明洞結(jié)構(gòu)處理滑坡地段災(zāi)害分析★

覃 健 黃 杰

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

1 項(xiàng)目背景及工程概況

因連續(xù)強(qiáng)降雨，2016年6月29日發(fā)現(xiàn)川黔線某隧道出口明洞外K119+120處左側(cè)高邊坡發(fā)生局部溜坍上道；工務(wù)部門封鎖線路后，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，隧頂裁縫巖山體后緣裂縫寬約40 m～50 m，錯(cuò)臺(tái)約30 m，塹頂緩坡地段出現(xiàn)大量裂縫、錯(cuò)臺(tái)，滑體仍在蠕動(dòng)中，嚴(yán)重影響既有線運(yùn)營安全。

滑坡主軸與線路大里程交角為52°，隧道與K118+890～K118+960下穿滑坡，隧道埋深40 m，初步判定滑面至隧頂約18 m，對(duì)隧道洞身結(jié)構(gòu)影響較小。隧道出口段緊鄰滑坡側(cè)緣下方，平距約100 m，垂距約80 m，由于滑坡體靠綦江河谷側(cè)滑體邊緣開裂、坍塌，坍塌物一旦順坡傾瀉而下，對(duì)隧道出口段鐵路運(yùn)營安全影響極大。

針對(duì)川黔線6·28水害，搶險(xiǎn)對(duì)策為對(duì)川黔鐵路趕水南至岔灘段K119+097.17～K119+600段既有路基增建明洞工程。設(shè)計(jì)明洞全長503 m，采用單耳墻明洞，其襯砌凈空斷面按時(shí)速80 km/h單線加寬60 cm，加寬后襯砌內(nèi)凈空為677 cm(高)×586 cm(寬)，拱部襯砌厚度75 cm，靠山側(cè)直邊墻厚度100 cm。明洞外側(cè)墻基以下設(shè)置樁基，樁基尺寸為200 cm(高)×75 cm(寬)，縱向中心間距500 cm。洞頂回填土厚度為200 cm，回填坡度1∶10，允許塌落體堆積坡度1∶5，明洞一端接隧道出口另一端設(shè)置明洞門。

2 測試目的及內(nèi)容

針對(duì)增加的明洞結(jié)構(gòu)，為了解滑坡體對(duì)明洞結(jié)構(gòu)受力的影響情況，掌握結(jié)構(gòu)長期受力狀況?？紤]川黔線已開通運(yùn)營，開展常規(guī)人力監(jiān)測已不現(xiàn)實(shí)(人員安全無法保證、監(jiān)測實(shí)時(shí)性無法滿足)，采用現(xiàn)場埋設(shè)測點(diǎn)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的測試方式，實(shí)時(shí)掌握結(jié)構(gòu)受力情況，同時(shí)能為異常特殊狀況提供可靠及時(shí)的測試技術(shù)資料，供決策參考。

測試內(nèi)容包括明洞結(jié)構(gòu)受力(鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力)、圍巖壓力等監(jiān)測項(xiàng)目，測點(diǎn)埋設(shè)完成后采用遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)長期自動(dòng)監(jiān)測及預(yù)警。

3 測試斷面及元器件布置

項(xiàng)目斷面根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，分別在明洞Ⅰ型襯砌段(K119+097～K119+137)、明洞Ⅱ型襯砌段(K119+137～K119+250)、明洞Ⅲ型襯砌段(K119+250～K119+600)布設(shè)受力測試斷面，同時(shí)避開外墻不封閉側(cè)洞、下錨段及涵洞位置，斷面布置如表1所示，總計(jì)4個(gè)斷面。

表1 新增明洞結(jié)構(gòu)受力測試斷面表

單個(gè)測試斷面元器件布置如圖1，表2所示，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分別布置在拱頂、左右邊墻的內(nèi)外側(cè)，圍巖壓力布置在靠山側(cè)起拱線、拱頂、墻腳位置，主要測試靠山側(cè)圍巖對(duì)明洞結(jié)構(gòu)的作用外力。其中K119+110斷面靠山側(cè)原來存在擋墻，因此墻腳圍巖壓力盡量靠下布置，壓力盒與巖土接觸，不予擋墻接觸；K119+320基礎(chǔ)圍巖較好，墻腳壓力盒調(diào)整至邊墻中部位置；K119+450斷面內(nèi)側(cè)圍巖為巨厚層～厚層砂巖，墻腳部位不設(shè)置土壓力盒。

表2 斷面元器件配置表

4 測試結(jié)果

截止到2018年6月中旬，除K119+200,K119+320和K119+450斷面有部分測點(diǎn)損壞外，其余斷面均完好。測點(diǎn)損壞情況如表3所示，共計(jì)8個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)損壞率為10.9%。

表3 測點(diǎn)損壞情況匯總表

斷面測點(diǎn)損壞情況數(shù)量損壞時(shí)間K119+110無0—K119+200左墻腳壓力測點(diǎn)12017.3K119+320左邊墻內(nèi)、左邊墻外及拱頂外鋼筋測點(diǎn),左邊墻外混凝土測點(diǎn),左邊墻及左拱腳圍巖壓力測點(diǎn)62016.8施工期K119+450左邊墻內(nèi)側(cè)鋼筋測點(diǎn)12018.4

所有斷面測試結(jié)果如表4～表6所示。

表4 鋼筋應(yīng)力測試結(jié)果 MPa

表5 混凝土應(yīng)力測試結(jié)果 MPa

5 測試結(jié)果分析

根據(jù)目前斷面測試結(jié)果分析可知：

1)截止到2018年6月中旬，結(jié)構(gòu)整體受力很小，鋼筋受力最大值為87.88 MPa(見表4)，混凝土應(yīng)力最大值為6.09 MPa(見表5)，土壓力最大值為26.47 kPa(見表6)。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為360 MPa，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為抗壓25.75 MPa，土壓力設(shè)計(jì)值為115 kPa，結(jié)構(gòu)受力遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值，結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備很高。

表6 圍巖壓力測試結(jié)果 kPa

2)另外通過時(shí)程分析可知，在明洞結(jié)構(gòu)覆土完成后，結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨著施工荷載的減少及土體的固結(jié)，結(jié)構(gòu)受力逐步趨于穩(wěn)定，基本上在9月中旬以后處于穩(wěn)定狀態(tài)，其中鋼筋受力表現(xiàn)最為穩(wěn)定，混凝土應(yīng)力有小幅波動(dòng)跡象，圍巖壓力受外部土體、雨季排水以及列車振動(dòng)等因素影響，波動(dòng)較為明顯，但整體規(guī)律不受影響。

3)結(jié)構(gòu)在覆土荷載作用下，兩側(cè)邊墻鋼筋表現(xiàn)為外側(cè)受拉內(nèi)側(cè)受壓，表明結(jié)構(gòu)受到偏壓作用，與實(shí)際情況相符，混凝土應(yīng)力因受測試方法的限制(與鋼筋綁扎在一塊)，存在同鋼筋的一定協(xié)同變形，因此在局部鋼筋受拉時(shí)，混凝土應(yīng)力也表現(xiàn)為拉應(yīng)力，該部位混凝土應(yīng)力值作為參考。

4)結(jié)構(gòu)的長期安全性，目前來看，結(jié)構(gòu)安全性不存在問題，且結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定無明顯增長趨勢，因此以目前趨勢判斷結(jié)構(gòu)長期安全性具有保障。