，条件具备时还可考虑采用爆破清除；2)支撑：对于高大的悬崖、倒坡状危崖采用浆砌条石或混凝土支撑，支撑的形式可以是柱、墙或墩；3)护坡护墙：采用浆砌或混凝土保护坡面，适用于坡度不大，岩层破碎，节理发育，但整体稳定性较好的边坡，可防落石，防止继续风化；4)插别与串联：常见于铁路边坡，用圆钢或钢轨支挡或串联整体性较好的危岩；5)锚固：对于裂隙较发育的柱状危岩体，可采用锚杆、锚钉、锚索将危岩锚固于稳定的岩体上，外锚头可采用梁、肋、格构等形式以加强整体性；6)拦截：危崖下有一定宽度的空地可供修筑拦石墙时，即可在危崖脚以下修筑一级或多级拦石构筑物，拦石构筑物有重力式墙、拦石栅、板桩式拦石墙等，拦石墙要设置厚度不小于1.5m的缓冲层以及落石槽，拦石墙要有足够的拦挡净空高度；7)遮盖：主要是指用钢筋混凝土筑成的明洞，棚洞，多见于铁路工程；8)封填：对于高度不大的岩腔采用浆砌片石或混凝土封填；9)灌浆：用水泥砂浆或其它材料封闭裂缝，抑制裂缝的扩展，防止地表水体进入危岩体；10)排水：在崩塌落石区内外设置畅通的截、排水系统；811)其它：近年来，国内引进了一种瑞士布鲁克钢缆网，这是一种柔性防护结构，对于表面岩石破碎、坡面无茂密树林和灌木的新建路堑效果较好。3.1危岩治理技术方案的提出3.1.1危岩综合治理原则危岩的治理是一个系统性工程，应遵循以下基本原则：(1)充分认清危岩发育的环境条件，正确分类，确定有效合理的治理方案；(2)在充分排隔水的情况下进行治理，清除乃至减弱水体对危岩稳定不利影响；(3)采取多种措施，确保危岩稳定，既保证工程安全，也给人们心理上的安全感；(4)预防与整治相结合，加强危岩监测，以防患于未然。3.1.2危岩治理具体措施(1)支柱-锚固-注浆联合支护在危石下侧悬空处采用钢筋混凝土柱支撑加固。为加强柱体的抗震能力及自身稳定能力，沿柱体长度每隔一段距离设横向联系梁将所有柱体联成枢架结构。在梁、柱的交叉点设拉结锚杆，杆体需锚入坡面基岩内，柱子基础要坐落在稳定的岩层上。如图5所示。9图5支撑柱示意图为防止雨水的侵入及对危岩的影响，在危岩裂隙中注水泥砂浆。注浆可以对危岩起到粘结加固作用，同时还能起到封闭岩石，减少岩石风化的作用。该方案不但能够起到加固危岩的作用，同时可以在柱子与横梁形成的格子间种植植物，起到保护泰山环境，尽量不破坏泰山景观的目的。同时，该方案施工难度相对不是很大，成本相对较低，较为可行。(2)锚索-锚杆-注浆联合支护采用注浆及分层打设锚杆的方式将裂隙分割的各岩体锚固、粘结在一起，使之形成一整体。然后采用长锚索，将整个危岩体锚固在基岩中。该方案加固效果较好，但在泰山这一特殊条件下，施工难度相当大。施工中对危岩的扰动大，如果危岩现已处在极限平衡状态，过大的扰动会导致危岩失稳破坏，发生崩塌，造成事故。据初步估计，如果采用锚索，锚固长度将在30m左右，根据现场情况，施工场地也10很难满足要求。(3)挡墙与柔性支护在危石下部索道塔的上侧修筑拦石墙，根据情况可在危石脚以下修筑一级或多级拦石墙，拦石墙要设置厚度不小于1.5m的缓冲层以及落石槽，拦石墙要有足够的拦挡净空高度；同时在危石两侧打3层左右锚索，每层锚索间用钢索相连，用钢索将危岩“抱住”，危岩破坏时不致发生倾倒性破坏，而使危石滑下。从而减轻危石破坏时对拦石墙的冲击力，保证拦石墙的安全。该方案虽容易实施，但只是暂时性的，达不到治本的目的。以上各个方案中都要清除危石上部的浮石。如图6所示。3.2监测方案监侧工作的主要任务是对滑坡进行变形监测、施工安全监测、防治效果监测。在施工期间，监测结果作为判断滑坡稳定状态、指导施工、反馈设计和防治效果检验的重要依据。为此需要建立完整的监测剖面和监测网，使之系统化、立体化。监侧工作应达到的目的：(1)形成立体监测网；(2)检测滑坡变形动态，对变形发展和变形趋势作出预测；(3)在整个治理工程施工中，进行跟踪监测、超前预报，确保施工安全；(4)反馈设计、指导施工；为了保证滑坡在治理前、治理过程中及治理后的安全，必须进行监测，分析变形情况，发现异常情况及时处理，以保证安全。