张家界黄石寨索道中间支架点岩石边坡设计与治理

四川建筑科学研究　８４　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　第３２卷第５期　２００６年１０月　张家界黄石寨索道中问支架点岩石边坡设计与治理　朱立新　，康景文　，赵　翔　（１．中国有色金属工业长沙勘察设计研究院，湖南长沙２．中国建筑西南勘察设计研究院，四川成都摘４１００１１；　６１００８１）　要：根据张家界黄石寨旅游客运索道中间支架３个基础所处的岩体边坡工程地质条件和稳定性，提出了采用锚索加固岩　石边坡的治理方案，并对加固治理进行了施工组织安排。　关键词：索道；岩体边坡；锚索设计与治理　中图分类号：ＴＵ９４３　．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—１９３３（２００６）０５—００８４—０４　Ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｓｌｏｐｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔ　ｏｆ　Ｈｕａｎｇｓｈｉｚｈａｉ　ｍｉｄｄｌｅ　ｒｏｐｅｗａｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｖｅｌｉｎｇ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｉｎ　Ｚｈａｎｇｊｉａｊｉｅ　ＺＨＵ　Ｌｉｘｉｎ　，ＫＡＮＧ　Ｊｉｎｇｗｅｎ　，ＺＨＡ０　Ｘｉａｎｇ　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００１　１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈｉｎａ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｖｅｓｔｇａｔｉｏｎ＆Ｄｅｓｉｎ　Ｉｇｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｕａｎｇｓｈｉｚｈａｉ　ｒｏｐｅｗａｙ　ｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｖｅｌｉｎｇ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂｒａｃｋｅｔｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋｍａｓｓ　ｓｌｏｐｅ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋｍａｓｓ　ｓｌｏｐｇｅ　ｒｅｉｆｏｒｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ａｎｃｈｏｒ　ｉｎｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，　ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｏｐｅｗａｙ；ｓｌｏｐｅ　ｏｆｔｈｅ　ｒｏｅｋｍａｓｓ；ｄｅｓｉｎ　ａｇｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｅ　ａｎｃｈｏｒ　０引　言　张家界黄石寨旅游客运索道全程设上、下站房　及中间支架点，其中间支架座落在黄石寨风景区后　山中段一山体腰部，地势陡峭，岩坡由北向南变化于　标高９１０—９９８ｍ，平均坡度７６。，支架基础落于９５４ｍ　标高处，坡体岩性为中～微风化石英细砂岩，节理裂　隙发育，在垂直方向上呈上张下闭的发育形态。经　岩体边坡工程地质勘察与研究，确认支架基础范围　１　岩体稳定性分析　１．１危岩体特征与破坏形式　危岩体主要分布在边坡上段。边坡顶部地形平　缓，土层覆盖厚度小，通过钻探和地面调查，边坡坡　缘线的卸荷裂隙产状３３４。Ｌ７１。，缝宽２～２０ｍｍ，面　呈锯齿状，有泥质充填，距离边坡坡顶缘线５～７ｍ。　１．２危岩稳定性影响因素与形成机制　１．２．１　内　因　内对岩体稳定性有直接影响的３组节理裂隙：①　ＳＥ１１２。～１７５。Ｌ６５。～８７。；②ＮＷ２８４。～３３４。Ｌ６６。　～调查区边坡高２１～３０ｍ，上缓下陡，坡形为折线　形，上段自然坡角约６２。～８Ｏ。，近直立，下段边坡坡　角为８５。～９Ｏ。，坡形线近直线，这些有利于在坡肩　８６。；③ＮＮ聊。Ｌ８９。。以上３组裂隙水平延展性　好，与岩层层面形成组合，呈阶梯式向下垂直切割，　将岩体切割成块状不稳定结构，其中发育于３号基　础中部的Ｊ，　裂隙（产状３３４。Ｌ７１。），水平延伸长　１２ｍ，垂直下切深度３０ｍ，地面张开裂隙２～２０ｃｍ。　地形地质和结构及支架基础平面见图１。　收稿日期：２００６－０８－２４　带形成水平应力集中与卸荷裂缝的产生。　上段砂岩抗风化能力强，其中发育４组裂隙，这　些裂隙将砂岩岩石切割成四棱形块状岩体。下段抗　风化能力弱，泥岩中发育８组裂隙，裂隙将泥岩岩石　切割成板状岩体。另外，岩石中网状风化裂隙密集　发育，它使岩石风化剥落更快，在坡体局部形成岩　腔，岩腔的形成在重力的作用下又导致上部岩块的　破坏，这样累进破坏，使上部砂岩体形成危岩或沿外　倾裂隙滑移脱落。　作者简介：朱立新（１９６６一），男，湖北武穴人，注册岩土师，高级工程　师　，主要从事岩土工程技术工作。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｙｓｂｈ＠１２６．１３ｏｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

朱立新，等：张家界黄石寨索道中间支架点岩石边坡设计与治理　８５　软化基座，且暴雨使岩体中的裂隙迅速充满裂隙水　或使地下水水位面抬升，增加了动水压力和静水压　图例　回　ｌ＿支架基础　力。坡顶壁树木的根劈作用，将破坏岩体整体性，同　时根系作用对个别小规模危岩体也起着暂时保护作　用；树冠可增加坡体的风荷载；震动对边坡上松脱岩　石下移也起较重要的作用。　１．３形成机制　曰　２一裂缝　囤　３．需加固岩体　日　４．陡坎　～根据危岩体的特征及破坏模式共分为（见图２　３）：　困　５．陡岩　囤　６．岩层产状　匿薹　卸荷裂隙发育阶段　鏖薹塞　危岩体崩落阶段　匿薹　危岩体链式发育阶段　园　７．地形等高线　图２　完整岩石因应力作用与重力作用形成危岩的　链式机制　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｓｌｏｐｅ　原始地形形态　卸荷裂隙发育阶段　（构造裂隙切割成条形）　（惨公路切坡加速发育）　差异风化与岩石沿裂缝　先期滑移　岩石软化与岩腔扩大阶段　危岩体崩落阶段　危岩体链式发育阶段　图１　地质地形和结构及支架基础平面　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｐｌａｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｐｌａｎｅ　ｏｆ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　图３岩体崩落形成机制　ｉｇ．３　Ｆｈｅ　ｔｏｐｐｌＴｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｓｌａｋｉｎｇ　ｒｏｃｋ　１．２．２　外　因　１．４定性分析　地下水的作用降低了岩体结构面的抗剪强度和　表１岩体稳定性评价　Ｔａｂｌｅ　１　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　危岩体稳定性评价及治理措施，详见表１。　１．５定量分析　算，稳定系数Ｋ＝１．１ｌ，该岩坡处于临界状态。计算　３　基础下岩坡上部平均长度为９ｍ，下部平均长　简图见图４。为保证客运索道的安全运营，需对３　基础下岩坡进行加固处理。　度为２５ｍ，平均宽度为５ｍ，高３０ｍ，经岩体稳定性验　维普资讯 http://www.cqvip.com

８６　四川建筑科学研究　第３２卷　２　治理设计　２．１锚固力计算　锚索设计时，拟将Ｋ＝１．１１提高到设计稳定系　数Ｋ＝１．４。锚固力的计算是在考虑了地质、地形因　素后，以下列边界条件为计算参数：①提高到设计边　坡要求稳定系数所需的锚固力；②抵抗外部荷载　图４岩石边坡稳定性分析及加固剖面示意　Ｆｉｇ．４　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓ￣ａｎｄ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　（支架动荷载）产生的下滑力所需的抗力；③地震破　坏力；④地下水产生的推力。综合各因素并经锚索　倾角修正后确定最终锚固力，详见表２。　表２设计计算结果汇总　Ｔａｂｌｅ　２　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　２．２锚索设计　锚索的设计主要包括锚索间距、深度（锚固段　加，最有效的方法是使锚固力也垂直作用于滑动面　与自由段长度之和）、锚索倾角和锚索体等。　２．２．１锚索间距、深度　锚索的间距是根据岩体的破坏面而定，一般在　破坏面后１ｍ以外考虑，按５ｍ考虑；锚索深度考虑　岩体边坡节理裂隙较发育，并且多呈平行排列，为确　保岩体整体的稳定，单锚深度确定为１０～３０ｍ。　２．２．２锚索倾角　锚索的倾角大小关系到设计抗滑力的发挥和施　工质量的保证。要使垂直作用于下滑动面的力增　上，这时锚固体系才能最有效地抵抗剪切破坏。而　当锚固力与滑动面的垂线成一个（　＜９０。）角度，且　等于滑动面的摩擦角　时，这种锚固力就可发挥出　最大的作用。然而，在实际施工时很难做到，影响的　因素有两点：（１）向上倾钻探不能保证成孔质量；　（２）注浆质量难以控制。为此，我们选用下俯与水　平面成１５。～２Ｏ。，与破裂面成１４。～１９。的角度，并　将因角度的变化而损失的部分支撑力考虑到锚固力　的计算之中。　２．２．３锚索结构图　斗一“　一　ｊ：　ｊ：ｌ＝＝　｝　—Ｅ５－一牝　一ｒ　占—　—占一占一　ｌ　ｌ　ｌ　寸一　干一　寸一ｒ　ｌ　图５锚索结构立面　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　图６锚索结构剖面　Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｐｌａｎｅ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

朱立新，等：张家界黄石寨索道中间支架点岩石边坡设计与治理　８７　２．３锚索结构　２．３．１锚束　锚束是锚固体系中力的传导与实现者，它的质　量好坏直接影响到设计的成败。因此，本工程选用　目前国内质量较好的江西某公司生产的ＡＳＴ．　ＭＡ４１６－－８７ａ高强度低松驰预应力钢绞线，其标准　抗拉强度ｏｒｋ＝１８６０ＭＰａ，在２０００ｋＮ级锚索中由１２　×７，１，５ｎ＇ｌ／ｎ钢绞线组成，１０００ｋＮ级锚索中由６×　７６５ｍｍ钢绞线组成，以上锚索体材料安全系数为　２．０。　２．３．２内锚固段　内锚固段系指锚束伸人稳定岩层，获得抗拔力　的锚束段。本次采用￣ｂ１３０ｍｍ成孔，锚束保护层２Ｏ　一３０ｍｍ，采用纯水泥浆作胶结材料，锚束制成串葫　芦状，以获得最大摩擦力，锚索结构见图７。　图７锚索结构　Ｆｉｇ．７　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　水泥浆强度为Ｃ３０，水灰比为０．４０，采用５２５号　普通硅酸盐水泥。　内锚固段长度的确定：①计算水泥浆对锚柬的　握裹力；②计算水泥浆与锚孔孔壁的摩擦力。经比　较后取较大者来确定锚固段长度。理论计算锚固段　长度为６～１０ｍ，考虑岩坡发育多组平行裂隙及其他　因素，实际锚固段长度最终确定为８～１５ｍ。　２．３．３　自由段　锚索自由段是连系内锚固段与外锚头而实现力　传递作用的部分。其长度是根据地质、地形条件用　几何方法确定，一般不小于５ｍ。考虑到本工程为重　要的永久性工程，锚索自由段防腐措施是待锚固段　达到７ｄ龄期，并施加完张拉预应力后，采取全段注　浆的保护措施。　２．３．４锚头（锚墩）　外锚头由锚定板、锁具组成。锚定板采用３００　×３００×２５的钢板制作，锁定前，将岩面凿成与锚孔　斜度垂直的平面，再盖上中间开孔的锚定板，使之与　岩面紧密接触。锁具采用柳州某厂生产的ＯＶＭ系　列锁具。锚索张拉锁定后，锚头用Ｃ２０混凝土封闭　保护，详见图８。　图８锚索端头构造　Ｆｉｇ．８　Ｄｉｓｐｏｓａｌ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｈｅａｄ　３治理施工　３．１　施工工艺　施工工艺流程框图，详见图９。　图９施工工艺流程　Ｆｉｇ．９　Ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｄｉｓｐｏｓａｌ　３．２质量控制措施　（１）严格控制材料质量、水泥、添加剂、钢绞线、　锚具、钢筋等，要有国家认可的合格证及送检单。　（２）锚孔定位、成孔要严格按设计图纸施工，定　（下转第９２页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

９２　四川建筑科学研究　第３２卷　参考文献：　［１］　熊文林，李胡生．岩石样本力学参数值的随机一模糊处理方法　［Ｊ］．岩土工程学报，１９９２，１４（６）：１０１—１０８．　［２］　李胡生，魏国荣．用随机一模糊线性回归方法确定岩石抗剪参　数［Ｊ］．同济大学学报，１９９３，２１（３）：４２１－４２９．　［３］李胡生．岩土参数随机一模糊统计中的隶属函数形式［Ｊ］．同　济大学学报，１９９３，（３）：３６１－３６８．　［４］汪荣鑫．数理统计［Ｍ］．西安：西安交大出版社，１９８６：２６－４３．　［５］　Ｇｕｐｔａ　Ｍ　Ｍ．Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ　Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ　ｉｎ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］．　Ｎｏｒｔｈ—Ｈｏｌｌａｎｄ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，１９８２：３—１　１．　图１线性回归曲线与实验值（点）的相对关系　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　【６］　Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ　Ｂ　Ｂ．Ｏｎ　Ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｆｕｚｚｙ　Ｓｅｔｓ．Ａｐ—　ｐｒｏｘｉｍａｔｅ　Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ　ｉｎ　Ｄｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］．　Ｎｏｒｔｈ—Ｈｏｌｌｎｄ　ａｕｂｌＰｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，１９８２：７２－８３．　（上接第８７页）　根据检测结果，ｌ０，ｌ２，ｌ９号锚索当张拉应力达　到设计的５８％时，岩体有后移迹象，即停止加力；而　ｌ７，２６，３８号锚索当张拉应力为设计的６９％～１０３％　位误差不大于３０ｃｍ，锚孔倾角不超过设计的±５。，　钻孔深度不小于设计深度，如遇特殊情况，需与设计　人员协商解决。　时，各项力学指标均符合设计要求。　（３）钻孔要配合下锚索工作，要求先钻下排再　钻上排，先钻两边再钻中间。　（４）保证注浆质量，防止出现注浆不饱满和压　力不足现象，要在锚固段注浆后第２天检查注浆效　果，不饱满时必须补注。　５　几点体会　（１）采用锚索加固节理裂隙较发育的岩石边坡　时，锚孔的布置要视节理裂隙的发育情况而调整，要　避开裂隙及裂隙附近成孔。　（２）锚索的长度可在钻探过程中视所遇岩体裂　隙发育情况适当调整。　（３）注浆质量要严格把关，特别是岩体内裂隙　要注满浆液。　（４）锚索张拉加荷时要随时观察岩体的位移变　化情况，不能因加荷而造成岩体后移，而产生新的不　稳定因素。　参考文献：　［１］ＧＢ５０００７－２００２建筑地基基础设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑　工业出版社，２００２：８７－９６．　［２］ＧＢＳ００２１－２００１岩土工程勘察规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业　出版社，２００２：１０－４３．　［３］ＧＢ５０３３０－２００２建筑边坡工程技术规范［Ｓ］．北京：中国建筑　工业出版社，２００２：１６－７２．　［４］ＧＢ５００８６—２００１锚杆喷射混凝土支护技术规范［Ｓ］．北京：中　国计划出版社．２００１：３９－４２．　（５）应有完整的锚索安装、成孔、注浆记录，并　经常检查是否符合质量要求。　４质量检测　本工程由于岩坡岩石节理裂隙较发育，并呈张　裂状，锚索质量检测在施加预应力时应以不出现岩　体位移（后移）为宜。抽检结果见表３。　表３锚索施工质量检测结构　Ｔａｂｌｅ　３　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌａｅ