隧道洞口堆積體滑移破壞特征及綜合治理技術

昝文博 柳雪麗 鞠森森

摘 要：隧道洞口邊仰坡滑移是隧道施工中比較常見且危害性較大的一種洞口失穩(wěn)災害。以某隧道洞口堆積體滑坡為工程背景，深入分析洞口堆積體滑坡變形破壞特征，并從隧道洞口地質條件、設計施工以及排水設施等方面綜合分析滑坡成因，進而提出了“早出洞、抗滑樁、截（排）水溝、急流槽、機械開挖或控制爆破”的綜合治理技術體系，可為類似工程設計與施工提供參考。

關鍵詞：隧道邊仰坡;堆積體滑坡;變形破壞特征;綜合治理措施

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： The slope sliding of tunnel portal is one of the most common and harmful instability hazards during construction process. Taking the deposits landslide of tunnel portal as the engineering background， this paper deeply analyzed the deformation failure characteristics of the deposits landslide and investigated the causes of the landslide from the aspects of geological conditions， design construction and drainage facilities. A comprehensive treatment technological system including early exit， anti-slide pile， cut（row） ditch， torrent gutter， mechanical excavation and controlled blasting. It can provide reference for the design and construction of similar projects.

Keywords： tunnel slope;deposits landslide;deformation failure characteristics;treatment measures

隧道洞口邊仰坡滑移是隧道施工中比較常見且危害性較大的一種洞口失穩(wěn)災害，尤其是洞口段位于復雜松散堆積層時，隧道邊仰坡出現(xiàn)滑坡失穩(wěn)的概率將會成倍增加[1-2]。大量工程實踐經驗表明：洞口堆積體滑坡通常是在內、外部因素共同影響下而發(fā)生的，內部因素包括堆積體特殊的二元結構、巖體風化差異等，外部因素則包括降雨、地下水、工程擾動等，加之洞口段淺埋、偏壓、順層等不利因素，連續(xù)強降雨條件下地表水下滲致使坡體穩(wěn)定性大大降低[3-6]。因此，深入分析隧道洞口堆積體滑坡變形破壞特征，并構建合理的綜合治理技術體系，對于類似工程滑坡的預防和治理具有深遠的指導意義和參考價值。

1 工程背景

貴州省都勻至安順公路某隧道洞口邊坡為兩級坡，一、二級坡高分別為10 m和9.5 m，坡率依次為1∶0.5和1∶0.75，開挖形成12～14 m的臨空面，第一級邊坡防護施工已完成;左線仰坡為11 m，兩級坡坡率均為1∶0.75，開挖形成10～12 m的臨空面;右線仰坡為6 m，坡率為1∶0.75，左右洞仰坡之間形成約14 m的臨空面，以上臨時邊仰坡防護形式均為錨桿噴射混凝土。隧道洞身段上部為工區(qū)駐地，距離隧道洞口約100 m，位于滑坡中上部，駐地后緣設置漿砌片石擋墻。該區(qū)域內依地形布設施工便道，部分地方形成1級邊坡臨空面，洞口場地布置如圖1所示。

2018年5月1日至5月7日，項目所在地連續(xù)降雨，降雨量超過80 mm。5月3日下午，右線洞口仰坡出現(xiàn)滑塌，緊接著右側便道上出現(xiàn)裂縫，然后駐地混凝土路面開裂、房屋破壞，工區(qū)后緣擋墻開裂;5月4日駐地后緣山體出現(xiàn)裂縫、垮塌，后緣出現(xiàn)1～2 m陡坎。受持續(xù)降雨影響，坡體表面裂縫逐漸擴張、局部垮塌，工區(qū)附近、洞口邊坡破壞嚴重，處于蠕滑階段。邊坡變形破壞嚴重威脅公路施工安全，無法進行正常施工，具體情形如圖2所示。

2 洞口堆積體滑坡特征及成因分析

2.1 洞口堆積體滑坡變形開裂特征

洞口邊仰坡滑移分區(qū)及裂縫情況如圖3所示。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)為邊坡主要變形破壞區(qū)域，Ⅳ區(qū)滑移變形較小。坡體裂縫發(fā)育，主要為10條較大裂縫。Ⅰ區(qū)主要為隧道洞口左側邊坡，上部修筑便道，滑移方向為北東向，基本為垂直線路，對應裂縫為8#、9#;Ⅱ區(qū)為主要變形破壞區(qū)域，包括隧道出口及洞身段、工區(qū)駐地、施工便道等，滑移方向為北西、斜切線路，與線路的夾角約為43°，路基開挖，坡腳臨空，對應裂縫主要為4#、5#、6#、7#;Ⅲ區(qū)位于項目工區(qū)駐地上部，與Ⅱ區(qū)以工區(qū)駐地后部開挖小型臨空面、裂縫所在位置為界，基本平行于隧道走向，滑向工區(qū)方向，被工區(qū)及其前部巖土體阻擋，對應裂縫主要為2#、3#;Ⅳ區(qū)為上述分區(qū)中變形破壞最小的區(qū)域，對應裂縫主要為老裂縫l#、2#，未與前緣其他裂縫連通，是斜坡上水田、梯田因局部塌陷形成的，總體穩(wěn)定、局部破壞。綜合以上分析，判斷該邊坡變形為牽引式滑坡。

2.2 洞口堆積體滑坡成因分析

根據隧道洞口邊仰坡滑移過程、地質勘察資料及現(xiàn)場施工情況，綜合分析隧道洞口滑移成因。①地質因素。坡體覆蓋層主要為碎石土、黏性土，局部夾塊石，洞口段覆蓋層較厚，孔隙率較大，松散覆蓋層容易富集地下水。②降雨條件。項目施工區(qū)連續(xù)多日強降雨，降雨量超過80 mm，導致坡體趨于飽和，力學性質降低，邊坡失穩(wěn)。

③地表蓄水?；轮猩喜亢晚敳糠植妓锴倚顫M水，地表水下滲致使坡體重度增大、穩(wěn)定性降低。④施工不當。洞口臨時邊仰坡開挖、修筑場區(qū)施工便道形成臨空面，松散巖土體受連續(xù)降雨軟化，坡體抗滑能力降低;仰坡開挖后防護不及時，鋼花管注漿不飽滿，防護效果不佳。⑤排水不暢。隧道仰坡坡頂截水溝及臨時排水措施不完善，疏排水效果較差，導致坡體浸水。

綜上所述，邊坡變形破壞是中、上部坡體因降雨持續(xù)下滲，土體飽和重度增大，力學性質降低造成的;滑坡中部加載、坡腳開挖、防護不及時，打破原有的力學平衡而引起邊仰坡滑移失穩(wěn)。

3 洞口堆積體滑坡綜合治理技術

3.1 隧道早出洞，增加抗滑樁

現(xiàn)場鉆孔勘察結果顯示，原設計隧道洞口部分段落處于滑動面以上且覆蓋層較厚，進洞較為不利，故隧道做早出洞處理。仰坡設置兩級坡，在第一級仰坡平臺處設抗滑樁支擋，分布于隧道洞身兩側，抗滑樁尺寸為1.8 m×2.4 m，抗滑樁樁長25 m左右;洞身段仰坡平臺設置鋼管樁防護，鋼管樁直徑108 mm，左洞仰坡頂部設置6排鋼管樁，右洞仰坡頂部設置3排鋼管樁。仰坡坡面采用錨桿掛網噴混凝土、注漿小導管掛網噴混凝土、三維網植草等防護措施。此外，抗滑樁施工須在旱季抓緊施工，樁基開挖應從兩側往中部施工，嚴格實行隔樁開挖。

3.2 放坡開挖，多重防護

隧道洞口左側邊坡山體較為陡峭，坡腳為塊石土堆積體，厚為3～4 m，下伏4～5 m粉質黏土層，底伏中風化頁巖和灰?guī)r互層。邊坡頂部為施工便道，施工便道左側為山體，較為陡峭，采取強支擋方案。左側邊坡按三級放坡，在第二級平臺處設置抗滑樁支擋，1～3級邊坡分別采用錨桿框架植草防護、錨桿掛網噴混凝土+三維網植草、注漿小導管掛網噴混凝土+三維網植草防護。

3.3 完善排水系統(tǒng)

隧道邊仰坡平臺設置截水溝，仰坡頂5 m外設置排水天溝，左側路基坡頂5 m外設置截水溝，隧道天溝與路基截水溝順接。工區(qū)駐地左側為一沖溝，地勢最低，設置急流槽順接截水溝中的水排至路基邊溝中，路基截水溝積水通過急流槽排至涵洞中，由涵洞將積水排至隧道右側松敏河中，路基左側邊溝加深至1.8 m，加強排水能力。施工中應注意臨時排水，特別是隧道洞口右側沖溝應采取臨時排水措施，確保抗滑樁施工安全，不得由于排水原因造成路基失穩(wěn)而引起次生災害。

3.4 隧道洞口襯砌結構設計

洞口淺埋段采用Ⅴ級圍巖加強型襯砌，超前大管棚+超前小導管預支護，開挖采用單側壁導坑法施工。開挖方式宜采用機械開挖，如需爆破施工，須采用控制爆破技術，同時嚴格控制總裝藥量及單段最大爆破藥量。此外，爆破施工中必須加強對隧道附近抗滑樁結構的震速監(jiān)測，要求與爆源中心同一樁號處抗滑樁結構的震動速度控制在10 cm/s以內。

4 結論

①隧道洞口穿越復雜松散堆積體施工極易造成邊仰坡失穩(wěn)，堆積體物理力學性質差、工程規(guī)模巨大、加固治理要求高。因此，單一的邊仰坡加固措施通常無法滿足要求，需要綜合采用多種優(yōu)化組合加固措施。

②隧道洞口穿越堆積體時應強化防排水系統(tǒng)，防止地表水滲入土層，邊仰坡穩(wěn)定困難時，應及時采取中上部坡體卸載、加強排水、反壓坡腳等多種優(yōu)化組合措施對隧道洞口邊仰坡進行綜合處置。

③由于堆積體物理力學性質的多變性、土工試驗技術的局限性以及施工因素的復雜性，邊仰坡防護應采用動態(tài)設計，加強現(xiàn)場監(jiān)測并及時根據監(jiān)測數(shù)據動態(tài)調整設計方案。

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