貴州某高速公路隧道出口危巖邊坡治理對策

戴 楠

(中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730000)

1 概述

小江口隧道出口位于兩岔河的左岸(西岸)高約200 m的灰?guī)r陡壁上，緊鄰兩岔河大橋。出口坡體東、南兩面臨空，近于直立，巖體中節(jié)理裂隙及卸荷裂隙比較發(fā)育。在自重應力及底部坪地煤礦采空區(qū)的作用下，下部巖體產生變形，上部節(jié)理裂隙在長期卸荷作用下，裂縫逐漸張開、貫通，形成危巖體，易產生崩塌、落石。

2013年2月18日，兩岔河大橋右側灰?guī)r陡壁產生大規(guī)模的崩塌，崩塌體堵塞河道。隧道出口陡壁于2012年12月產生了小型崩塌，2013年3月又產生幾處新的崩塌落石，陡壁卸荷裂隙變形加快，與其附近小江口隧道出口岸坡崩塌變形對小江口隧道和兩岔河大橋的施工、運營均產生較大安全隱患，威脅到小江口隧道和兩岔河大橋施工過程中及今后運營的安全。

2 工程地質條件

1)地形地貌。

小江口隧道出口為灰?guī)r陡壁岸坡，高約200 m，傾角約70°～80°，岸坡走向NE20°～30°，岸坡東、南兩面臨空，近于直立。兩岔河在兩面臨空坡面底部流過。隧道出口高出河床約65 m。陡壁頂部邊坡植被茂盛，傾角約45°～65°。

在與小江口隧道相連的兩岔河大橋的右側為一高約190 m的灰?guī)r高邊坡，由于大橋緊鄰灰?guī)r高邊坡，且?guī)r體中節(jié)理(裂隙)發(fā)育，該處不久前曾產生大規(guī)模的崩塌，高邊坡對大橋的安全存在威脅。陡壁頂部邊坡植被茂盛，較為平緩。

2)地層巖性。

邊坡主要出露地層分述如下:

二疊系(P):

主要分布于陡崖前緣及坡腳緩坡地帶，為坡殘積及崩坡積層，灰、褐灰、黃灰色粉土、砂土、礫石等，厚約0.5 m。與下伏地層呈不整合接觸。

3)地質構造。

小江口隧道出口位于黃平復式向斜東翼一側，總體地質構造不甚強烈，以南北向和東西向構造為主，受北東向構造影響，地層呈單斜產出，綜合產狀340°∠8°，主要發(fā)育近東西向及近南北向為主的節(jié)理裂隙，其次還有北西向的節(jié)理裂隙(見圖1，圖2)。

圖1 NW65°～70°/NE70°～78°卸荷裂隙（寬約 40 cm）

4)水文地質。

場區(qū)地下水主要為強風化層基巖裂隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙水，地下水主要靠大氣降水垂直補給。據煤系地層中水樣分析結果，該處水樣pH=6.20;場區(qū)河水呈紅色，根據施工單位介紹，河流水樣呈酸性，對鋼筋混凝土結構物及陡壁底部巖體有一定的腐蝕性。

5)不良地質。

場區(qū)不良地質主要有卸荷裂隙(見圖1)、危巖體、采空區(qū)、巖溶。

3 已有變形破壞現(xiàn)象分析

根據現(xiàn)場已經發(fā)生的崩塌及坡體結構分析，主要有三種破壞形式:

1)高陡的灰?guī)r岸坡崩塌、落石是常見現(xiàn)象，主要是受卸荷裂隙和多組結構面(節(jié)理面)切割的塊體崩落。

2)此段厚層灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r構成的高陡岸坡泥灰?guī)r軟弱面風化剝落、變形、被壓潰，引起上部灰?guī)r局部崩塌。

3)陡壁坡腳泥灰?guī)r較厚，下伏有煤層，坡腳應力集中，加之煤層采空，加速了泥灰?guī)r的下沉和外鼓變形，有可能引起上部灰?guī)r更大規(guī)模的逐層錯落性崩塌變形發(fā)生，但限制在卸荷裂隙范圍內，只要對陡壁進行加固了就不會發(fā)生。

4 場區(qū)岸坡穩(wěn)定性地質評價

根據現(xiàn)場地質調查，場區(qū)岸坡穩(wěn)定性地質評價如下:

1)小江口隧道處岸坡見圖2。

邊坡位于兩岔河的左岸(西岸)，高約200 m，巖體組成為巨厚層灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r，東、南兩面臨空，近于直立，巖體中節(jié)理比較發(fā)育。在自重應力及坪地煤礦采空區(qū)的作用下，下部巖體產生變形，上部節(jié)理裂隙在長期卸荷作用下，裂縫逐漸張開、貫通。目前巖體2013年3月份又產生新的崩塌、落石，岸坡潛在失穩(wěn)破壞范圍根據現(xiàn)場調查，岸坡上部第一條卸荷裂隙距坡口的距離約為15 m～20 m，第二條卸荷裂隙距坡口40 m～50 m，近期裂隙在逐步發(fā)展變大，在特殊工況下發(fā)生崩塌的可能性大，整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對小江口隧道和兩岔河大橋的施工、運營均產生較大威脅?？紤]到崩塌的變形為逐層崩落，因此卸荷范圍考慮40 m～50 m為宜。

2)兩岔河大橋右側邊坡見圖3。

圖2 小江口隧道出口岸坡

圖3 兩岔河大橋右側高邊坡

邊坡位于兩岔河的西岸、支流的南岸，高約190 m，巖體組成為巨厚層灰?guī)r夾薄層泥灰?guī)r，東、北兩面臨空，近于直立?；?guī)r高邊坡巖體中節(jié)理(裂隙)較發(fā)育，該處不久前產生大規(guī)模的崩塌。在自重應力及坪地煤礦采空區(qū)的作用下，下部巖體已產生開裂變形，上部節(jié)理裂隙在長期卸荷作用下，裂縫逐漸張開、貫通，如進一步發(fā)展，有可能產生新的傾倒、崩塌，整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。對兩岔河大橋的施工、運營均產生較大威脅。

5 治理對策

在系統(tǒng)地研究了小江口隧道勘察設計文件、兩岔河大橋勘察設計文件之后，根據現(xiàn)階段勘察的地質調繪和系統(tǒng)的計算分析，對本工程邊坡有如下建議:

1)由于采空區(qū)和隧道施工爆破的影響，L2結構面以南坡體將全部發(fā)展為塑性區(qū)，經綜合分析向臨空松弛變形厚度約50 m。另外，上游側陡崖邊坡失穩(wěn)破壞后，將直接撞擊橋梁墩臺，攔擋難度大，建議將隧道出口向下游移動100 m～150 m，避開L2結構面，使隧道出口坡體的破壞模式為單一的楔形錯落式滑動—崩塌破壞，岸坡變形加固工程措施相對簡單且加固工程量小。

2)如不能改線，則建議對周圍坡體進行強錨加固，加固方案需要進一步分析計算。

3)施工爆破不當對于巖體的完整性、結構面強度和卸荷裂縫發(fā)育有著直接的影響，進而影響岸坡穩(wěn)定性。在隧道與橋梁施工的過程前，需先加固岸坡后施工隧道與橋梁，施工過程中需要控制爆破對周邊巖體的震動、松動和破裂破壞。

4)對岸坡危巖體進行清除，防止施工及運營期間受震動影響產生危巖墜落對施工及運營安全構成威脅。

5)隧道出口處陡壁坡面高達200 m，為防止坡口線以上坡面在施工和運營中產生落石，建議在坡口線設置被動防護網，在全坡面設置主動防護網。鑒于當地地表水呈酸性，主動防護網長期在空氣和雨水侵蝕下發(fā)生銹蝕，逐漸失去效用，建議設置噴射混凝土覆蓋主動防護網。

6)對于隧道出口端高邊坡，建議進行錨固處理:處理范圍為出口左右兩側為70 m～80 m全坡面錨固防護;隧道出口位置松弛帶范圍考慮40 m～50 m為宜，坡體中部70 m～80 m范圍內采用強加固;上部坡體加固深度20 m～30 m左右或加固力度適當減小;下部坡腳附近加固深度20 m～40 m左右或結合采空區(qū)注漿考慮加固深度。岸坡坡腳泥灰?guī)r建議采用片石護面墻進行防護，減弱或避免泥灰?guī)r因水流的溶蝕和淘蝕作用。

7)對大橋產生影響的主要為大橋右側的危巖體產生的錯落式滑動—崩塌變形，建議:a.進行錨固處理，加固范圍寬度約為160 m，由于危巖體上部裂隙發(fā)育，大部分呈張開狀，建議縱向進行全斷面加固，中上部松弛帶范圍考慮40 m～50 m為宜，下部加固深度建議20 m～30 m;b.變更橋型結構，合理選擇橋墩位置，加大橋跨間距，在橋墩外設置防撞墻，避免偶然局部崩塌對橋墩的破壞，同時徹底清理兩側岸坡危巖體。

8)鑒于大風洞坪地煤礦經過多年無規(guī)劃和前期小煤窯的開采，在小江口隧道出口附近形成了一定規(guī)模的老采空區(qū)，應該在后期工作中查明采空區(qū)的范圍及塌陷變形情況，為隧道出口端附近采空區(qū)處理方案提供依據。采空區(qū)處理范圍沿隧道軸線方向40 m左右。

9)由于地形限制，對部分巖性特征無法做更細致的調查，在后期岸坡加固及隧道與橋梁的施工過程中須進一步對坡面、圍巖巖性特征繼續(xù)進行調查分析，及時比對、修正岸坡加固方案及隧道與橋梁的施工方案。

10)建議對陡壁巖體及隧道進行變形監(jiān)測，特別需要監(jiān)測強降雨后的變形以及施工與爆破等的影響，以便了解強降雨，采空區(qū)塌陷、爆破施工等邊坡巖體的變形及隧道更細致的影響。

6 結語

對于該類高陡邊坡的治理，在選擇治理措施之前，需要工程技術人員認真研究處治方案，綜合考慮治理加固及今后運營過程中可能出現(xiàn)的各種不利因素，必要時可與繞避方案進行比選，找出一種最佳的方案來治理。

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