普翁特長(zhǎng)隧道進(jìn)口大型滑坡處治技術(shù)

張海兵

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概況

廈門至成都高速公路(貴州境)清鎮(zhèn)至織金段第8合同段楊柳河大橋織金岸橋臺(tái)與普翁隧道進(jìn)口相接，處于楊柳河左岸陡斜坡上。普翁特長(zhǎng)隧道左洞長(zhǎng)3 019 m，右洞長(zhǎng)2 990 m。左右洞進(jìn)洞均采用37根28 m長(zhǎng)管棚超前支護(hù)進(jìn)洞。普翁隧道進(jìn)口端長(zhǎng)184 m范圍地層為碎塊石土、強(qiáng)風(fēng)化玄武巖、中風(fēng)化灰?guī)r及斷層破碎帶，碎石土厚4 m～14 m，強(qiáng)風(fēng)化玄武巖厚15 m～21 m，隧道圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，易發(fā)生大塌方，圍巖級(jí)別為V級(jí)。隧道進(jìn)口位于陡坡之上，自然坡角為35°～50°。

2011年11月底，施工單位組織施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作。2012年3月8日～2012年3月16日，施工單位先后進(jìn)行了隧道左幅、右幅邊仰坡開挖支護(hù)工作。2012年3月16日～2012年3月26日，進(jìn)行隧道左、右幅套拱施工。2012年4月21日，隧道上導(dǎo)坑掘進(jìn)2.90 m后，發(fā)現(xiàn)隧道上部坡體發(fā)生開裂，裂縫位于坡體上部ZK52+490(YK52+490)至坡體下部ZK52+383(YK52+390)段，隨后處于蠕滑狀態(tài)?；氯耙妶D1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)全景

2 自然地理及工程地質(zhì)條件

1)地形、地貌。場(chǎng)區(qū)地處貴州高原西部山區(qū)，位于織金縣普翁鄉(xiāng)東南0.50 km 處，橋位附近海拔1 225.70 m ～1 370.80 m，相對(duì)高差145.10 m。橋軸線通過段高程1 227.00 m～1 286.70 m，相對(duì)高差59.70 m。地貌類型屬構(gòu)造侵蝕～剝蝕型低中山地貌。

2)水文、氣候。橋位區(qū)屬長(zhǎng)江流域之烏江水系，地表發(fā)育有楊柳河，河水常年期水位高程1 227.30 m，洪水期高程1 229.00 m，30年一遇高大洪水位1 234.00 m。常年流量為Q=2.00 m3/s～8.00 m3/s，最大可達(dá)80.00 m3/s。場(chǎng)區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量充沛，據(jù)織金縣氣象站1961年～1990年氣象資料，年平均氣溫14.10℃，極端最高氣溫34.00℃(1988年5月6日)，最低氣溫－12.10℃(1977年2月9日)。年平均降雨量1 396.6 mm，多集中在每年的5月～8月間，占全年降雨量的55%～60%，最大日降水量186.1 mm(1983年5月25日);年平均相對(duì)濕度 82%;最大風(fēng)速 17.00 m/s，平均風(fēng)速 2.30 m/s。

3)地層巖性。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層為上覆第四系殘坡積層(Qel+dl)粉質(zhì)粘土、碎石土，沖洪積層(Qal+pl)粉質(zhì)粘土、卵石土，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層，峨眉山玄武巖(P2β)組成?；露纹麦w上下伏基巖為玄武巖。

4)水文地質(zhì)。a.地下水類型。場(chǎng)區(qū)地下水類型為裂隙水、第四系松散土層孔隙水。b.含水巖組。場(chǎng)區(qū)覆蓋層裂隙發(fā)育，孔隙較大，為較好的含水層;下伏基巖是泥質(zhì)粉砂巖及玄武巖，中風(fēng)化層含、透水性差，為相對(duì)隔水層，強(qiáng)風(fēng)化層風(fēng)化裂隙發(fā)育，具有較好的含、透水性。

3 滑坡成因及規(guī)模

滑坡段處于ZK52+383～ZK52+490(YK52+390～YK52+490)段，沿線路軸線縱向長(zhǎng)約100 m～107 m，橫向?qū)捈s120 m～135 m。坡體表層為碎石土，成分為玄武巖，含量60%～70%，稍濕，松散～稍密，為玄武巖長(zhǎng)期風(fēng)化沿坡面碎落堆積而成，現(xiàn)形成自然坡度角35°～50°陡斜坡體。隧道洞口所處山體為20年前的滑坡體且不穩(wěn)定。由于普翁隧道進(jìn)口地形條件的限制，各種臨時(shí)施工設(shè)施及工程材料只能布置在滑體坡面位置。隧道施工，滑坡體擾動(dòng)是不可避免的，再加上雨水的侵入，在滑動(dòng)界面處形成一層滑動(dòng)水膜，大大降低了滑動(dòng)摩擦系數(shù);同時(shí)土體滲入雨水，也將相應(yīng)地增加容重，減少內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c，導(dǎo)致主動(dòng)土壓力增加。多因素共同作用下，發(fā)生坡體失穩(wěn)，沿覆蓋層與基巖接觸面發(fā)生滑動(dòng)，形成滑坡，坡體處于蠕滑狀態(tài)。截止2012年5月20日，右幅洞頂最大滑移值達(dá)到26 cm，右幅管棚向外整體移動(dòng)6.6 cm，拱頂下沉5.1 cm，施工便道滑移49 cm;左幅下方通村公路向外滑移83 cm，下沉66 cm，通村公路上方原空壓機(jī)房處外移46 cm，下沉33 cm。根據(jù)既有勘察資料并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，該滑坡縱向長(zhǎng)70 m，橫向長(zhǎng)約150 m，滑坡面積約10 000 m2，滑體主要為表層覆蓋層(碎石土、人工填土)，最大深度達(dá)18 m，滑坡體積約80 000 m3，屬推移式大型滑坡。

4 滑坡計(jì)算分析

根據(jù)滑坡現(xiàn)狀，坡體已發(fā)生滑動(dòng)，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)資料并進(jìn)行反算，滑坡體上碎石體物理力學(xué)指標(biāo):γ=19.0 kN/m3，c=5 kPa，φ=30.5°。采用有限元法對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行二維分析，特征斷面分析結(jié)果見圖2，圖3。

通過分析可以看出，施工開挖切角、坡體前沿加載、雨水的侵蝕等改變自然邊坡后，坡體穩(wěn)定安全系數(shù)降低，失去穩(wěn)定，產(chǎn)生滑動(dòng)。計(jì)算中容易產(chǎn)生滑動(dòng)的部位基本與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符。

5 處治方案

該處治分兩部分組成:

1)路基部分的滑坡治理方案;2)普翁隧道進(jìn)口仰坡地表處治及仰拱軟基處治。處治平面圖見圖4。

圖2 K 0+047斷面安全系數(shù)：1.0

圖3 K 0+095斷面安全系數(shù)：1.08

圖4 滑坡治理平面圖（1∶1 000）

5.1 普翁隧道進(jìn)口路基滑坡治理方案

根據(jù)坡體的破壞程度和巖土情況的差異，本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，主要采用擋墻+抗滑樁方案對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。

5.1.1 抗滑樁

于路線左幅11號(hào)墩往小樁號(hào)方向22.5 m位置設(shè)置A型樁6根，單根長(zhǎng)20 m，截面為2 m×3 m矩形樁，樁間距5 m，共計(jì)樁長(zhǎng)120 m。于路線右幅10號(hào)墩往小樁號(hào)方向15 m位置設(shè)置B型樁5根，單根長(zhǎng)22 m，截面為2 m×3 m矩形樁，樁間距5 m，共計(jì)樁長(zhǎng)110 m。于兩幅軸線間設(shè)置B型抗滑樁2根，單根長(zhǎng)22 m，截面為2 m×3 m矩形樁，樁間距5m?？够瑯稑俄旑A(yù)留錨索孔，做后備之用。

5.1.2 擋墻

于滑坡前緣楊柳河左岸設(shè)置仰斜式重力抗滑擋墻，墻高7 m、墻頂寬2.0m，全長(zhǎng)158m，墻身填料采用C20片石混凝土澆筑，共2 800 m3(預(yù)留錨索孔)，墻頂按1∶1坡率回填，填料為碎石或卵石。

5.2 隧道仰坡治理方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、地形情況，仰坡段采用地表注漿加固和錨墩加固坡體相結(jié)合的處理方案;仰拱段軟基采用基礎(chǔ)注漿加固的處理方案。

5.2.1 地表注漿加固

在仰坡開挖坡口線外5 m～8 m范圍內(nèi)采用φ108×6 mm熱軋無(wú)縫鋼花管進(jìn)行地表注漿，鋼管間距1.5 m×1.5 m，呈梅花形布置，以固結(jié)坡面松散碎石土。其中，左右洞正洞上方縱向布置5排鋼花管，左右洞之間縱向布置3排。注漿之前，在鋼管內(nèi)插入3根焊接在一起的φ22鋼筋，注漿完畢后，立即補(bǔ)注水泥漿，直至鋼管內(nèi)水泥漿密實(shí)為止，封堵端頭，以增加鋼管樁剛度。

當(dāng)隧道埋深小于10 m時(shí)，鋼花管尾部2 m為止?jié){段，地表2 m以下至開挖輪廓線以外50 cm為注漿段;當(dāng)隧道埋深大于10 m時(shí)，隧道拱頂以上10 m至開挖輪廓線以外50 cm為注漿段，拱頂以上10 m至地表為止?jié){段。注漿段鋼管四周設(shè)置φ10 mm注漿孔，孔間距30 cm，呈梅花形布置。地表注漿按固結(jié)鋼管周圍有限范圍內(nèi)土體設(shè)計(jì)，漿液擴(kuò)散半徑不小于0.7＆(＆為相鄰兩根鋼管的中心距離)，注漿采用分段注漿。水泥漿水灰比1∶1，注漿壓力0.5 MPa ～1.0 MPa、終壓 2.0 MPa。

5.2.2 錨墩加固

考慮到仰坡土體松動(dòng)，局部出現(xiàn)裂縫，進(jìn)行地表注漿加固后，在已臨時(shí)加固(噴射混凝土+鋼花管注漿)了的仰坡坡面增設(shè)3排錨墩，具體為左右洞之間布置7個(gè)，右幅右側(cè)坡面布置7個(gè)，梅花形布設(shè)，間距3 m，以防止仰坡坡面蠕動(dòng)開裂。

5.2.3 隧道基礎(chǔ)加固

對(duì)普翁隧道 ZK52+466～ZK52+473，YK52+450～YK52+470段堆積體地段地基進(jìn)行注漿固結(jié)處理，采用φ42×4 mm熱軋無(wú)縫鋼花管(L=4.0 m，間距1 m×1 m，梅花形布置)。注漿鋼花管前段做成尖錐狀，尾部焊接φ6加勁箍，管壁四周鉆φ8 mm注漿孔。注漿漿液采用純水泥漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa。

6 注意事項(xiàng)

1)抗滑樁施工可與隧道仰坡支護(hù)同時(shí)進(jìn)行。抗滑樁應(yīng)分節(jié)開挖，可采用微爆破法施工，嚴(yán)禁放大炮。每節(jié)開挖深度0.5 m～1.0 m，開挖一節(jié)支護(hù)一節(jié)，須等護(hù)壁混凝土具有一定強(qiáng)度后方可開挖下一節(jié)，護(hù)壁各節(jié)縱向鋼筋必須焊接，禁止簡(jiǎn)單綁扎。2)在洞口前抗滑樁施作完畢，洞口基礎(chǔ)穩(wěn)定后，立即施作洞門墻，并回填反壓。待洞口穩(wěn)定后再進(jìn)洞開挖，以保證施工安全。在橋臺(tái)開挖過程中，必須加強(qiáng)橋臺(tái)施工防護(hù)和支護(hù)，防止隧道基礎(chǔ)失穩(wěn)，以保證隧道結(jié)構(gòu)和施工安全。3)為了避免橋梁承臺(tái)基坑開挖對(duì)隧道地基及滑坡體的影響，應(yīng)適當(dāng)提高楊柳河大橋左幅10號(hào)橋臺(tái)承臺(tái)標(biāo)高，減少開挖量。4)坡體中部有鄉(xiāng)村公路通過，施工期間要做好必要的安全防護(hù)，確保過往車輛、行人安全。5)待滑坡治理完成后方可進(jìn)行陡斜坡上橋墩、橋臺(tái)施工，施工時(shí)應(yīng)盡量減少隧道下部坡體開挖。

7 結(jié)語(yǔ)

施工單位在收到變更設(shè)計(jì)圖以后，迅速組織施工。僅用兩個(gè)月的時(shí)間就完成了滑坡治理，治理完成后在仰坡頂、隧道明洞等埋設(shè)了多處沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。經(jīng)過半年時(shí)間的監(jiān)測(cè)，沉降值及速率控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，隧道洞內(nèi)初支及二襯穩(wěn)定。目前該隧道正按既定施工計(jì)劃順利實(shí)施，證明該方案可行。方案實(shí)施的成功，也為同類型隧道施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

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