崩积层

分为三类：（1）岩块堆积崩积层；（2）土石混合堆积崩积层；（3）岩层滑动崩积层。

崩积层之特性多与山崩种类有密不可分之关系。山崩种类可按移动方式及移动物质之不同加以分类如下表：

按山崩型态与堆积材料特性将崩积层分为三类：（1）岩石坠落或倾覆所形成之岩块堆积崩积层；（2）土石崩移或滑动所形成之土石混合堆积崩积层岩；（3）石崩移或岩层滑动所形成之岩层滑动崩积层。

崩积层内高压钢管段的蝴蝶阀室开挖难点而实施的勘探、开挖方案选择、支护选型、结构物衬砌施工等工作。地下工程开挖控制性客观条件是围岩类别。对于崩积层（colluvium）地下结构物空间开挖和支护方案，国内已有不少成熟的技术和经验可以参考。例如开钻先导孔检查围岩情况再决定开挖线路；在开挖进尺方面采用浅孔、密孔、少药量弱爆破；快速脚手架搭设技术的应用；开挖后在支护选型上采用锚喷支护，甚至采用钢拱架或者混凝土衬砌进行临时支护、布置施工期安全监测等等。

崩积层难点

W水电站蝶阀室开挖过程中在上述常用技术基础上还用到了小空间导洞开挖、钢拱架支护分段分节跟进、钢管立柱顶撑、管棚固结灌浆支护、冗余支护设计、设计变更、快速安全喷射混凝土等技术。

本研究项目的难点表现在：

①地下工程开挖施工不可预见的情况多。

②开挖施工地段为Ⅴ类围岩的夹泥崩积地层，堆积体松散，裂隙高度张开，从1cm~50cm 宽度不等，即使是巨孤石也是由多组不利裂隙切割。崩积体岩块抗压强度8.2~15.6MPa。这些情况对开挖方式、支护方式和进度安全带来极不利的影响。

③该项目位于埃塞俄比亚境内，施工设备、材料缺乏，各熟练工人毫无挑选的余地。这一点更说明了本研究成果具有普遍实用性，值得推广。

崩积层技术路线及技术方案

1、总体思路及技术性能指标

本研究项目主要技术性能指标有：保证开挖施工期间人员和设备安全，人员伤亡事故为0；保证围岩和结构物日后运行安全，在施工期不留下变形、垮塌、渗漏等地质危害，保证开挖项目对水道充水发电的工期影响降到最小。

技术方案总体思路。从蝶阀室选址的设计勘探阶段开始对开挖难度和风险进行策划，并在开挖前期施作勘探孔，做到合理选址；在开挖线路布局上利用专家调查法确定最优开挖线路及方案；在开挖后支护方式选型上根据围岩情况确定支护内容和施工方式；在施工过程中避免盲目冒险作业行为的发生。

2、技术方案设计选址。

根据地质补勘阶段成果等初步确定阀室位置。在地下洞室开挖到该地段时再布置更多勘探孔进一步确定该地段地质条件，不得已时考虑变换蝶阀室在高压管线线路上的位置。研究项目中的W蝶阀室在最终作价值比较时坚持原蝶阀室布置方案——选在地下崩积层（colluvium）中。

开挖线路的确定。在确定开挖线路时，收集各类必要的地质条件资料、水文资料，兼顾施工前后安全和蝶阀室上游盲端洞室施工的需要确定开挖线路。经过设计方和施工方各方专家现场讨论，最终确定了从靠山体侧向上采用小断面挖斜井到设计顶部高程，再向下回挖的开挖线路的顺序。因为靠山体侧岩体风化程度相对外侧轻微，开挖到顶后再开挖外侧山体时开挖操作空间围岩稳定性被选择为最好，此方案也就最有利施工安全。在导洞进口外侧周围悬空岩体下安置直径250 的钢管立柱保证不利裂缝切割体稳定。

开挖进尺和循环支护主要方式的确定。单循环开挖尺分两种情况，一种是全断面形成之前的分段成拱循环掏槽进尺，一种是全断面形成后的全断面开挖循环进尺。根据阀室开挖开工之前积累的岩体和材料、工艺特性在蝶阀室开挖之初尽快探索出循环开挖标准化的方法和步骤。

灵活采用冗余设计和设计变更。在支护方案上采取保守方案，在不影响结构物使用和安全功能时，进行安全技术经济比较，大胆采用设计变更。

3、技术方案实施的工艺保证

（1）技术控制与质量保证

地下工程开挖必须尊重实际，严格按照规程规范进行质量控制，以保证质量保证安全，从而保证工程进度及顺利履约，崩积层地下空间开挖更应如此。

（2）安全措施

①开工前组织操作工、技术员、施工员、设计、专家等进行开挖方案讨论会，并在碰到地址问题时再次组织专家会诊。施工期间严格按照现场商定的开挖顺序、支护步骤施工，并交底到每一个作业人员，还要让下道工序作业者知道每一个危险源，知道哪些环节不能做什么，要注意什么，例如告诉模板工、混凝土操作工哪些锚杆不能攀爬、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。坚持做好交底记录。

②指定专人负责每班技术措施落实情况检查。发现问题立即解决。

③保证钻孔作业人员在封闭防护条件下作业。

④采用直径60cm的风带加强作业面通风换气，保证空气质量和视线清晰。

⑤安装足够数量的灯具照明，保证作业范围照明满足安全视距要求。

⑥场内电线绝缘良好，避免采用接头较多的电线。

⑦爆破后扬尘未清、掌子面看不见时不安排排险。

⑧坚持对所有开挖面喷护封闭。

⑨坚持将前期开挖过程中积累的安全防护措施标准化。

⑩安排专车和急救人员、器材24小时在现场值班。在确实无法保证施工安全时考虑采取设计变更措施，或采取加密钢拱架间距，或采取减小阀室尺寸的措施。

块体由于地心引力而造成的下坡运动后堆积而成的土壤物质，成为崩积层。它们的特征是不具层理，或是只有很粗略的分层，而且颗粒的淘选不佳，粗细混杂。

崩积层岩块坠落或倾覆-岩块堆积崩积层

因岩石坠落或倾覆型山崩机制所形成之崩积层规模多较小，泥质含量低，岩块多呈颗粒支持构造，亦即岩块间相互接触而填充少量之土壤。此类崩积层多分布于节理发达之陡坡坡址。然岩块堆积崩积层亦有规模较大者。

小规模岩块堆积崩积层

本案例（案例一）位于台中大坑，崩积层堆积区地势平缓，高程差仅5m，崩积层南侧即为一北向之悬崖陡坡。

1、工程地质分析

依据工研院能资所出版之环境地质图显示，悬崖坡址有崩积层堆积。附近出露之地层属上新世卓兰层中段，依地质调查结果悬崖附近岩层分为三岩段，由下而上分别为：（1）砂岩夹页岩：为细粒砂岩夹页岩下段渐变为细粒砂岩偶夹薄层页岩；（2）粉砂岩：本层为青灰色粉砂岩夹黑色页岩，偶夹黑色细粒薄煤层粉砂岩及页岩间层理不明显，至本层下段渐变为页岩与粉砂岩互层；（3）砂岩偶夹粉砂岩或页岩：本层广泛出露于悬崖陡坡，为灰色厚层中至细粒砂岩或灰色细粒砂岩偶夹灰黑色页岩或粉砂岩，本层层间偶夹黑色细粒薄煤层及贝类化石。

2、崩积层工程特性探讨

由崩塌地之地表地质调查成果研判，崩塌型态为逆向坡之倾覆型岩块坠落。由钻探得知崩积岩块厚度仅3.5m，其下方为2m之河阶砾石，再下方即为岩盘。因本崩积层范围小、深度浅、透水性佳，故此类崩积层之工程问题应不大。

崩积层土石崩移或滑动-土石混合堆积崩积层

土石崩移或滑动易形成土石混合堆积崩积层。

本案例位于新店某一大型坡地社区入口道路下边坡，此一道路边坡位处崩积层之上，1989年9月台风侵袭，造成延道路中心线产生长约200m左右之路段坍滑，影响区域向下边坡延伸约200m。为了解此一发生坍滑之崩积土层特性，1990年8月间于本崩积层布设三条各115m之折射震测线，并进行地质钻探共10孔。然1990年9月本崩积层再次因台风暴雨而发生圆弧型滑动。

（1）工程地质分析

本坍方区位于一倾向西北之坡而，此坡而平均坡度约24°，坡底与坡顶高差约35m。本区之基盘岩层由中新世南港层构成，主要岩性为页岩、砂质页岩、疏松细粒砂岩以及细至中粒坚硬砂岩，局部区域有台地砾石层不整合堆积于基盘之上。

本区岩层层而走向约为V45°E，倾斜向东南约60-80°，倾角极陡。因新店断层以东北、西南走向通过本崩坍区之西北侧百余m处，故本区构造作用强烈。本崩塌区地层概分两大层，一为崩积土层，其下即为岩盘。综合震测结果，本区范围内之地层约可分为三层：（1）疏松崩积层，厚度介于1—3m间，波速在0.3—0.34 km/S间；（2）崩积层或风化岩盘，厚度介于1—12m间，波速在1.00—1.19km/s间；（3）岩盘，波速约为2.25km/s。由震测结果可知崩积层与岩层之界而约在地表下约2-15m。

（2）崩积层工程特性探讨

由钻探取样结果，本崩塌区之崩积土层为黄褐色砂质或粉土质砂夹风化砂页岩块，岩块大小不一，由钻取之岩块可见最大达60cm，平均约25cm，土壤依统一分类法属SC 、ML或CL。依据钻探时之SPT试验之V值约介于4-20间，偶有V值超过50者，研判应为劈管贯至岩块所致。故研判本层应属于基质支持之崩积层（请参阅图1b），亦即颗粒浮于土壤间，颗粒未接触。

由于本崩塌区于1990年9月曾发生弧型滑动，此一滑动恰可供此类土石混合堆积崩积层强度参数逆分析使用，本分析以1990年9月未崩塌之地形进行，且以崩塌发生前长时水位及暴雨时水位量测资料为分析之地下水位输入，分析工具为美国普渡大学所发展之PCSTABL5边坡稳定二维极限平衡法中Janbu圆弧型滑动进行逆分析。分析条件为有效应力法。

土壤试体凝聚力平均值较逆分析所得崩积层凝聚力为高，可能为崩积层内地下水流动大符降低土壤凝聚力所致。土壤试体平均摩擦角试验值与逆分析所得崩积层摩擦角相当接近，故土石混合堆积（基质支持）崩积层之强度参数与基质之土壤强度参数有其相关性。而此类崩积层逆分析结果与颗粒支持型态之崩积层（谷关案例）逆分析所得凝聚力0.1kg/cm²、内摩擦角为35°相差较大。

崩积层顺向坡岩石滑动一岩层滑动崩积层

属岩层滑动之崩积层堆积，常与顺向坡滑动有极高之相关性。本案例（案例四）位于大坑风景区大里溪上游。由能资所出版之环境地质图显示此一崩积层分布范围甚广，本研究以地表地质调查、折射震测、钻探以及地盘位移与水位监测结果探讨其特性。

1、工程地质分析

本崩积层所在坡度较缓，平均坡度约30%，其西侧坡度较陡约55%（28°）。经现地量测层而位态发现，此一坡而与岩层位态一致，陡坡出露之岩层均为灰色厚层中至细粒砂岩，岩质致密，胶结良好。崩积层堆积附近地层为上新世之卓兰层下段。层而平均位态为北偏东8°，倾向东南28°，另节理而平均位态为北偏务亏长种西北倾斜54°；由野外实地地质调查与钻探岩心资料，可将崩塌地出露岩层分为三段岩性，兹就各岩层由下而上分别叙述如后：（1）砂岩：以厚层灰色至青灰色砂岩为主，因胶结致密，故其强度颇佳，此一岩段出露于崩积层西侧陡坡。砂岩颗粒多属细粒至中粒，厚度约10m。（2）粉砂岩与页岩互层：以黄棕色至灰黑色粉砂岩为主，厚度约5m，其上覆一厚度约3.5m之黑色页岩。（3）细粒砂岩、粉砂岩与页岩互层：本岩段普遍分布于陡坡东侧较平缓处，位于剖而地层层序之最上部。

2、崩积层工程特性探讨

虽然钻探结果于崩积层处仍可取得岩心，但震测结果显示地层波速低于1km/S，此一波速远较一般新鲜且完整之岩盘波速为低，低波速带最大厚度约达16m，另根据推估崩积层中心钻孔结果亦显示地表下16m处岩心风化及破碎程度均较高，故此一崩积层应属原边坡发生顺向滑动后堆积之岩层。由倾斜观测管量得之地盘移动曲线，推测此一崩滑块体已逐渐发生剪力变形，研判此一滑动体与下方岩层应具有发展为滑动而之潜力。由崩积层上缘所埋设之水压计管中不断有水流出，可知崩积层下方之水压甚高，故此崩积层之剪力变形应与此一受压水层有相当之相关性。

另一方面，崩积层上方陡坡出露之岩层虽为岩质坚硬胶结良好之砂岩，然依据于陡坡埋设之倾度管量测结果显示，此一坡面已产生一深约5m明显之滑动面，由岩心判释结果得知此一滑动面位置约于粉砂岩与页岩之界面处，依据水位量测结果亦显示页岩夹粉砂岩下方之厚层砂岩中其水压甚高，故此一现象说明了此崩积层之产生机制应与大规模平面型顺向滑动有关。

此类崩积层普遍存在于西部丘陵与麓山带西缘山地之顺向坡坡址，其中又以上新至更新世地层为最多，诸如中寮双坑地区地层滑动、左镇山豹326号电塔倒塌、龙崎乡兵仔舍山崩灾害、云林草岭大山崩、南投九份二山大山崩等，均于崩塌坡址堆积厚层岩层。此类崩积层之特色为续发性滑动，规模大，深度深，常时之地下水压常甚高，此类之崩积层受底岩构造所形成之孔隙水压影响较高。