摘要:本文主要针对在使用静态爆破方式破除高陡边坡危岩体时可采取的防护措施进行了研究,并依托工程实例详述了防护措施的应用情况,相关经验可为类似工程提供借鉴。
关键词:高陡边坡、危岩体、静态爆破、安全防护
危岩体广泛存在于我国沿海周边地区的边坡及山体上,大部分属于滚石类,稳定性差,一旦遇上台风暴雨天气,有可能发生崩塌事故,近年来,因危岩体崩塌造成人员伤亡及财产损失的事故层出不穷。对于危岩崩塌体,以往更多采用就地加固及修建拦石坝的方式处理,此类方法无法彻底解决安全隐患,若干年后危岩体又会成为危险源,而采用静态爆破方式可以彻底消除危岩体,一劳永逸。静态爆破施工往往会对危岩体的稳定性存在一定影响,因此,当选择静态爆破的方式破除危岩体时,需采取合适的防护措施,确保施工安全。
1 静态爆破处理危岩体破除的优势
静态爆破是指通过钻孔后放入静态爆破剂浆体,随着爆破剂膨胀而使得危岩体发生开裂,直至破碎。相对于传统爆破方式,静态爆破剂不属于危险品,便于运输、储存及使用,静态爆破施工噪音小,无扬尘、不产生有毒有害物质,操作极为简单,爆破剂产生反应用时较长,威力小,不易引发危险。因此,选择静态爆破方式破除危岩体有巨大优势,只需在破解施工前,对危岩体采取合适的防护措施,避免钻孔时产生的振动和爆破剂反应后造成危岩体滚动、滑动或崩塌,对危岩体下方的建(构)筑物及设施产生破坏。
2 危岩体防护措施研究
由于静态爆破技术需要人工钻孔,会产生振动,有可能使得危岩体发生滚动或滑动;而爆破剂膨胀后会将危岩体一分为二,则可能造成危岩体崩塌。因此在危岩体破解前,需根据危岩体的实际情况,采取相应的防护措施,确保危岩体在破除过程中一直处于可控状态,危岩体防护措施主要有以下几个方面:
(1)被动防护网被动
被动防护网主要由固定系统、环形网、钢丝绳网、钢柱和减压环组成,钢丝绳网和钢柱连接为整体,形成面状防护。钢柱与基础结构相连,在土层较厚区域,可以选择开挖基槽后浇筑混凝土并安装基座,待混凝土达到相应强度后与钢柱相连;对土层较薄的地方,当开挖至基岩而尚末达到设计深度时,则在基础内的锚孔位置处钻凿杆孔,待锚杆插入基岩并注浆后才灌注上基础砼;当被动网需修建在基岩面时,可在基岩面上钻孔,插入锚杆并注浆后安装基座,然后与钢柱拼装。被动防护网主要安装在危岩体下方或坡脚位置,可以有效阻止上部危岩体或碎石滚落,起到防护作用。
(2)沙包挡墙
沙包挡墙设置于危岩体下方,可以消除静态爆破产生的碎石滚落时的冲击能,沙包挡墙截面宜设置成梯形,厚度不宜过小,与落石槽结合使用,可有效拦截上部危岩崩塌体。
(3)加固底座
当危岩体底部支撑点薄弱时,为防止钻孔产生的振动影响危岩体稳定性,需加固其支座点,主要方式有砌筑浆砌石底座和浇筑钢筋混凝土底座,在较平缓地段可以通过砌筑浆砌石底座进行加固,而在陡峭边坡时更适宜选用钢筋混凝土底座,通过设置岩石锚杆将钢筋混凝土底座与基岩面相连,可以对危岩体进行有效加固。
(4)主动防护网防护
在危岩体易于倾倒方向一侧用主动防护网包住,网兜紧贴危岩体,网兜大小根据所需破解危岩体尺寸决定,主要是防止在膨胀剂作用下,危岩体挤压裂缝未按预定方向破裂而导致岩块脱离母体滑落。主动防护网两侧使用钢丝绳拉结,钢丝绳一端与防护网连接,另一端与岩石锚杆相连,岩石锚杆至少应入岩1m以上。
(5)钢丝绳锚拉
钢丝绳锚拉主要用于加固危岩体,适用于易于滚动或滑动的危岩体。分别在危岩体和危岩体上方选择合适锚固点,钻孔后放置岩石锚杆并注浆,为避免在危岩体上钻孔影响其稳定性,因此孔深不宜过大。待注浆浆体达到相应强度后,用钢丝绳连接两端的岩石锚杆,然后用紧固器拉紧钢丝绳,使之保持稳定状态。对于部分无法实施钢丝绳锚拉的危岩体,也可使用钢丝绳进行穿孔绑扎,将其固定在体积大且稳定性好的危岩体上,使其保持稳定,如图1所示。
图1. 钢丝绳穿孔绑扎示意图
(6)锚杆支撑
部分岩石伏于陡峭基岩面上,极易发生滑动或滚动,在危岩体临空一面设置岩石锚杆支撑,防治危岩体向下运动。岩石锚杆围绕危岩体设置,入岩2m以上,外露1m以上,危岩体与外露钢筋如存在空隙时使用块石填充。
(7)工字钢支撑
部分危岩体由于雨水冲刷等原因,危岩体下方与基岩存在一定空隙,又不适合做加固底座,可在危岩体靠陡坡一侧使用工字钢支撑进行加固。首先在基岩面间隔一定距离钻孔后植入一排岩石锚杆,外露锚杆内部焊接横排工字钢作为上部工字钢支撑的支点,并使用钢筋将上部工字钢焊接成整体,保证危岩体稳定。
3 工程实例
3.1 工程概况
广东省珠海市香洲区珠海市第二中学后山边坡崩塌(危岩体)地质灾害隐患点,位于第二中学石景山北东麓半山腰上,边坡高约30~40m,宽约80~90m,坡向北东32°,坡度总体为20~30°,此次施工范围内山体坡度在45~60°。施工范围内主要分布有27个危岩体(群),大多为无稳定支承点的滚石,危岩体总体积约4600m3以上,最大危岩体达到1690 m3。27个危岩体(群)周围还存在大量未编号的危岩体,相互堆叠,关系复杂。危岩(群)下方即为珠海市第二中学男生宿舍,约有住宿学生400-500人。该边坡地质灾害隐患为潜在中型崩塌,危岩体稳定性差,危害程度大,危险性大。历史上曾发生过危岩体滚落事件,所幸未造成人员伤亡和财产损失,但珠海市台风暴雨天气频发,极易造成该处边坡不稳,进而引发崩塌或危岩体滚落事件,将严重威胁珠海市第二中学师生的安全,造成严重的社会影响。
为保证边坡下方居民及二中师生的生命财产安全,本项目采用静态爆破方式清除危岩体,并将破解后的碎石全部外运,彻底解决该处的安全隐患。如何在静态爆破过程中确保危岩体不发生滚动或无碎石滚落是本项目最大难点,也是本项目最大安全隐患点。
图2.危岩体(群)现场照片 图3.26#危岩体照片
3.2 防护措施选用
通过对场内所有危岩体的整体评判,在危岩体静态爆破前采取整体防护和局部防护等多重措施,防止块石或碎石向下滚落或滑动。
(1)整体防护
本项目共设置两道整体防护,第一道为4m高被动防护网,位于山脚位置,用于阻拦可能滚落的块石或碎石;在被动网下方搭设3m高双排钢管脚手架用于拦截穿过被动防护网碎石,脚手架两侧挂密目式镀锌钢丝网,靠山顶一侧使用钢丝绳加固,靠山脚一侧通过钢管斜撑进行加固,保证双排脚手架的稳定性。
(2)局部防护
在破解各个危岩体前还应根据危岩体的实际情况选择合适的局部防护措施,包括:被动防护网被动、沙包挡墙、加固底座、主动防护网防护、钢丝绳锚拉、锚杆支撑、工字钢支撑等,经过组合使用,确保万无一失。如26#危岩体采用的防护措施有:主动防护网防护、钢丝绳锚拉、工字钢支撑。
4 结语
静态爆破方式破除危岩体前可采取的防护措施并不存在固定模式,而是应根据危岩体所在的具体环境选择合适的防护措施,通过多项措施组合保证施工的安全性。本文所提到的防护措施在上节所述的工程实例中均有使用,整个项目施工过程中未发生任何碎石滚落的事故,具有很好的实践性,可在类似工程中借鉴参考。
参考文献:
[1]孔德珩. 山房山危岩体稳定性分析、滚石运动特征及防治建议研究[D].吉林大学,2015.
[2]高永才. 云台山景区危岩体、边坡风险性评价及预警研究[D].河南理工大学,2014.
[3]刘卫华. 高陡边坡危岩体稳定性、运动特征及防治对策研究[D].成都理工大学,2008.
[4]马新军,郑杰,王登科. 钢丝绳锚拉结构用于边坡危岩处理的工程设计[J]. 广东公路交通,2019,45(06):63-66.
[5]石思,邹雪晴. 静态爆破在危岩崩塌防治中的应用[J]. 人民长江,2017,48(S1):202-204.
[6]江二中,白文君,韦继宁. 静态爆破技术在高速公路石方开挖中的应用分析[J]. 西部交通科技,2013(10):19-21+25.下载本文