隧道洞口山體滑坡的處置方案比選及實施效果

摘要：由于工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及人為因素等影響，隧道施工過程中會出現(xiàn)滑坡、冒頂、崩塌等各種地質(zhì)災害。因此加強對隧道洞口的滑坡原因分析，并提出處置方案及預防預案，就可減少施工事故，提高施工質(zhì)量并加速高速公路及隧道工程的建設。本文以臨合高速公路LH14合同段下仁尕瑪隧道洞口滑坡為例進行分析并提出處置方案。

關鍵詞：隧道洞口;山體滑坡;注漿;小導管;加固

一、工程概況

下仁尕瑪隧道為一座左、右線分離的四車道短隧道，屬小凈距隧道。隧址位于夏河縣扎油鄉(xiāng)下仁尕瑪村，隧道起訖樁號ZK83+400～ZK83+859，長459m;YK83+425～YK83+849，長424m。隧道最大埋深112m，出口段最大埋深約46m。局部基巖裸露，為下三疊系板巖夾砂巖，板巖中厚層-薄層狀構造，變余泥質(zhì)結(jié)構，板理發(fā)育，砂巖中厚層狀塊狀構造，單層厚15-20cm，層理發(fā)育，層面平整。

該隧道出口段位于扎油河右岸，為Ⅴ級圍巖，圍巖自穩(wěn)能力差，洞壁、洞頂易發(fā)生松動變形、掉塊及塌方，洞底穩(wěn)定性較好。出口段上覆蓋薄層松散坡碎石土，洞口右側(cè)岸坡上部有一處崩塌及危巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，靠近洞門端局部對隧道安全有影響。

二、出口段山體失穩(wěn)的概況及原因分析

（一）失穩(wěn)概況

2013年7月3日～7月11日下仁尕瑪隧道所在地區(qū)普降大雨。本來趨于穩(wěn)定的隧道初期支護于7月10日開始變形。且隧道拱頂初期支護逐步出現(xiàn)較大裂縫，拱頂部分噴射砼脫落，鋼拱架與初支砼剝離出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)場對噴射砼脫落部位剝離后發(fā)現(xiàn)多榀鋼拱架發(fā)生扭曲變形。

1.洞內(nèi)變形情況

（1）左線ZK83+780～ZK83+812段及ZK83+825～ZK83+842.5段初期支護出現(xiàn)大面積開裂，其中ZK83+795拱頂開裂及位移最嚴重。ZK83+842.5導向墻拱頂沿洞軸線向大里程發(fā)生位移達12cm。

（2）YK83+810～YK83+846.4"段初期支護開裂嚴重，最大裂縫寬度達8cm。多榀鋼拱架發(fā)生扭曲變形，且出口段初期支護及導向墻向大里程方向發(fā)生較大位移，導向墻拱部出現(xiàn)明顯前傾，位移達40cm。

2.洞頂山體變形

洞頂山體出現(xiàn)多條裂縫，裂縫最大寬度達20cm。

隧道洞外裂縫走向"""""""""""""""""坡頂裂縫最大寬度

3.變形前洞內(nèi)各工序的里程位置

工序里程

左右線

二襯里程

仰拱里程

下臺階

掌子面

上臺階

掌子面

備注

左線

ZK83+695

ZK83+740

ZK83+750

ZK83+812、

ZK83+825

上臺階出口端施工了17.5m

右線

YK83+750

YK83+780

YK83+795

YK83+846.4

上臺階已貫通

（二）原因分析

1.內(nèi)在因素

下仁尕瑪隧道出口段最大埋深46m，地層巖性為下三疊系板巖砂夾巖，板巖中厚層-薄層板狀構造，變余泥質(zhì)結(jié)構，板理發(fā)育，砂巖層理發(fā)育;且出口段坡面頂部有一段成分為碎石土的坡積物松散堆積體。

由于巖層構造破碎，產(chǎn)狀不良，風化嚴重且風化深度大（ZK83+815掌子面為強風化～全風化），巖體軟弱，強度低，加之薄層狀構造，層間摩阻力小，這些形成了變形的內(nèi)在因素。

2.外部誘因

（1）隧道屬于小凈距隧道，洞身開挖要影響山體自身的穩(wěn)定性。

（2）出口進洞施工，必然要切削原來的坡腳，創(chuàng)造工作面，才能進洞施工，這樣也增大了臨空面。

（3）連日的降雨，導致坡面地層達到水飽和狀態(tài)，增加了圍巖的直接荷載，并誘發(fā)陡峻坡面堆積地層的縱向滑動。

三、隧道洞口山體滑坡的處置方案比選

失穩(wěn)發(fā)生后，為預防裂縫繼續(xù)擴大，造成更大的損失和危害，洞外采用隧道棄渣反壓回填，回填高度高于隧道套拱以上1米，洞內(nèi)對有裂縫的拱頂采用200mm*20mm*20mm的方木搭成方木垛，沿隧道縱向凈間距3m，對拱頂進行加固，并請行業(yè)內(nèi)專家組現(xiàn)場查勘，經(jīng)專家組商量后，提出三個方案。

方案A：削山減載+洞內(nèi)加固方案。對山體進行明挖卸載處理，以右線YK83+780點高程（高程2831m）為控制點，下挖5m至2826m高程，水平方向自左向右側(cè)按照1：1.5放坡，順接原山體。沿線路方向按照1：1.5的坡度進行三級放坡，每級邊坡8m高，中間設置2m碎落臺。每級邊坡平臺設置橫向截水溝將左側(cè)山體及開挖面的流水引致山右側(cè)扎油溝內(nèi)。洞內(nèi)則先處理靠扎油溝近側(cè)的右線，處理后再處理左線，洞內(nèi)施工順序：①超前注漿及徑向注漿加固;②逐榀換拱;③換拱9m后，及時施做下臺階、仰拱，隨后施工二襯;④繼續(xù)逐榀換拱;⑤換拱9m后，及時施做下臺階、仰拱，隨后施工二襯……。

方案B：地表注漿+明洞加長+洞內(nèi)加固方案。對山體滑坡段進行地表注漿加固，隨后接長明洞，洞頂回填完畢后再處理洞內(nèi)。洞內(nèi)的施工順序同方案A，也是先處理右線再處理左線。

方案C：明洞加長+洞內(nèi)加固方案。僅對山體表面裂縫進行封堵，隨后接長明洞，洞頂回填完畢后再處理洞內(nèi)。洞內(nèi)的施工順序同方案A一樣。

方案比選：方案A造價最低，但留下的隱患較大，削山以后造成左線左側(cè)山體臨空面大，對隧洞形成偏壓，日后有不確定的因素存在;方案C造價其次，但施工洞內(nèi)時難度較大，因為裂紋已經(jīng)貫通，進洞換拱前的超前注漿效果不會太好，給后續(xù)施工留下較大隱患;方案B雖然造價較高，但可做到預防為主，防治結(jié)合，為后續(xù)隧道施工創(chuàng)造良好的條件，日后運營階段也不會留下后患。經(jīng)過比選后確定選擇方案B。

四、隧道洞口山體滑坡的處置技術

（一）滑坡處置施工

1.施工準備

（1）對隧道出口右線洞頂因裂縫過大，使得脫離母體的外漏巖石進行清除。

（2）對裂縫進行灌漿處理，裂縫頂進行翻挖夯填粘土或灰土封堵，開挖坑道寬度1m，深度1m，回填要高出原有地面，使雨水不得下滲。

2.地表注漿加固

對左、右線暗洞埋深小于15m的山體進行地表注漿加固，注漿小導管采用外徑42mm，壁厚4mm的熱扎無縫鋼管，小導管間距按150*150cm梅花狀布設，每排小導管的底標高必須達到設計開挖輪廓線，漿液擴散半徑按1m計，地表注漿采用水泥漿液。

（1）小導管結(jié)構

小導管前端加工成錐形，以便插打，并防止?jié){液前沖。小導管中間部位鉆φ10mm的注漿孔，注漿孔呈梅花形布置（防止注漿出現(xiàn)死角），間距為15mm，尾部1m范圍內(nèi)不鉆孔以防漏漿，末端焊直徑為6mm的環(huán)形箍筋，以防打設小導管時端部開裂，影響注漿管聯(lián)接。

（2）小導管安裝方法

在預定的位置用潛孔鉆機鉆孔。小導管安設采用鉆孔打入法，鉆孔直徑比鋼管直徑大3～5mm，帶好絲扣保護帽，用錘擊或鉆機頂入，使麻絲柱塞與孔壁充分擠壓緊，頂入長度不小于鋼管長度的90%，注漿管的外露長度為30cm，以便連接孔口閥門和管路，并用高壓風將鋼管的砂石吹出。安裝完后用塑膠泥封堵孔口及周圍裂隙。頂管時注意保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。

（3）小導管注漿

①漿液的選擇

漿液采用水泥砂漿，水灰比1：1（重量比），施工時由試驗室選定，使用不低于42.5強度的水泥。小導管注漿施工見圖。"""圖""小導管注漿施工圖

②注漿量

為了獲得良好的固結(jié)效果，必須注入足夠的漿液量，確保有效擴散范圍。漿液擴散半徑按1m計，并且漿液在地層中均勻擴散。

③注漿壓力

注漿壓力為0.5～1MPa，施工中根據(jù)施工現(xiàn)場試驗確定較合理的注漿參數(shù)。

④注漿注意事項

注漿前檢查注漿泵、管路及接頭牢固程度，防止?jié){液沖出傷人。

注漿時密切監(jiān)視壓力變化，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

注漿時注意防止堵管、串漿和跑漿，若發(fā)生堵管、串漿和跑漿要停止注漿，分析原因隨時解決。做好注漿壓力、注漿量、注漿時間等各項記錄。

3.明洞加長

地表加固完畢后施做明洞，先施工右線明洞，再施工左線明洞，右線明洞延長8米，與左線明洞端頭里程一致，形成整體端墻式洞門。

4.洞頂回填

明洞施工完畢后鋪設復合防水板，拱腳以上5m范圍內(nèi)采用片石砼回填，5m以上采用普通土回填，當填土至拱頂以上1.5m時，填筑0.5m粘土，表面按1：2.5橫坡與原地面順接，縱坡按1：4與原地面順接。

（二）洞內(nèi)加固施工技術

對右線出口明洞回填反壓、地表注漿加固后方可進行右線洞內(nèi)處理，右洞洞身錨桿、圍巖注漿加固、換拱及二襯施工完后再進行左線洞內(nèi)施工。

1、洞身自進式中空注漿錨桿加固

為確保施工安全，洞內(nèi)臨時支護措施在換拱前不能拆除。在安全的臨時支撐下，洞內(nèi)右線YK83+805～YK83+840段、左線ZK83+775～ZK83+840段起拱線以上范圍內(nèi)采用6m長R32自進式中空注漿錨桿加強處理，間距200cm（縱）x100（環(huán)），每環(huán)設計19根。

2、洞身周圍圍巖注漿加固

洞內(nèi)右線YK83+805～YK83+845段、左線ZK83+775～ZK83+840段起拱線以上150°范圍內(nèi)采用4m長φ42小導管注漿加固（注漿壓力2Mpa），間距200cm（縱）x75（環(huán)），每環(huán)設計小導管22根。使初期支護面以外3～4m范圍內(nèi)圍巖固結(jié)形成整體受力拱。

3、逐榀換拱

二襯緊跟變形段端部、對圍巖注漿加固處理后，再逐榀對侵限及扭曲變形嚴重的鋼拱架換拱，鋼拱架間距由原設計的75cm調(diào)整為50cm。

4、二襯施工

為確保安全，在保證前方仰拱、鋼筋及防水板工作距離的前提下，每換拱3m后，及時施做下臺階、仰拱，二襯長度根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)確定，施工中每3m埋設一組監(jiān)控量測點，若沉降及收斂在3cm內(nèi)，則每9m襯砌一組，超過3cm則考慮適當減少每組襯砌長度。二襯后再進行后續(xù)換拱工作。

根據(jù)2013年9月6日右線洞內(nèi)觀察情況，雨水通過裂縫下滲至初期支護面留出，說明裂縫已貫穿至洞身附近，故對該處需特殊處理，除加密加長小導管注漿外，YK83+816～+834二次襯砌增設I20a型鋼拱架，縱向間距75cm。

本隧道的處置從2013年10月份開始，因所處地區(qū)冬天寒冷，至2013年12月底完成右線洞內(nèi)的處理，隨后進行冬休。2014年4月開始處理左線洞內(nèi)，截止6月底，全部完成所有開裂段的換拱、開挖、仰拱及二襯，沒有出現(xiàn)新的事故和危害。

結(jié)語

綜上，通過對下仁尕瑪隧道洞口滑坡的形成機理及處置措施分析得知，在隧道設計選線時盡量避免線路穿過滑坡地段，實在無法避開滑坡地段時，可由專業(yè)地質(zhì)人員對洞口處地質(zhì)穩(wěn)定性進行評價，并對滑坡體內(nèi)地質(zhì)情況進行調(diào)查、鉆探并分析以確保施工時的安全，治理公路隧道滑坡應與隧道建設特別是隧道洞口建設結(jié)合起來，不應只作為單一的滑坡處理。隧道失穩(wěn)后未填土反壓前圖片""""""""""隧道失穩(wěn)后回填土結(jié)束后圖片

隧道處置完畢后圖片

參考文獻：

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