張 碩

(北京市地質工程勘察院，北京 100048)

1 工程概況

賈金路位于北京市房山區(qū)史家營鄉(xiāng)，路東南頭與108公路相接(見圖1)。賈金路兩側目前地質災害潛在隱患點共有6處，主要分布在K3+500～K12+380路段，地質災害類型主要為崩塌。本次研究的地質災害崩塌點有6處。各治理點基本情況詳見表1。

圖1 賈金路地質災害治理段地理位置示意圖

2 地災治理段區(qū)域工程地質條件

2.1 地形地貌

賈金路位于北京市西部山區(qū)賈峪口村北西大堰臺溝溝谷內(nèi)，總體呈北西、南東向展布(見圖2)。路兩側為中低山區(qū)，區(qū)域海拔高程為320～920 m。地災治理段大堰臺溝溝谷區(qū)域海拔高程為282～515 m。路兩側沿線沖溝較發(fā)育，溝兩側局部發(fā)育少量坡洪積臺地。

賈金路地災治理段區(qū)域地形地貌現(xiàn)狀見圖3、圖4。

2.2 地層概述

治理路段區(qū)域主要分布有第四系、寒武系、青白口系和薊縣系地層。分述如下。

圖2 賈金路地災治理段區(qū)域衛(wèi)星影像圖

圖3 賈金路地災治理段區(qū)域地貌現(xiàn)狀

圖4 賈金路地災治理段區(qū)域地貌現(xiàn)狀

第四系：主要為洪沖積和坡洪積地層，洪沖積地層分布于大堰臺溝內(nèi)，主要巖性為卵石。坡洪積地層分布于山坡坡腳地帶，主要巖性為漂石、塊石、碎石和少量粘性土。

寒武系：主要分布于K8+200～K12+400路段，主要巖性為粉砂質泥巖夾白云巖，表層風化程度中等，風化層厚度1.5～2.50 m，裂隙發(fā)育中等。

青白口系：主要分布于K5+800～K8+200路段，主要巖性為泥晶灰?guī)r、硅質泥晶灰?guī)r夾少量頁巖，表層風化程度中等，風化層厚度0.5～2.0 m。裂隙發(fā)育中等。

薊縣系：主要分布于K3+200～K5+800路段，主要巖性為泥質白云巖，硅質條帶白云巖和泥晶白云巖，表層風化程度中等，風化層厚度0.5～2.0 m。裂隙發(fā)育中等。

2.3 地下水概述

治理路段目前無地下潛水，只有基巖裂隙水，水位埋深大于20.0 m?；鶐r裂隙水補給來源主要為大氣降水。治理路段及附近區(qū)域內(nèi)無地表水體，治理路段一側為大堰臺溝，目前溝內(nèi)無水，只在雨季時有暫時性流水。在目前自然環(huán)境條件下，治理施工可不考慮地下水影響。

2.4 不良地質作用

據(jù)調查，道路沿線邊坡的不良地質作用為崩塌、落石。場地自然斜坡一般處于穩(wěn)定狀態(tài)。因筑路開挖而形成的人工邊坡，多數(shù)為反向坡，邊坡中普遍發(fā)育高陡節(jié)理，其中與坡向走向近乎平行的節(jié)理對邊坡穩(wěn)定性影響最大，在風化、重力及水動力作用下，易發(fā)生崩塌與掉塊危險。巖石表面普遍遭受風化，多為強風化-中等風化，強風化帶厚度一般為1.00～2.00 m。受構造條件及巖性的影響，風化程度及風化帶厚度不均一。

2.5 建筑抗震設計條件

場地抗震設防烈度為7度，設計基本震動加速度值為0.15g，設計震動分組為第一組。

3 邊坡巖體結構特征

根據(jù)現(xiàn)場調查及赤平投影分析，邊坡巖體結構特征及穩(wěn)定性評價如下。

3.1 K3+500～600段

該段邊坡坡長100 m，高約25～30 m。邊坡坡向為240°∠80°，巖層產(chǎn)狀為20°∠40°。巖體結構面發(fā)育，外觀破碎，邊坡巖體結構類型以碎裂結構為主，局部塊狀結構，坡體頂部有植被發(fā)育。共發(fā)育了3組裂隙，包含一組X形節(jié)理(圖5)，一組產(chǎn)狀為150°∠70°，延伸平直，裂面粗糙，弱風化，閉合。另一組產(chǎn)狀為200°∠40°，延伸平直，裂面粗糙，弱風化，微張。裂隙產(chǎn)狀為30°∠89°，間距0.3～0.6，中等風化。

選取J1(150°∠70°)，J2(200°∠40°)，J3(30°∠89°)三組節(jié)理進行赤平投影分析(圖6)。在赤平投影圖中，通過坡面ns與巖層面cs的產(chǎn)狀可以判斷出邊坡為反向坡，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，X形節(jié)理面交點在赤平投影中處于邊坡投影的一側，且軟弱面組合交線傾向坡里，軟弱組合面傾角小于坡面傾角，局部可能有崩塌、掉塊的發(fā)生。

圖5 K3+500～600段邊坡巖體結構圖

圖6 K3+500～600段節(jié)理赤平投影

綜上所述，邊坡整體穩(wěn)定性較好，但由于巖體破碎，裂隙較為發(fā)育，在降雨或震動作用下容易發(fā)生局部崩塌與掉塊等破壞現(xiàn)象。

3.2 K3+620～640段

該段邊坡坡長20 m，高約20～25 m。邊坡坡向為160°∠60°，巖層產(chǎn)狀為16°∠38°。巖體結構面發(fā)育，邊坡上部巖體結構為碎裂結構，底部完整性較好為塊狀結構，坡體局部有植被覆蓋(圖7)。主要發(fā)育兩組裂隙，一組產(chǎn)狀為210°∠65°，延伸平直，弱風化，閉合。另一組產(chǎn)狀為185°∠70°，卸荷裂隙，波狀延伸，裂隙間距0.4～0.6 m，中等風化，張開0.05～0.1 m。

選取J1(210°∠65°)，J2(185°∠70°)兩組節(jié)理進行赤平投影分析(圖8)。在赤平投影圖中，通過坡面ns與巖層面cs的產(chǎn)狀可以判斷出邊坡為反向坡，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，J1和J2節(jié)理面交點在赤平投影中處于邊坡投影的一側，且軟弱面組合交線傾向坡里，軟弱組合面傾角大于坡面傾角，說明此段邊坡整體穩(wěn)定性較好，但由于邊坡上部巖體結構為碎裂結構，且有卸荷裂隙發(fā)育，在降雨或震動等外部作用下容易發(fā)生局部巖體崩落的危險。

圖7 K3+620～640段邊坡巖體結構圖

圖8 K3+620～640段節(jié)理赤平投影

3.3 K3+660～665段

該段邊坡坡向為170°∠50°，巖層產(chǎn)狀為16°∠40°，為反向坡。巖體整體完整性好，為塊狀結構。存在局部危巖體(圖9)，危巖體四周臨空。主要受后緣卸荷裂隙控制，裂隙產(chǎn)狀為20°∠65°。

圖9 K3+660～665段邊坡結構圖

邊坡結構完整，整體穩(wěn)定性好，但是存在局部危巖體，在降雨或震動作用下容易發(fā)生危巖體掉落現(xiàn)象。

3.4 K4+435～490段

該段邊坡坡長55 m，高約18～25 m。邊坡坡向為230°∠71°，巖層產(chǎn)狀為0°∠38°。巖體結構面發(fā)育，巖體破碎，邊坡巖體結構為層狀結構，巖層厚度約為0.1～0.3 m，坡體局部有植被覆蓋(圖10)。主要發(fā)育兩組裂隙，一組產(chǎn)狀為180°∠50°，波狀粗糙，張開0.7～1 cm。另一組產(chǎn)狀為250°∠80°，平直粗糙，閉合。

圖10 K4+435～490段邊坡結構圖

選取J1(180°∠50°)，J2(250°∠80°)兩組節(jié)理進行赤平投影分析(圖11)。在赤平投影圖中，通過坡面ns與巖層面cs的產(chǎn)狀可以判斷出邊坡為反向坡，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，J1和J2節(jié)理面交點在赤平投影中處于邊坡投影的一側，且軟弱面組合交線傾向坡里，軟弱組合面傾角大于坡面傾角，說明此段邊坡整體穩(wěn)定性較好。但是由于邊坡巖體破碎，裂隙發(fā)育密集，在降雨或震動作用下容易發(fā)生局部崩塌與掉塊等破壞現(xiàn)象。

圖 11 K4+435～490段赤平投影

3.5 K4+555～570段

該段邊坡坡長15 m，高約20 m。邊坡坡向為195°∠75°，巖層產(chǎn)狀為5°∠45°。下部巖體結構破碎，坡面中等風化，主要發(fā)育兩組裂隙，一組產(chǎn)狀為165°∠65°，波狀粗糙，中等風化。另一組產(chǎn)狀為62°∠85°，波狀延伸，裂面粗糙(圖12)。

圖12 K4+555～570段邊坡結構圖

選取J1(165°∠65°)，J2(62°∠85°)兩組節(jié)理進行赤平投影分析(圖13)。在赤平投影圖中，通過坡面ns與巖層面cs的產(chǎn)狀可以判斷出邊坡為反向坡，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，兩組節(jié)理面交點在赤平投影中處于邊坡投影的一側，且軟弱面組合交線傾向坡里，軟弱組合面傾角小于坡面傾角。由于巖體破碎，局部風化作用，邊坡在降雨或震動作用下容易發(fā)生局部掉塊現(xiàn)象。

圖13 K4+555～570段節(jié)理赤平投影

3.6 K4+690～720段

該段邊坡坡長30 m，高16～18 m。邊坡坡向為190°∠85°，巖層產(chǎn)狀為10°∠40°。該段邊坡坡面破碎，結構類型為薄層狀結構，受層面控制。主要發(fā)育兩組裂隙，一組產(chǎn)狀為15°∠25°，平直延伸，層間距0.1～0.2 m。另一3/4產(chǎn)狀為170°∠60°，卸荷裂隙，波狀粗糙，微張，強風化(圖14)。

圖14 K4+690～720段邊坡結構圖

選取J1(15°∠25°)，J2(170°∠60°)兩組節(jié)理進行赤平投影分析(圖15)。在赤平投影圖中，通過坡面ns與巖層面cs的產(chǎn)狀可以判斷出邊坡為反向坡，兩組軟弱面交點在赤平投影中處于邊坡投影的另一側，說明軟弱面組合交線傾向坡里。由于卸荷裂隙的存在邊坡存在局部危巖體，在降雨或震動作用下容易發(fā)生危巖體掉落現(xiàn)象，但邊坡整體穩(wěn)定性好。

圖15 K4+690～720段節(jié)理赤平投影

4 現(xiàn)狀人工邊坡穩(wěn)定性的工程地質評價

現(xiàn)狀人工各邊坡穩(wěn)定性評價分析見表2。

表2 現(xiàn)狀人工各邊坡穩(wěn)定性評價分析

5 治理措施方案比選

治理措施方法比選見表3。

6 工程治理措施

6.1 防治工程措施

表3 邊坡治理方法比選分析

6.1.1 坡面浮石清理

坡面巖體完整穩(wěn)定，斜坡上部崩落物體積數(shù)量、不大，危巖的數(shù)量不多，其母巖的破碎程度不嚴重，僅局部存在部分浮石危及線路、車輛、行人的坡面采取清理的原則。對于停留于坡面上或已完全脫離母體、與母體已經(jīng)開裂且裂縫長度已超過危石同向尺寸50%的浮石、危石、孤石應予以清除，同時宜結合平日養(yǎng)護部門的反饋意見，該路段易產(chǎn)生巖體崩落，現(xiàn)場觀察有繼續(xù)發(fā)展趨勢，應列入清理范圍。

坡面浮石清理時，要采取有效措施，確保路面不被破壞。應在處理路段設置施工圍擋，路面鋪“沙袋+鋼板+竹排”三層防護。

6.1.2 坡面浮石清理、SNS主動防護網(wǎng)

對于坡面巖體完整穩(wěn)定，斜坡上部崩落物體積數(shù)量不大，危巖的數(shù)量不多，僅局部崖面存在零星危石、浮石的路段，采用人工清理，并且其母巖的破碎程度較嚴重，或母巖風化程度雖不嚴重但其裂隙與坡面組合的隨機塊體在長期運行、降水等不利因素作用下易掉落，崩塌、落石的物質來源豐富，崩塌規(guī)模雖不大，但可能頻繁發(fā)生的路段，為控制落物運動狀態(tài)，采用SNS主動防護網(wǎng)對坡面進行覆蓋，做法見圖16。

說明：雙絞六邊形網(wǎng)，網(wǎng)孔50 mm×60 mm，鋼絲直徑2.0 mm；采用鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層防腐。

圖16 SNS網(wǎng)節(jié)點大樣圖

6.1.3 坡面浮石清理、SNS主動防護網(wǎng)、截水溝

對于頂部較為破碎的坡面，按要求清理完坡面浮石，采用SNS主動防護網(wǎng)對坡面進行防護后，在用地條件允許的情況下，在邊坡頂部2 m以外修建截水溝，防止降水對坡面影響產(chǎn)生新的浮石、危石，詳見圖17。

6.2 工程監(jiān)測

工程監(jiān)測包括施工期間監(jiān)測和防治效果長期監(jiān)測，不少于一個水文年。主要監(jiān)測內(nèi)容包括以下方面，需要施工方予以配合。

6.2.1 坡頂?shù)奈灰票O(jiān)測

采用地表大地變形監(jiān)測。在邊坡頂面設置位移監(jiān)測網(wǎng)，監(jiān)測坡頂?shù)乇淼乃轿灰坪拖鲁?。測點間距一般為20 m左右，采用平面精度指標為±(5 mm+1 ppm)的GPS接收機實施監(jiān)測。

6.2.2 巖體的裂縫監(jiān)測

圖17 邊坡治理剖面圖

地表裂縫位錯監(jiān)測用于監(jiān)測地裂縫伸縮變化和位錯情況。采用伸縮儀、位錯儀，或千分卡直接量測。測量精度0.1～1.0 mm。監(jiān)測點選擇在裂縫兩側，特別是主裂縫(如崩塌母體與崩塌體之間裂縫)兩側，監(jiān)測裂縫兩側相對張開、閉合、下沉、抬升或錯動、裂縫充水情況等。共設置20點。

7 現(xiàn)場治理情況

經(jīng)過設計詳細計算后，施工現(xiàn)場按照設計方案進行邊坡治理，治理后邊坡穩(wěn)定性得到顯著改善，該段公路恢復暢通，治理效果良好(參見圖18)。

圖18 治理區(qū)域現(xiàn)場工況圖

8 結論

本文以北京市房山區(qū)G108國道K3+500～ K4+720路段6處危巖治理為研究目標，通過野外調查、測量巖石產(chǎn)狀、赤平投影分析等方法查明該區(qū)域基本地質條件及邊坡特征。主要研究成果與結論如下。

(1)應用野外地質調查方法，查明了邊坡坡面、坡腳巖體的破碎程度，通過測量巖石的產(chǎn)狀、節(jié)理，對邊坡整體穩(wěn)定性做出了初步判斷。

(2)應用赤平投影方法對6處危巖進行了詳細的穩(wěn)定性分析。

(3)根據(jù)穩(wěn)定性分析結果及坡面位移監(jiān)測，對邊坡工程治理方法進行研究比選，從工期、安全、造價等多個方面進行細致的分析。確定了采用坡面浮石清理結合SNS主動防護網(wǎng)的治理方法。治理后邊坡穩(wěn)定性得到了顯著的改善，治理效果良好。