大源1號隧道山體滑坡災害分析與處治措施

彭文波 高 抗

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

大源1號隧道山體滑坡災害分析與處治措施

彭文波 高 抗

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

通過對大源1號隧道滑坡體的地質條件、滑坡形態(tài)及滑動原因進行分析，結合隧道自身特點以及滑坡推力計算結果，提出了以錨索、錨索抗滑樁以及洞內外注漿加固等手段的滑坡體處治加固設計思路，為今后類似工程提供參考與借鑒。

隧道，山體滑坡，災害分析，地質條件

0 引言

樂昌至廣州高速公路大源1號隧道左洞起訖里程ZK32+222～ZK32+312，長90 m；右洞起訖里程YK32+243～YK32+282，全長39 m。隧道下穿象鼻狀突出的山包。隧道及所在山體前期發(fā)生了兩次大的變形破壞。在2014年雨季連續(xù)強降雨的作用下，山體上出現(xiàn)長大貫通裂縫、右洞側墻變形開裂，深部位移滑動變形明顯，山體再次發(fā)生整體滑動。以下針對第三次山體滑動進行敘述。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

該隧道屬中低山～斜坡溝谷地貌區(qū)，海拔高度一般為355.3 m～415.8 m，相對高差60.5 m。隧道走向與山脊走向垂直或大角度相交。隧道進口端山坡坡度一般為30°～55°，出口端山坡坡度一般為25°～40°，距左洞洞頂以上約30 m位置有一緩坡平臺，平臺寬度約8.0 m，長約15 m。坡面植被發(fā)育，地形起伏較大。坡腳為一條小河溝，常年有水。線路走向約112°，坡向202°。其自然斜坡為鋸齒狀，陡緩交替出現(xiàn)，陡坡段坡度40°～50°，緩坡段為寬緩平臺，山體整體呈兩級錯落體地貌大源1號隧道出口端地貌見圖1。

1.2 地層巖性

根據(jù)野外調查及鉆探、物探資料，出口邊坡鉆探深度范圍內揭露地層為寒武系八角村群(∈bc)淺變質砂巖夾板巖及第四系坡積含碎石粉質黏土(Qdl)。下伏基巖地層產狀30°～60°∠40°～70°傾向山體。

1.3 水文地質條件

現(xiàn)場調查期間，區(qū)內地表水系較發(fā)育，位于隧道右線下部為河溝，常年有水，受季節(jié)性影響較大，雨季，水流量相對較大，旱季，水流量相對較少。

受隧洞開挖影響，邊坡下部松弛，裂隙張開，大量地表水下滲，現(xiàn)場調查時，左洞滲水嚴重。

2 山體滑坡災害分析

2.1 宏觀地質條件

組成邊坡體的巖土體主要為強風化～中風化淺變質砂巖(∈bc)夾薄層狀泥巖，強風化地層呈半巖半土狀，中風化地層呈塊狀。砂巖透水，泥巖受水易軟化，巖層總體反傾35°～73°。坡體內發(fā)育順坡結構面和斷裂帶。受隧洞開挖影響，邊坡下部松弛，裂隙張開，大量地表水下滲，現(xiàn)場調查時，左洞滲水嚴重。

2.2 滑坡形態(tài)分析

1)滑坡范圍。根據(jù)深孔位移監(jiān)測顯示，安裝的每個監(jiān)測孔都有位移變形，推測監(jiān)測范圍應該都在滑動體范圍內，從隧道進出口各向兩側延伸20 m，其滑動寬度約為132 m。滑動長度可從線路靠山側最上一個監(jiān)測孔和右洞靠河側抗滑樁變形分析。并考慮滑坡后緣向山側牽引距離20 m，前緣出口從抗滑樁向河側延伸20 m，推測滑坡長度為142 m。

據(jù)以上分析，滑坡平面面積為132 m×142 m=1.87×104m2。

2)滑動面及滑坡規(guī)模。根據(jù)深孔位移監(jiān)測結果可知，山體病害可分為兩層變形，淺層表現(xiàn)為滑動變形，深層表現(xiàn)為蠕動變形；其滑動面傾角為28°。

a.淺層滑動。淺層滑動最大位移量約30.0 mm，平均位移量約15 mm；滑動最大深度23.6 m，平均深度約16.0 m，滑動體積為29.9×104m3，屬中型中層滑坡。

b.深層蠕動。深層蠕動最大深度約為37.6 m，平均厚度約29.0 m，蠕動體積為54.2×104m3，規(guī)模巨大。

3)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)及滑動趨勢分析。淺層滑動已表現(xiàn)為山體整體滑動，右洞山側開裂，抗滑樁向河側變形明顯，滑坡出口基本形成，滑動面接近貫通，滑坡處于極限平衡狀態(tài)和緩慢滑動過程中，隨時可能發(fā)生大滑動;對右洞危害較大。

深層蠕動表現(xiàn)為山體的整體蠕動變形，進一步發(fā)展會產生整體滑動；對左洞危害較大。

4)滑動原因及性質。在錯落體底部開挖隧洞，且兩洞間距較小，開挖直接引起斜坡坡腳的大面積卸荷，造成坡體松弛及坡腳應力重分布。坡體松弛加劇了地表地下水的下滲作用，軟化坡腳巖體強度，增加山體下滑力；坡腳應力重分布會引起坡腳局部范圍，特別是兩洞之間的豎向應力加大，造成巖土體豎向承載力不足。因此，該滑坡為坡腳隧道開挖誘發(fā)的錯落體滑動。

3 處治措施

以上變形跡象表明，目前整個山體已形成滑動；如不及時處治，滑動變形會逐漸加劇，不僅成為樂昌至廣州高速公路建設的“攔路虎”，而且影響運營安全和暢通，災害后果十分嚴重。

1)指標選取和推力計算根據(jù)ZK32+270分析斷面，取k=0.98，反算出主滑面抗剪指標C=15 kPa，φ=25.6°；計算采用C=15 kPa，φ=25.5°，算出各斷面滑坡推力見表1。

表1 各斷面滑坡推力表

2)處治方案。根據(jù)以上對山體滑坡的災害性進行分析，以及滑坡推力計算結果，同時結合該山體前兩次大的變形破壞采取錨索抗滑樁整治加固的基礎上，對該次變形加固采取了如下的處治措施。

a.洞內加固。

第一，隧道左線末施工段(ZK32+240～ZK32+286)采用小導管徑向注漿加固處理。

第二，左線隧道左側采用預應力錨索和在錨索同斷面上的其他部位采取低預應力導管進行加固處理。

第三，左線隧道左側增設兩排長30 m深的仰斜式排泄水孔，排水孔采用φ100 mm PVC管，鉆孔孔徑110 mm，長度30 m，仰角10°。

b.洞外加固。

第一，在YK32+255～YK32+303所對應的山體范圍，垂直于線位方向向山體內打設預應力錨索加固處理,根據(jù)監(jiān)測資料、地質鉆探資料、地表裂縫及襯砌開裂變形分析結果，錨索采用7φ15.24，鉆孔孔徑150 mm，水平間距3 m，豎向間距2 m，根據(jù)現(xiàn)場地形每個斷面增置6排～8排錨索，錨索錨固段長度要求穿過潛在滑動面，并考慮錨索張拉對左線隧道結構的影響。

第二，地表采用鋼花管對YK32+240～YK32+286范圍內左右線隧道之間的中間巖柱進行注漿加固處理。

第三，左線隧道進口端山體表層裂縫采取框架導管植草防護處理。

第四，左線隧道靠山體一側隧道仰坡即靠近隧道拱腰、拱墻處分別設置平行于隧道軸線方向的仰斜式泄水孔，以排除隧道靠山一側仰坡地下水。

該處治方案得到了參會專家的一致認可，通過施工單位實施后，根據(jù)地表深孔位移監(jiān)測、洞內監(jiān)控量測以及錨桿內力監(jiān)測、鋼支撐內力監(jiān)測、噴射混凝土應力監(jiān)測、二次襯砌應力監(jiān)測和抗滑樁的樁頂位移量觀測數(shù)據(jù)結果可知，山體滑動已穩(wěn)定，且保質保量的完成了隧道剩余工程量的施工，滿足了業(yè)主的工期要求。

4 結語

通過對大源1號隧道山體滑坡災害以及處治方案進行分析得出如下結論：

1)在隧道設計時，必須做好“地質選線”工作，盡可能避開易引起產生山體滑坡等不良地質災害地段。對于無法繞避的地質災害地段應采取相應的加固處理措施。

2)治理隧道滑坡問題時，應與隧道結構設計結合起來，甚至可以將加固后的隧道結構作為一個抗滑體。

3)在處治隧道上方山體滑坡時，不要過分考慮短期行為，盲目存在饒幸心理，忽略施工工況下滑坡體的穩(wěn)定性。在不合理的施工方法是引起滑坡體多次變形的主要因素，在制定處治方案時，必須充分考慮。

4)排水是滑坡加固工程中的一項重要措施，對于提供滑坡體的穩(wěn)定性具有至關重要的作用，通常也是一種比較經濟的工程方案。

5)在該滑坡處治中采取了錨索抗滑樁方案，有效的控制了樁頭的位移量，將樁基的被動受力改變?yōu)橹鲃邮芰?，較快的穩(wěn)定滑坡，可以達到事半功倍的效果，建議在今后滑坡體工程處治中大力推廣。

[1] 樂昌至廣州高速公路坪石至樟市段T3合同段(K20+000～YK33+350)兩階段施工圖設計[Z].中交第二公路勘察設計研究院有限公司，2010.

[2] 樂昌至廣州高速公路坪石至樟市段A1設計合同段大源一號隧道第三次加固變更設計圖[Z].中交第二公路勘察設計研究院有限公司，2014.

[3] 鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2010.

[4] 彭文波.隧道洞口邊仰坡穩(wěn)定性影響因素的綜合性評價[J].山西建筑，2015，41(2)：175-177.

[5] JTG D70—2004，公路隧道設計規(guī)范[S].

[6] 徐俊旺.公路隧道結構安全性分析及病害整治[J].山西建筑，2014，40(7)：181-182.

The hazards analysis and treatment measures of Dayuan No.1 tunnel landslide

Peng Wenbo Gao Kang

(CCCCSecondHighwaySurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Wuhan430056,China)

Through the analysis on geological conditions, landslide forms and sliding reason of Dayuan No.1 tunnel landslide, combining with the tunnel its own characteristics and landslide thrust calculation, put forward the landslide treatment reinforcement design ideas of anchor, anchor anti slide pile and inside and outside grouting reinforcement and other means, provided reference for future similar engineering.

tunnel, landslide, hazard analysis, geological condition

2015-01-04

彭文波(1981- )，男，工程師； 高 抗(1988- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)08-0179-02

U456.33

A