崩積層

分為三類：（1）巖塊堆積崩積層；（2）土石混合堆積崩積層；（3）巖層滑動崩積層。

崩積層之特性多與山崩種類有密不可分之關(guān)系。山崩種類可按移動方式及移動物質(zhì)之不同加以分類如下表：

按山崩型態(tài)與堆積材料特性將崩積層分為三類：（1）巖石墜落或傾覆所形成之巖塊堆積崩積層；（2）土石崩移或滑動所形成之土石混合堆積崩積層巖；（3）石崩移或巖層滑動所形成之巖層滑動崩積層。

崩積層內(nèi)高壓鋼管段的蝴蝶閥室開挖難點而實施的勘探、開挖方案選擇、支護選型、結(jié)構(gòu)物襯砌施工等工作。地下工程開挖控制性客觀條件是圍巖類別。對于崩積層（colluvium）地下結(jié)構(gòu)物空間開挖和支護方案，國內(nèi)已有不少成熟的技術(shù)和經(jīng)驗可以參考。例如開鉆先導(dǎo)孔檢查圍巖情況再決定開挖線路；在開挖進尺方面采用淺孔、密孔、少藥量弱爆破；快速腳手架搭設(shè)技術(shù)的應(yīng)用；開挖后在支護選型上采用錨噴支護，甚至采用鋼拱架或者混凝土襯砌進行臨時支護、布置施工期安全監(jiān)測等等。

崩積層難點

W水電站蝶閥室開挖過程中在上述常用技術(shù)基礎(chǔ)上還用到了小空間導(dǎo)洞開挖、鋼拱架支護分段分節(jié)跟進、鋼管立柱頂撐、管棚固結(jié)灌漿支護、冗余支護設(shè)計、設(shè)計變更、快速安全噴射混凝土等技術(shù)。

本研究項目的難點表現(xiàn)在：

①地下工程開挖施工不可預(yù)見的情況多。

②開挖施工地段為Ⅴ類圍巖的夾泥崩積地層，堆積體松散，裂隙高度張開，從1cm~50cm 寬度不等，即使是巨孤石也是由多組不利裂隙切割。崩積體巖塊抗壓強度8.2~15.6MPa。這些情況對開挖方式、支護方式和進度安全帶來極不利的影響。

③該項目位于埃塞俄比亞境內(nèi)，施工設(shè)備、材料缺乏，各熟練工人毫無挑選的余地。這一點更說明了本研究成果具有普遍實用性，值得推廣。

崩積層技術(shù)路線及技術(shù)方案

1、總體思路及技術(shù)性能指標

本研究項目主要技術(shù)性能指標有：保證開挖施工期間人員和設(shè)備安全，人員傷亡事故為0；保證圍巖和結(jié)構(gòu)物日后運行安全，在施工期不留下變形、垮塌、滲漏等地質(zhì)危害，保證開挖項目對水道充水發(fā)電的工期影響降到最小。

技術(shù)方案總體思路。從蝶閥室選址的設(shè)計勘探階段開始對開挖難度和風(fēng)險進行策劃，并在開挖前期施作勘探孔，做到合理選址；在開挖線路布局上利用專家調(diào)查法確定最優(yōu)開挖線路及方案；在開挖后支護方式選型上根據(jù)圍巖情況確定支護內(nèi)容和施工方式；在施工過程中避免盲目冒險作業(yè)行為的發(fā)生。

2、技術(shù)方案設(shè)計選址。

根據(jù)地質(zhì)補勘階段成果等初步確定閥室位置。在地下洞室開挖到該地段時再布置更多勘探孔進一步確定該地段地質(zhì)條件，不得已時考慮變換蝶閥室在高壓管線線路上的位置。研究項目中的W蝶閥室在最終作價值比較時堅持原蝶閥室布置方案——選在地下崩積層（colluvium）中。

開挖線路的確定。在確定開挖線路時，收集各類必要的地質(zhì)條件資料、水文資料，兼顧施工前后安全和蝶閥室上游盲端洞室施工的需要確定開挖線路。經(jīng)過設(shè)計方和施工方各方專家現(xiàn)場討論，最終確定了從靠山體側(cè)向上采用小斷面挖斜井到設(shè)計頂部高程，再向下回挖的開挖線路的順序。因為靠山體側(cè)巖體風(fēng)化程度相對外側(cè)輕微，開挖到頂后再開挖外側(cè)山體時開挖操作空間圍巖穩(wěn)定性被選擇為最好，此方案也就最有利施工安全。在導(dǎo)洞進口外側(cè)周圍懸空巖體下安置直徑250 的鋼管立柱保證不利裂縫切割體穩(wěn)定。

開挖進尺和循環(huán)支護主要方式的確定。單循環(huán)開挖尺分兩種情況，一種是全斷面形成之前的分段成拱循環(huán)掏槽進尺，一種是全斷面形成后的全斷面開挖循環(huán)進尺。根據(jù)閥室開挖開工之前積累的巖體和材料、工藝特性在蝶閥室開挖之初盡快探索出循環(huán)開挖標準化的方法和步驟。

靈活采用冗余設(shè)計和設(shè)計變更。在支護方案上采取保守方案，在不影響結(jié)構(gòu)物使用和安全功能時，進行安全技術(shù)經(jīng)濟比較，大膽采用設(shè)計變更。

3、技術(shù)方案實施的工藝保證

（1）技術(shù)控制與質(zhì)量保證

地下工程開挖必須尊重實際，嚴格按照規(guī)程規(guī)范進行質(zhì)量控制，以保證質(zhì)量保證安全，從而保證工程進度及順利履約，崩積層地下空間開挖更應(yīng)如此。

（2）安全措施

①開工前組織操作工、技術(shù)員、施工員、設(shè)計、專家等進行開挖方案討論會，并在碰到地址問題時再次組織專家會診。施工期間嚴格按照現(xiàn)場商定的開挖順序、支護步驟施工，并交底到每一個作業(yè)人員，還要讓下道工序作業(yè)者知道每一個危險源，知道哪些環(huán)節(jié)不能做什么，要注意什么，例如告訴模板工、混凝土操作工哪些錨桿不能攀爬、哪些管棚埋件有可能受碰后引起落石、塌方而不能受外力或者不能切割。堅持做好交底記錄。

②指定專人負責(zé)每班技術(shù)措施落實情況檢查。發(fā)現(xiàn)問題立即解決。

③保證鉆孔作業(yè)人員在封閉防護條件下作業(yè)。

④采用直徑60cm的風(fēng)帶加強作業(yè)面通風(fēng)換氣，保證空氣質(zhì)量和視線清晰。

⑤安裝足夠數(shù)量的燈具照明，保證作業(yè)范圍照明滿足安全視距要求。

⑥場內(nèi)電線絕緣良好，避免采用接頭較多的電線。

⑦爆破后揚塵未清、掌子面看不見時不安排排險。

⑧堅持對所有開挖面噴護封閉。

⑨堅持將前期開挖過程中積累的安全防護措施標準化。

⑩安排專車和急救人員、器材24小時在現(xiàn)場值班。在確實無法保證施工安全時考慮采取設(shè)計變更措施，或采取加密鋼拱架間距，或采取減小閥室尺寸的措施。

塊體由于地心引力而造成的下坡運動后堆積而成的土壤物質(zhì)，成為崩積層。它們的特征是不具層理，或是只有很粗略的分層，而且顆粒的淘選不佳，粗細混雜。

崩積層巖塊墜落或傾覆-巖塊堆積崩積層

因巖石墜落或傾覆型山崩機制所形成之崩積層規(guī)模多較小，泥質(zhì)含量低，巖塊多呈顆粒支持構(gòu)造，亦即巖塊間相互接觸而填充少量之土壤。此類崩積層多分布于節(jié)理發(fā)達之陡坡坡址。然巖塊堆積崩積層亦有規(guī)模較大者。

小規(guī)模巖塊堆積崩積層

本案例（案例一）位于臺中大坑，崩積層堆積區(qū)地勢平緩，高程差僅5m，崩積層南側(cè)即為一北向之懸崖陡坡。

1、工程地質(zhì)分析

依據(jù)工研院能資所出版之環(huán)境地質(zhì)圖顯示，懸崖坡址有崩積層堆積。附近出露之地層屬上新世卓蘭層中段，依地質(zhì)調(diào)查結(jié)果懸崖附近巖層分為三巖段，由下而上分別為：（1）砂巖夾頁巖：為細粒砂巖夾頁巖下段漸變?yōu)榧毩Ｉ皫r偶夾薄層頁巖；（2）粉砂巖：本層為青灰色粉砂巖夾黑色頁巖，偶夾黑色細粒薄煤層粉砂巖及頁巖間層理不明顯，至本層下段漸變?yōu)轫搸r與粉砂巖互層；（3）砂巖偶夾粉砂巖或頁巖：本層廣泛出露于懸崖陡坡，為灰色厚層中至細粒砂巖或灰色細粒砂巖偶夾灰黑色頁巖或粉砂巖，本層層間偶夾黑色細粒薄煤層及貝類化石。

2、崩積層工程特性探討

由崩塌地之地表地質(zhì)調(diào)查成果研判，崩塌型態(tài)為逆向坡之傾覆型巖塊墜落。由鉆探得知崩積巖塊厚度僅3.5m，其下方為2m之河階礫石，再下方即為巖盤。因本崩積層范圍小、深度淺、透水性佳，故此類崩積層之工程問題應(yīng)不大。

崩積層土石崩移或滑動-土石混合堆積崩積層

土石崩移或滑動易形成土石混合堆積崩積層。

本案例位于新店某一大型坡地社區(qū)入口道路下邊坡，此一道路邊坡位處崩積層之上，1989年9月臺風(fēng)侵襲，造成延道路中心線產(chǎn)生長約200m左右之路段坍滑，影響區(qū)域向下邊坡延伸約200m。為了解此一發(fā)生坍滑之崩積土層特性，1990年8月間于本崩積層布設(shè)三條各115m之折射震測線，并進行地質(zhì)鉆探共10孔。然1990年9月本崩積層再次因臺風(fēng)暴雨而發(fā)生圓弧型滑動。

（1）工程地質(zhì)分析

本坍方區(qū)位于一傾向西北之坡而，此坡而平均坡度約24°，坡底與坡頂高差約35m。本區(qū)之基盤巖層由中新世南港層構(gòu)成，主要巖性為頁巖、砂質(zhì)頁巖、疏松細粒砂巖以及細至中粒堅硬砂巖，局部區(qū)域有臺地礫石層不整合堆積于基盤之上。

本區(qū)巖層層而走向約為V45°E，傾斜向東南約60-80°，傾角極陡。因新店斷層以東北、西南走向通過本崩坍區(qū)之西北側(cè)百余m處，故本區(qū)構(gòu)造作用強烈。本崩塌區(qū)地層概分兩大層，一為崩積土層，其下即為巖盤。綜合震測結(jié)果，本區(qū)范圍內(nèi)之地層約可分為三層：（1）疏松崩積層，厚度介于1—3m間，波速在0.3—0.34 km/S間；（2）崩積層或風(fēng)化巖盤，厚度介于1—12m間，波速在1.00—1.19km/s間；（3）巖盤，波速約為2.25km/s。由震測結(jié)果可知崩積層與巖層之界而約在地表下約2-15m。

（2）崩積層工程特性探討

由鉆探取樣結(jié)果，本崩塌區(qū)之崩積土層為黃褐色砂質(zhì)或粉土質(zhì)砂夾風(fēng)化砂頁巖塊，巖塊大小不一，由鉆取之巖塊可見最大達60cm，平均約25cm，土壤依統(tǒng)一分類法屬SC 、ML或CL。依據(jù)鉆探時之SPT試驗之V值約介于4-20間，偶有V值超過50者，研判應(yīng)為劈管貫至巖塊所致。故研判本層應(yīng)屬于基質(zhì)支持之崩積層（請參閱圖1b），亦即顆粒浮于土壤間，顆粒未接觸。

由于本崩塌區(qū)于1990年9月曾發(fā)生弧型滑動，此一滑動恰可供此類土石混合堆積崩積層強度參數(shù)逆分析使用，本分析以1990年9月未崩塌之地形進行，且以崩塌發(fā)生前長時水位及暴雨時水位量測資料為分析之地下水位輸入，分析工具為美國普渡大學(xué)所發(fā)展之PCSTABL5邊坡穩(wěn)定二維極限平衡法中Janbu圓弧型滑動進行逆分析。分析條件為有效應(yīng)力法。

土壤試體凝聚力平均值較逆分析所得崩積層凝聚力為高，可能為崩積層內(nèi)地下水流動大符降低土壤凝聚力所致。土壤試體平均摩擦角試驗值與逆分析所得崩積層摩擦角相當接近，故土石混合堆積（基質(zhì)支持）崩積層之強度參數(shù)與基質(zhì)之土壤強度參數(shù)有其相關(guān)性。而此類崩積層逆分析結(jié)果與顆粒支持型態(tài)之崩積層（谷關(guān)案例）逆分析所得凝聚力0.1kg/cm²、內(nèi)摩擦角為35°相差較大。

崩積層順向坡巖石滑動一巖層滑動崩積層

屬巖層滑動之崩積層堆積，常與順向坡滑動有極高之相關(guān)性。本案例（案例四）位于大坑風(fēng)景區(qū)大里溪上游。由能資所出版之環(huán)境地質(zhì)圖顯示此一崩積層分布范圍甚廣，本研究以地表地質(zhì)調(diào)查、折射震測、鉆探以及地盤位移與水位監(jiān)測結(jié)果探討其特性。

1、工程地質(zhì)分析

本崩積層所在坡度較緩，平均坡度約30%，其西側(cè)坡度較陡約55%（28°）。經(jīng)現(xiàn)地量測層而位態(tài)發(fā)現(xiàn)，此一坡而與巖層位態(tài)一致，陡坡出露之巖層均為灰色厚層中至細粒砂巖，巖質(zhì)致密，膠結(jié)良好。崩積層堆積附近地層為上新世之卓蘭層下段。層而平均位態(tài)為北偏東8°，傾向東南28°，另節(jié)理而平均位態(tài)為北偏務(wù)虧長種西北傾斜54°；由野外實地地質(zhì)調(diào)查與鉆探巖心資料，可將崩塌地出露巖層分為三段巖性，茲就各巖層由下而上分別敘述如后：（1）砂巖：以厚層灰色至青灰色砂巖為主，因膠結(jié)致密，故其強度頗佳，此一巖段出露于崩積層西側(cè)陡坡。砂巖顆粒多屬細粒至中粒，厚度約10m。（2）粉砂巖與頁巖互層：以黃棕色至灰黑色粉砂巖為主，厚度約5m，其上覆一厚度約3.5m之黑色頁巖。（3）細粒砂巖、粉砂巖與頁巖互層：本巖段普遍分布于陡坡東側(cè)較平緩處，位于剖而地層層序之最上部。

2、崩積層工程特性探討

雖然鉆探結(jié)果于崩積層處仍可取得巖心，但震測結(jié)果顯示地層波速低于1km/S，此一波速遠較一般新鮮且完整之巖盤波速為低，低波速帶最大厚度約達16m，另根據(jù)推估崩積層中心鉆孔結(jié)果亦顯示地表下16m處巖心風(fēng)化及破碎程度均較高，故此一崩積層應(yīng)屬原邊坡發(fā)生順向滑動后堆積之巖層。由傾斜觀測管量得之地盤移動曲線，推測此一崩滑塊體已逐漸發(fā)生剪力變形，研判此一滑動體與下方巖層應(yīng)具有發(fā)展為滑動而之潛力。由崩積層上緣所埋設(shè)之水壓計管中不斷有水流出，可知崩積層下方之水壓甚高，故此崩積層之剪力變形應(yīng)與此一受壓水層有相當之相關(guān)性。

另一方面，崩積層上方陡坡出露之巖層雖為巖質(zhì)堅硬膠結(jié)良好之砂巖，然依據(jù)于陡坡埋設(shè)之傾度管量測結(jié)果顯示，此一坡面已產(chǎn)生一深約5m明顯之滑動面，由巖心判釋結(jié)果得知此一滑動面位置約于粉砂巖與頁巖之界面處，依據(jù)水位量測結(jié)果亦顯示頁巖夾粉砂巖下方之厚層砂巖中其水壓甚高，故此一現(xiàn)象說明了此崩積層之產(chǎn)生機制應(yīng)與大規(guī)模平面型順向滑動有關(guān)。

此類崩積層普遍存在于西部丘陵與麓山帶西緣山地之順向坡坡址，其中又以上新至更新世地層為最多，諸如中寮雙坑地區(qū)地層滑動、左鎮(zhèn)山豹326號電塔倒塌、龍崎鄉(xiāng)兵仔舍山崩災(zāi)害、云林草嶺大山崩、南投九份二山大山崩等，均于崩塌坡址堆積厚層巖層。此類崩積層之特色為續(xù)發(fā)性滑動，規(guī)模大，深度深，常時之地下水壓常甚高，此類之崩積層受底巖構(gòu)造所形成之孔隙水壓影響較高。