淺談隧洞進(jìn)出口高邊坡加固技術(shù)

武云華 邵云海 孟唐錕

摘?要：眾所周知，在進(jìn)行隧洞施工建設(shè)的過程中，為了能夠更好地處理那些巖質(zhì)高邊坡類問題，很多情況下都需要采取有效措施做好加固與治理工作，避免出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，讓邊坡能夠更加具有穩(wěn)定性，從而確保相關(guān)施工建設(shè)可以順利完成。

關(guān)鍵詞：隧洞進(jìn)口;高邊坡;加固技術(shù)

近年來，隨著各地城市化進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)于水利工程的依賴性在逐漸增強(qiáng)，而在很多工程建設(shè)中，不可避免地會(huì)遇到隧洞施工。同樣地，水利工程建設(shè)也不例外，針對(duì)實(shí)際施工過程中遇到的高邊坡現(xiàn)象，需要應(yīng)用有效的加固技術(shù)來保證水工隧洞進(jìn)出口部位的穩(wěn)定性與安全性，最大限度地保障整個(gè)工程施工作業(yè)的有序開展。

1?工程概況

滇中引水工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程中的標(biāo)志性工程，也是中國(guó)西南地區(qū)規(guī)模最大、投資最多的水資源配置工程，是我國(guó)在建的最大引水工程。滇中引水工程中以水源工程和輸水工程為主，輸水線路總長(zhǎng)664km，設(shè)計(jì)流量為135m3/s～20m3/s，隧洞總長(zhǎng)612km，占比高達(dá)92%。紅河段途經(jīng)石屏、建水、個(gè)舊三縣市，全長(zhǎng)109.513km，其中隧洞19條，長(zhǎng)93.764km，占線路總長(zhǎng)的85.62%;其中3個(gè)隧洞的長(zhǎng)度超出10km，總長(zhǎng)度為47.34km，占了隧道總長(zhǎng)的51%，分別是19.52km長(zhǎng)的大坡子隧洞、12.92km長(zhǎng)的龍樹隧洞以及14.90km長(zhǎng)的小路南隧洞，隧洞開挖的斷面規(guī)模在（3.5～4.0m）×（4.4～4.9m）范圍內(nèi)，眾多的隧洞施工帶來了許多隧洞進(jìn)出口邊坡處理問題。

2?隧洞進(jìn)出口高邊坡的加固措施

2.1?合理應(yīng)用混凝土抗滑結(jié)構(gòu)技術(shù)

在對(duì)該項(xiàng)工程中的隧洞高邊坡進(jìn)行加固處理時(shí)，混凝土式抗滑樁技術(shù)擁有良好的實(shí)踐效果，因?yàn)榭够瑯犊梢杂行?yīng)對(duì)滑坡問題，特別是當(dāng)滑動(dòng)面的傾角弧度較小時(shí)，效果更是極為顯著，所以此技術(shù)被廣泛應(yīng)用到隧洞邊坡的治理過程中。與此同時(shí)，在開展比較大規(guī)模的開挖以及爆破作業(yè)時(shí)，使用抗滑樁技術(shù)能夠有效降低滑坡事故發(fā)生的概率，而滑體密實(shí)度、含水情況以及施工環(huán)境等諸多因素都會(huì)給抗滑樁的間距和平面位置帶來重大影響。除此之外，當(dāng)抗滑樁開挖深度到3～4m之后，可以在井壁噴上厚度為30～40cm的混凝土，并采用噴錨掛網(wǎng)抑或是打錨桿來對(duì)巖體比較好的井壁進(jìn)行支護(hù)操作;當(dāng)噴射10～15cm厚的混凝土?xí)r，要在局部塌方位置處增加鋼結(jié)構(gòu)作支撐，直到抗滑樁開挖的效果滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求后，還需要做好鋼筋綁扎以及鋼軌吊裝相關(guān)工作。在進(jìn)行混凝土的澆筑作業(yè)時(shí)，可以按照水下混凝土所具備的配合比情況，在相關(guān)設(shè)備的作用下完成拌合操作，并將制作而成的混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑施工，值得注意的是，要盡可能將澆筑的厚度控制在1.5m以內(nèi)[1]。

眾所周知，混凝土沉井隸屬于框架結(jié)構(gòu)，在具體的施工操作中需要分為數(shù)節(jié)來開展。其在滑坡工程中不僅能夠起到良好的抗滑樁作用，也能有效抵擋土墻壓力，很多情況下都是在對(duì)沉井受力狀態(tài)、場(chǎng)地布置以及基坑條件等因素的綜合考慮下完成相關(guān)設(shè)計(jì)工作，在平面上呈現(xiàn)出“田”字形，而橫隔墻與井壁厚度也需要契合相應(yīng)的下沉重量。當(dāng)然，通過對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用，能夠在很大程度上增強(qiáng)整個(gè)滑坡體的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)地表水滲入以及坡體風(fēng)化的問題，再加上框架本身具備結(jié)構(gòu)物輕、施工方便、排水性好以及適用面廣等特點(diǎn)，所以在滑坡治理方面受到了廣泛青睞。除此之外，針對(duì)那些巖性條件比較好的位置來說，可以采取錨桿抑或是噴混凝土的方式來保護(hù)坡面，這樣不僅能夠有效改善滑坡體受力的平衡性能，還能在很大程度上避免滑坡體發(fā)生變形延展現(xiàn)象。若是高邊坡夾泥層上的巖體結(jié)構(gòu)在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生裂縫問題，那么就需要在相應(yīng)部位下的一定高程坡腳處，合理應(yīng)用混凝土澆筑方式進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)滑坡[2]。

2.2?有效分析錨固技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索展開邊坡加固操作時(shí)，因?yàn)槠浔旧碛兄Ｗo(hù)邊坡巖體結(jié)構(gòu)、施工效率高、干擾小以及受力可靠等優(yōu)勢(shì)，所以在很多水工隧洞工程的邊坡處理過程中得到了廣泛應(yīng)用，若是使用膠結(jié)內(nèi)錨頭式的錨索形式，那么就需要采取后張法來進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力錨索而言，主要包括錨索體以及內(nèi)、外錨頭這三部分，其中，內(nèi)錨頭主要是將純水泥漿或是砂漿當(dāng)作膠結(jié)材料;外錨頭則是鋼筋混凝土類的結(jié)構(gòu)，需要確保和基巖接觸面間所產(chǎn)生的壓應(yīng)力維持在合理范圍內(nèi)。為了讓錨索的受力情況變得更加均勻，可以設(shè)計(jì)一款比較小型的千斤頂，采取“分組單根”的張拉方式，讓相關(guān)操作流程得以簡(jiǎn)化，進(jìn)而有效增強(qiáng)錨索受力的均勻程度，并且錨索在對(duì)張拉進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，可以在大型千斤頂?shù)淖饔孟聦?shí)現(xiàn)整體張拉效果[3]。

與此同時(shí)，無黏結(jié)的錨索結(jié)構(gòu)擁有顯著優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)鋼絞線都能受到護(hù)套與防腐油劑的雙重保護(hù)，且能夠滿足重復(fù)張拉的要求。因?yàn)樵诰唧w的施工作業(yè)中，不管是內(nèi)錨頭還是鋼絞線附近的水泥漿材，都是需要一次性完成灌入，并在漿材凝固之后才能進(jìn)行張拉，這樣就省略了一道工序，讓相關(guān)工效得到有效提升，但是價(jià)格投入也就相對(duì)比較高。在對(duì)隧洞進(jìn)口部位的高邊坡進(jìn)行處理時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨桿加固方式也比較常見，雖然可以有效減小滑坡產(chǎn)生位移的速度，但是卻無法使滑坡問題徹底解決。在雨季，為了最大限度地保證滑坡體前施工安全性，就需要穩(wěn)定相應(yīng)的滑坡體，并在一定高程部位合理設(shè)立預(yù)應(yīng)力錨桿。

除此之外，因?yàn)閹r層破碎之后很難開展錨桿鉆孔操作，所以自鉆注漿式錨桿就是一個(gè)很好的選擇，為了讓錨固力得到有效增強(qiáng)，可以將錨索的荷載力確定為500kN，而錨固的段長(zhǎng)控制在8～10m范圍內(nèi)，錨固砂漿的強(qiáng)度不能比30MPa低，錨桿需要和壓網(wǎng)釧筋進(jìn)行焊接，采取孔底反向的方式進(jìn)行注漿，并一次完成全孔注漿作業(yè)，直到錨梁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到15MPa之上以及結(jié)束錨索注漿28天之后才能開始張拉，可以將其分成三個(gè)不同的壓力段來進(jìn)行操作，即100kN、250kN以及500kN，在每級(jí)壓力下需要穩(wěn)定至少5min后才能增加下一級(jí)的荷載，而最后一級(jí)則要穩(wěn)定15min才能實(shí)現(xiàn)鎖定。與此同時(shí)，張拉鎖定之后，必須在錨環(huán)之外預(yù)留大約10cm的鋼絞線，其余部分都切除掉，并采用細(xì)石混凝土進(jìn)行封錨處理。除此之外，在格梁的中部埋設(shè)土工格柵，在框格的中部埋設(shè)泄水管，埋深均為30cm左右，而錨梁則需要全部埋進(jìn)土里，盡可能保證底部的平直性，不能超出地面30cm以上，而局部地形變化比較大的地方，則可以適當(dāng)做出轉(zhuǎn)折，但也不能超出地面15cm以上[4]。

2.3?充分應(yīng)用減載與排水等措施

在條件允許的情況下，需要優(yōu)先考慮減載壓坡的加固方式，不同傾向的陡傾巖層會(huì)給滑坡體后緣產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致其朝著相應(yīng)角度的傾向處滑動(dòng)，這樣就能將一定的下滑力傳送到治坡建筑物或是滑坡體前緣，從而給整個(gè)滑坡的穩(wěn)定性造成不利影響，由此可見，合理控制后坡的滑移度，這樣能夠在很大程度上緩解滑坡狀況。與此同時(shí)，若是有地表水滲入到滑坡體中，那么不僅會(huì)讓其重量得以增加，加大滑動(dòng)力，還會(huì)降低上巖層內(nèi)部的摩擦力，這些都會(huì)不利于滑坡體的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性，針對(duì)滑坡體之外山坡中的地表水而言，可以通過修建排水溝來進(jìn)行排水;而對(duì)于坡體范圍內(nèi)存在的地表水，如果在開裂部位，那么用黃土就能簡(jiǎn)單地封堵住，在低洼積水位置，則需要用廢渣進(jìn)行填平。

3?隧洞口鎖口段的襯砌與支護(hù)施工

隧洞口邊坡治理主要是確保隧洞安全進(jìn)洞施工，在邊坡治理的同時(shí)，隧洞口鎖口段施工也尤為重要，及時(shí)對(duì)進(jìn)口段進(jìn)行混凝土襯砌施工對(duì)整個(gè)邊坡安全有重要意義。眾所周知，對(duì)于水工隧洞來說，其主要的施工內(nèi)容就是開挖、清渣、襯砌、支護(hù)以及灌漿等，其中，常見的襯砌與支護(hù)方式包括噴錨型支護(hù)以及現(xiàn)澆混凝土。實(shí)際在進(jìn)行現(xiàn)澆襯砌施工作業(yè)時(shí)，和常規(guī)意義上的水利工程建設(shè)工序別無二致，涉及的工作內(nèi)容比較煩瑣，主要有分縫、立模、扎筋以及混凝土振搗等;而針對(duì)隧洞施工中的噴錨支護(hù)而言，是使用噴射混凝土、鋼筋錨桿以及鋼筋網(wǎng)等結(jié)構(gòu)來對(duì)洞室圍巖展開單獨(dú)或是聯(lián)合性支護(hù)工作的統(tǒng)稱。若是采取鋼筋砂漿型的錨桿方式，那么就可以先往鉆孔中注入砂漿之后再將錨桿插入，也可以反過來，先插入錨桿再進(jìn)行砂漿注入，經(jīng)過一段時(shí)間的凝固硬化后就會(huì)得到鋼筋砂漿式錨桿[5]。

實(shí)際在進(jìn)行混凝土的噴射作業(yè)時(shí)，因?yàn)樗嘤昧勘容^大，再加上其中摻雜了速凝劑，所以會(huì)在很大程度上加快凝結(jié)硬化的速度，這種情況下，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)力度就顯得很有必要。通常在完成混凝土噴射工作后的1～2h就可以開始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，盡可能讓混凝土一直保持良好的濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)7～14d能夠起到最佳的效果。除此之外，因?yàn)殚_挖會(huì)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)造成破壞，讓圍巖應(yīng)力全部集中到一定范圍內(nèi)，要想將這種應(yīng)力有效抗消，就需要應(yīng)用到強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性都比較強(qiáng)的材料，使其逐漸形成新的平衡狀態(tài)，其中，構(gòu)架支撐與噴錨支護(hù)就能有效解決這個(gè)問題。鋼結(jié)構(gòu)支撐在那些破碎且穩(wěn)定性不高的巖層中更加適用，不僅能夠承受較大的壓力作用，還擁有耐久性好、占據(jù)空間小、可重復(fù)使用以及不用撤除等優(yōu)勢(shì)，所以在很多工程建設(shè)中受到了廣泛青睞。

4?結(jié)語

綜上所述，隧洞高邊坡加固工程有著很強(qiáng)的實(shí)踐性，會(huì)涉及很多學(xué)科的知識(shí)，要想有效解決這種復(fù)雜程度較高的問題，那么將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來就顯得很有必要。需要派遣專業(yè)人員做好地質(zhì)勘察工作，并仔細(xì)分析其中存在的機(jī)制情況，不僅要結(jié)合地質(zhì)與工程、定量評(píng)價(jià)與定性分析，還要結(jié)合系統(tǒng)思維和不確定的思維，這樣才能最大限度地提高高邊坡理論和實(shí)踐操作水平，更好地完成水工隧洞工程施工作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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