隧道洞口邊坡組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究

楊鑒波，周曉東

（中交路橋南方工程有限公司，北京101100）

1 引言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多公路建設(shè)向地質(zhì)條件相對(duì)較差的山嶺重丘區(qū)發(fā)展，因而長(zhǎng)大隧道工程越來(lái)越多。隧道洞口段一般位于淺埋地帶，洞口覆蓋層相對(duì)比較薄，圍巖破碎且?jiàn)A有土層，加之隧道巖土體開(kāi)挖擾動(dòng)和自然環(huán)境變化等因素影響，其穩(wěn)定性問(wèn)題一直是工程控制的難點(diǎn)。

針對(duì)巖質(zhì)隧道洞口開(kāi)挖施工過(guò)程中的質(zhì)量控制難點(diǎn)和影響因素情況，一些學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了有針對(duì)性的研究，如張偉等[1]、劉小兵等[2，3]、蔣樹(shù)屏等[4]、賈明輝[5]對(duì)隧道洞口穩(wěn)定性控制分析理論進(jìn)行了深入研究；王國(guó)欣等[6]研究了隧道洞口滑坡的監(jiān)控預(yù)報(bào)指標(biāo)；賈金青等[7]、蔣正華[8]、劉小軍等[9]、任尚強(qiáng)[10]、張民慶等[11]、文天平等[12]對(duì)隧道洞口開(kāi)挖及穩(wěn)定性控制技術(shù)進(jìn)行了研究。

分析表明，現(xiàn)有研究成果在適宜的工況下取得了較好的工程施工效果，但在洞口邊坡支護(hù)技術(shù)尚集中在注漿錨桿與掛網(wǎng)噴射混凝土相結(jié)合的措施，其支護(hù)效果在很大程度上取決于掛網(wǎng)的施工情況和混凝土噴射質(zhì)量。同時(shí)，現(xiàn)有工程技術(shù)成果中，在環(huán)境影響降低、施工效率提升、施工結(jié)構(gòu)改善等方面尚存可進(jìn)一步提升之處。鑒于此，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文以工程為對(duì)象、工藝為核心，對(duì)隧道洞口邊坡組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

2 工程技術(shù)問(wèn)題及施工難點(diǎn)

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)

對(duì)于巖土體相對(duì)破碎的洞口邊坡，其支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性不僅取決于坡面錨筋與邊坡土體的連接強(qiáng)度，而且與坡面錨筋之間的連接情況、坡面砂漿層的噴射質(zhì)量等密切相關(guān)。現(xiàn)有控制技術(shù)中，質(zhì)量控制的重點(diǎn)常集中在坡面錨筋打設(shè)深度、坡面砂漿層的噴射壓力和配比上，對(duì)相鄰坡面錨筋間的連接整體性、坡面砂漿層抗裂控制等方面的工程措施相對(duì)較少，導(dǎo)致坡面砂漿層開(kāi)裂現(xiàn)象累見(jiàn)不鮮。

2.2 掛網(wǎng)布設(shè)質(zhì)量提升

在洞口邊坡支護(hù)施工時(shí)，表面筋網(wǎng)的布設(shè)質(zhì)量對(duì)坡面砂漿層的開(kāi)裂情況影響較為顯著，采用人工整體張拉的措施雖可對(duì)表面筋網(wǎng)施加一定量的張拉力，但張拉力值不易掌控，且表面筋網(wǎng)通過(guò)錨釘與邊坡土體連接，其連接強(qiáng)度常難控制。

2.3 坡面防滲性能提高

外界水體的滲入常常是邊坡滑坡或溜方的重要因素，坡面砂漿層的設(shè)置雖可在一定程度起到隔水層的作用，但由于砂漿層本身的防滲性能有限，加之坡面砂漿層裂縫的存在，使得坡面防滲性能常難保障。

3 施工結(jié)構(gòu)改善設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)有研究成果和上述工程技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合隧道洞口邊坡組合式支護(hù)施工的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，圖1 是隧道洞口邊坡組合式加固結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 為連接掛板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 隧道洞口邊坡組合式加固結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 連接掛板結(jié)構(gòu)示意圖

1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在邊坡土體的外表面鋪設(shè)表面排水層，在表面排水層的間隙內(nèi)沿坡面布設(shè)坡面壓梁，并在坡面壓梁與邊坡土體之間設(shè)置坡面錨筋，在相鄰的坡面壓梁之間設(shè)置壓梁連接筋；在壓梁連接筋中間部位設(shè)置緊固螺栓，與連接掛板相接處設(shè)置連接端板；在坡面壓梁的上表面設(shè)置連接栓釘，并使表面筋網(wǎng)與連接栓釘連接牢固；在表面筋網(wǎng)的外側(cè)及下部空隙內(nèi)噴射坡面砂漿層。

2）坡面壓梁采用型鋼梁或鋼板軋制而成，在坡面壓梁的周邊設(shè)置連接掛板；該連接掛板橫斷面呈“L”形，由連接底板和連接擋板組成，并在連接擋板上設(shè)置連接槽孔。

3）壓梁連接筋采用鋼管或螺紋鋼筋，與緊固螺栓通過(guò)螺紋連接，并可通過(guò)緊固螺栓對(duì)壓梁連接筋施加張拉力。

4）表面排水層采用塑料排水板或排水溝或排水盲溝。

4 結(jié)構(gòu)性能分析

1）研究結(jié)構(gòu)采用坡面壓梁代替坡面錨筋的錨墊板，可有效提升邊坡坡面的受壓面積，減小錨墊板的變形量；同時(shí)，坡面壓梁可在一定程度上發(fā)揮坡面支護(hù)梁的作用，提升邊坡巖土體的橫向整體性。

2）研究結(jié)構(gòu)在坡面壓梁之間設(shè)置了壓梁連接筋和緊固螺栓，可提升坡面壓梁間的整體性和連接強(qiáng)度；同時(shí)，在表面筋網(wǎng)與坡面壓梁之間設(shè)置了連接栓釘，減小了表面筋網(wǎng)的區(qū)塊面積，解決了表面筋網(wǎng)張拉困難、與邊坡土體連接強(qiáng)度低的問(wèn)題。

3）研究結(jié)構(gòu)在邊坡土體的外側(cè)設(shè)置了表面排水層，可在邊坡土體外部形成排水網(wǎng)絡(luò)，使?jié)B入坡面砂漿層的水體沿邊坡土體表面排除，降低了水體滲入對(duì)邊坡土體穩(wěn)定性能的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

受諸多不確定性因素影響，隧道洞口邊坡加固結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)整體性能一直是工程施工控制的難點(diǎn)。本文針對(duì)隧道洞口邊坡組合式加固結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工的難點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)行了有針對(duì)性的技術(shù)研究，得到了以下結(jié)論：

1）系統(tǒng)梳理了現(xiàn)有研究成果，認(rèn)為洞口邊坡支護(hù)施工的技術(shù)問(wèn)題及難點(diǎn)主要集中在支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)、掛網(wǎng)布設(shè)質(zhì)量提升、坡面防滲性能提高等方面。

2）基于工程技術(shù)問(wèn)題及施工難點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提出了一種隧道洞口邊坡組合式加固結(jié)構(gòu)，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的組成情況系統(tǒng)分析了所研究結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)。