隧道Ⅴ級淺埋圍巖古滑坡體處理方法探討

馬明軍

（中鐵十五局集團第五工程有限公司，河南 洛陽 471002）

1 工程概況

1.1 隧道概況與基本地質(zhì)情況

恒山隧道是烏榮高速上的一座長大隧道，全長2m×5170m，該工程段為2m×2445m。出口段位于古滑坡體內(nèi)，巖體破碎。該段隧道的巖質(zhì)較差，圍巖由白堊系羊投崖組礫巖加泥巖組成，黃土呈淺黃－微紅色，強－弱風(fēng)化，軟巖－極軟巖，巖體較破碎－破碎，礫巖呈松散結(jié)構(gòu)，泥巖呈松軟結(jié)構(gòu)，地下水出水狀態(tài)為點滴狀，雨季可能呈淋雨狀。隧道圍巖為V級淺埋。

1.2 古滑坡體概況

隧道出口位于滑坡地帶，隧道軸線與滑坡軸線基本呈30°角， 所處路段K89＋210－K89＋295， 縱向長度約85m，寬約100m，面積約8 500m2，厚8～20m，體積約為12.8萬m3，屬中型堆積蹭古滑坡?；麦w表面總體坡度較陡，而且延伸很長，坡面高低不平；有滑坡平臺、面積不大，且有向下緩傾和未夷平現(xiàn)象；山體側(cè)面有泉水；山體表面有不均勻沉陷的局部平臺，參差不齊；滑坡體地表多為耕地果林。施工前通過勘測地表雖未發(fā)現(xiàn)新的裂縫和變形跡象，但地表特征表明該古滑坡未處于穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體前部延伸較長，滑面平緩，有反壓阻滑作用。由于隧道施工，開挖后滑體前部原有反壓阻滑物質(zhì)已大部份挖除，經(jīng)分析計算，開挖后將會影響和破壞滑體的穩(wěn)定狀態(tài)，引起滑體后部及兩側(cè)局部復(fù)活滑移。

2 滑坡體滑動與加固措施

2.1 滑坡體滑動

隨著隧道施工，監(jiān)控量測發(fā)現(xiàn)隧道拱頂下沉及控制點在路線方向移動異常，洞內(nèi)收斂速度高于設(shè)計值。

在山體上勘測觀察發(fā)現(xiàn)山體表面有微小裂縫。初步判定山體開始滑動。隨著時間推移，測量小組每天整理測量數(shù)據(jù)資料，并繪制位移時間曲線。通過數(shù)據(jù)處理和回歸分析，發(fā)現(xiàn)位移不斷增加，表明圍巖和支護已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并且山體表面裂縫寬度增加，同時停止開挖。

2009年8月1日，與山西省交通規(guī)劃勘測設(shè)計院一起，對山體進行細致勘測并打探坑確定滑動面，通過勘測發(fā)現(xiàn)該處地質(zhì)較差，并且地下水豐富，并發(fā)現(xiàn)明顯滑動面。通過洞口段硬化路面的位移狀況結(jié)合勘測數(shù)據(jù)表明該處滑動面位置呈層狀分布，且位置不單一。

2.2 滑坡體處理措施

2.2.1 對滑坡體采用減壓、反壓回填

對滑坡體上方土方進行清除、減壓，再在隧道右側(cè)山溝進行回填反壓，以阻礙局部山體橫向滑動，抑制滑坡體的移動，減小隧道偏壓。

2.2.2 施作抗滑樁阻止山體滑移

利用多個抗滑樁的抗剪能力，阻止山體滑移。應(yīng)用范圍：適用于各類巖層，尤其是在巖體松散破碎地段或局部承載能力較低地段，特別是土質(zhì)地段，具有較大優(yōu)勢，并且施工簡單效果顯著。

在山體坡與緩和段K89＋250段及洞口K89＋300段施作抗滑樁。利用抗滑樁，穿過滑動層所產(chǎn)生抗剪能力承受山體的下滑力，阻止山體滑移。

圖1 山體的平面圖

2.2.3 地表裂縫處理

施工目的：改善地層松散以及降低圍巖的通透水性能，使隧道頂部及側(cè)面增加抗壓強度和粘結(jié)性，實現(xiàn)加固目的，保證隧道掘進時，拱頂土體不產(chǎn)生塌落以及減少山體側(cè)推、滑動，進而保證暗挖施工順利進行及工程安全。

施工方法：本工程采用潛孔鉆鉆孔注漿工法，采用垂直成孔、注漿加固，加固范圍為隧道作業(yè)面前方的仰拱底以下2m至拱頂上7m部分土體及側(cè)面10m部分土體的范圍進行注漿加固處理，形成具有一定強度復(fù)合土體，以達到穩(wěn)定土體的目的。

2.2.4 滑坡體坡面處理

通過現(xiàn)場勘測，找出主滑坡體范圍，在坡面上方設(shè)置截水溝、周邊設(shè)置排水溝，對地表雨水等地表水進行攔截、疏導(dǎo)，有效治理地表水對坡面的不良影響。

2.2.5 洞口隧道穩(wěn)定性處理

通過對洞口隧道二襯部分加長，增大洞口隧道穩(wěn)定性，抵抗山體滑移。

3 進洞施工處理措施

3.1 仰坡加固

錨噴、掛網(wǎng)支護的施工順序是先噴射5cm厚混凝土，施作Φ42注漿小導(dǎo)管L＝5.2m＠1×1m呈梅花型布置，掛設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)20m×20cm；再噴射第二層混凝土（厚5cm）。

3.2 洞口加固

為防止洞口V級淺埋圍巖開挖時坍塌，圍巖洞口淺埋段施工中左洞采用注漿長管棚超前支護進行加固，長管棚長度為20m，環(huán)向間距為40cm，仰角為1°，采用6mm厚Φ108熱軋無縫鋼管制作。

管壁間隔15cm，梅花形布眼。洞內(nèi)采用雙排Φ42注漿小導(dǎo)管L＝5.1m，環(huán)向間距為35cm，兩排間距375cm。梅花形布眼，管壁四周鉆8mm壓漿孔。注漿采用水泥—水玻璃雙液漿。注漿參數(shù)水玻璃占水泥砂漿體積比5%，水灰比1∶1，注漿壓力初壓0.5～1MPa，終壓2MPa。將長管棚及注漿小導(dǎo)管打入圍巖，用膠泥封堵導(dǎo)向管與長管棚之間空隙之后進行雙液注漿。

3.3 洞身開挖

洞口V級淺埋圍巖段開挖及施工：開挖隧道淺埋段時，施工對圍巖的擾動越大，圍巖松動變形后作用于支護上的壓力也越大。由于滑坡體已經(jīng)處理并基本穩(wěn)定，并且采用小導(dǎo)管、長管棚進行超前支護，左右洞均選用臺階法。按線路方向右洞先于左洞施工。洞口段屬V級淺埋段，右洞開挖斷面超前左洞開挖斷面應(yīng)控制在40m左右。雙洞每循環(huán)進尺為0.75m，與I—20工字鋼鋼拱架間距相同，開挖后需及時施作初期支護。上下臺階開挖間距應(yīng)保持在5～10m左右，開挖后及時施作初期支護。在右洞仰拱填充作完后左洞方能開挖下臺階，確保工程質(zhì)量及安全。施工工序如下示：

a）右洞上臺階開挖；

b）右洞拱部初支（掛網(wǎng)、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架、超前支護）；

c）右洞下臺階開挖（落后上臺階5～10m）；

d）右洞邊墻初支（掛網(wǎng)、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架）；

e）左洞上臺階開挖（落后右洞上臺階40～50m）；

f）左洞拱部初支（掛網(wǎng)、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架、超前支護）；

g）右洞仰拱開挖及支護（噴砼、Ⅰ—18鋼拱架）；

h）左洞下臺階開挖（落后右洞下臺階40～50m）；

i）左洞邊墻初支（掛網(wǎng)、錨噴、Ⅰ—18鋼拱架）；

j）左洞仰拱開挖及支護（噴砼、Ⅰ—18鋼拱架）；

k）左洞施作仰拱及填充砼；

l）右、左洞施作二襯拱墻砼。

3.4 初期支護及二襯

3.4.1 初期支護

初期支護包括噴鋼纖維混凝土、網(wǎng)噴混凝土、Φ25中空注漿錨桿、I—20工字鋼鋼拱架、格柵鋼架支撐等，依據(jù)該處圍巖類別確定采用Φ50超前小導(dǎo)管注漿、網(wǎng)噴混凝土、Φ25脹殼注漿錨桿、I—20工字鋼鋼拱架。初噴緊根開挖面及時施工作業(yè)，緊接著立拱架、打錨桿及復(fù)噴至設(shè)計厚度。以減少圍巖暴露時間，控制圍巖變形，防止圍巖短期內(nèi)松弛。未施工段環(huán)向注漿設(shè)計圖如圖2所示。

圖2 未施工段環(huán)向注漿設(shè)計圖

3.4.2 初支環(huán)向注漿加固

對于已完成初期支護，還未進行二次支護前，由于山體還沒有完全穩(wěn)定，加上V級淺埋段地質(zhì)疏松破損，對初期支護造成很大的壓力，使初支收斂變形，有些地區(qū)初支變形量超過預(yù)留變形量，浸入二襯。為了保證施工安全，使隧道能順利施工，我們對該段進行了洞內(nèi)環(huán)向注漿加固，增強圍巖穩(wěn)定性，同時增加預(yù)留變形量；增加洞內(nèi)初支強度。徑向錨桿采用Φ42小導(dǎo)管注漿，采用雙液漿，導(dǎo)管長5m按梅花形布設(shè)，縱橫間距60mm×100mm，注漿參數(shù)：注漿壓力：1.0～1.5MPa；水泥漿水灰比為1∶1；水泥水玻璃體積比為1∶0.5。

3.4.3 增加臨時仰拱

滑坡地段土質(zhì)松軟，為解決基礎(chǔ)承載力不夠，減少下沉，防止開挖面底部隆起變形，提高上拱架整體承載力，增加底部支撐抵抗力，防止內(nèi)擠面產(chǎn)生剪切破壞，增設(shè)臨時仰拱，盡快成環(huán)，增加剛拱架穩(wěn)定性，防止拱頂過量下沉，減少上拱架兩側(cè)不均勻收斂。

3.4.4 增大鋼拱架型號及加密剛拱架

I—20工字鋼鋼拱架 將設(shè)計初期支護I—18工字鋼鋼拱架，間距80cm，增強為鋼拱架型號二級I—20，間距算縮短為60cm，增強鋼拱架強度，防止拱頂由于滑坡山體松散壓力增大而壓壞初襯。

3.4.5 二次襯砌

二次襯砌與傳統(tǒng)施工方法相同，在此不再詳述。

4 監(jiān)控量測

現(xiàn)場監(jiān)控量測是隧道實施施工組織設(shè)計的一項重要內(nèi)容，認(rèn)真實施監(jiān)控量測的作用有：驗證支護與襯砌的設(shè)計效果，為隧道設(shè)計與施工工程類比積累經(jīng)驗。該隧道施工進行監(jiān)控量測的項目有：工程地質(zhì)及現(xiàn)狀觀測；周邊收斂位移量測；拱頂下沉量測；地表下沉量測；鋼支撐、錨桿應(yīng)力及裂縫觀測。

量測小組每天整理量測數(shù)據(jù)資料，并繪制位移時間曲線。當(dāng)位移趨于平緩時，通過數(shù)據(jù)處理或回歸分析，推算最終位移和位移變化規(guī)律；當(dāng)位移急驟增長時，表明圍巖和支護已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須停止開挖。對危險地段要加強支護，密切監(jiān)視圍巖動態(tài)，采取補救措施妥善處理。通過量測數(shù)據(jù)的分析處理，可以判斷圍巖和支護系統(tǒng)是否穩(wěn)定，掌握圍巖穩(wěn)定性變化規(guī)律，提出改進支護、襯砌設(shè)計參數(shù)和施工方法，確定二次襯砌和仰拱的施作時間。

5 結(jié)語

山嶺隧道穿過軟弱破碎巖層是隧道施工的難點，而當(dāng)隧道坐落古滑坡體上時，更增加了隧道施工難度和挑戰(zhàn)性，滑坡體處理采用隧道坡體減壓、坡腳回填反壓、洞口抗滑樁、地表裂縫處理、主滑坡體周圍增設(shè)排水系統(tǒng)；隧道洞身采用臺階法施工、增加臨時仰拱、超前錨桿、徑向錨桿、噴射砼、初支環(huán)向注漿加固方法，順利通過了滑坡地質(zhì)段。保障了施工安全，質(zhì)量滿足要求，確保了工期，達到了預(yù)期效果。

[1]田曉峰.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2009.