山區(qū)高速公路隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測

陳世艾

【摘要】高速公路建設(shè)中，復(fù)雜的地形區(qū)、巖土區(qū)經(jīng)常需要修建隧道，保障公路的貫通，隧道洞口段的邊坡穩(wěn)定性，就成了影響高速公路安全的重要因素，所以，必須對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，預(yù)測和預(yù)報可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，積極采取措施加強(qiáng)防護(hù)，保障施工和高速公路的使用安全。

【關(guān)鍵詞】 山區(qū)高速公路;隧道;洞口段;邊坡;穩(wěn)定性;監(jiān)測

1、山區(qū)高速公路隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的必要性

山區(qū)高速公路施工過程中，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道施工十分常見，尤其是西南山高谷深的地區(qū)，隧道、橋梁是高速公路建設(shè)中不可避免的工程。隧道洞口段是指隧道洞口暗挖進(jìn)洞一定長度段，覆蓋層厚度小于2倍毛洞開挖寬度的洞口地段。洞口地段是隧道的咽喉，隧道洞口段地形地質(zhì)條件復(fù)雜，地層破碎，經(jīng)常會堆積、坡積大量的嚴(yán)重風(fēng)化或節(jié)理發(fā)育的松軟巖層，穩(wěn)定性偏差，當(dāng)洞主墻和巖層層面開挖到一定坡度的時候，很容易產(chǎn)生的縱向的推滑力，而洞口附近的山體又較薄，如果隧道處于傍山或溝谷的一側(cè)，也容易產(chǎn)生側(cè)向引力，在不良?xì)夂蚧蛲饬ψ饔孟?，洞口段極易產(chǎn)生滑坡、泥石流、崩塌、落石等地質(zhì)災(zāi)害，威脅隧道洞口段施工質(zhì)量和施工安全。所以，加強(qiáng)對隧道洞口段的邊坡處理，提高洞口段的地質(zhì)穩(wěn)定性，保障安全十分重要。但是，實(shí)際工程中，邊坡自身的穩(wěn)定性也是經(jīng)常會發(fā)生改變的，邊坡受到影響，相應(yīng)的隧道洞口段和高速公路也會受到一定影響，為了加強(qiáng)邊坡管理，采用先進(jìn)技術(shù)對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行長期監(jiān)測，提前做好邊坡災(zāi)害可能性分析及相應(yīng)的防控預(yù)案非常重要。

2、山區(qū)高速公路隧道洞口段邊坡常見破壞形式及原因

山區(qū)高速公路隧道洞口段邊坡破壞形式有很多種，產(chǎn)生的原因也各有不同，加強(qiáng)識別有助于邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和邊坡災(zāi)害防控。

2.1崩塌

在重力作用和附加外力作用下，邊坡上部的巖體會突然脫落、滾動，造成坍塌。坍塌是在瞬時發(fā)生的，可能是小規(guī)模的碎石崩落，也可能是大規(guī)模的山體崩塌，大多發(fā)生于陡坡，破壞力極強(qiáng)，強(qiáng)烈震動、暴雨是誘發(fā)坍塌的主要原因。

2.2塌陷

隧道洞口段，塌陷是十分常見需要高度預(yù)防的病害。隧道洞口段巖、土風(fēng)化破碎，洞身的巖土的關(guān)鍵部位一旦被挖邊坡應(yīng)力失衡，上部圍巖缺少支撐，會造成洞頂局部塌陷，或發(fā)生冒頂。隧道圍巖發(fā)生塌陷的原因有很多，洞室上方圍巖松散粘性差，開挖后支護(hù)不及時，襯砌剛度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等，都會造成塌陷。塌陷會嚴(yán)重威脅施工人員的安全，且修補(bǔ)處理措施難度高、工序復(fù)雜，會拖慢施工進(jìn)度。

2.3滑坡

滑坡是在河流沖刷、地震、人為活動的影響下，邊坡的部分巖體、土體在重力和附加外力作用下沿一定軟弱面、軟弱帶滑動的現(xiàn)象。山區(qū)高速公路隧道洞口段洞身開挖時，會造成邊坡內(nèi)部失去支撐，上層覆蓋土沿軟弱面整體下滑、前移，發(fā)生滑坡。隧道洞口段發(fā)生滑坡，可能是堆積層、順傾、破碎巖石、特殊粘土區(qū)等滑坡，一般規(guī)模較大、破壞性強(qiáng)，治理十分不易。

2.4傾倒

傾倒常出現(xiàn)在上部硬下部軟的邊坡上，陡傾反向邊坡也容易出現(xiàn)，坡腳開挖、河谷下切造成坡體松弛時，臨近坡面的巖塊會因重力或受自身自重影響產(chǎn)生傾倒，造成邊坡的彎曲或倒塌。

2.5坍塌

坍塌主要是邊坡刷坡后的坡型和坡率比巖土的自穩(wěn)角度大了，在長期風(fēng)蝕或雨水沖刷下，或隧道開挖后地下水徑流條件改變，受水流影響，坡腳和滲水處巖土穩(wěn)定性受損，進(jìn)而造成邊坡上部失穩(wěn)，先出現(xiàn)局部坍塌，后逐漸擴(kuò)大范圍連成整體，最終造成邊坡失穩(wěn)。

根據(jù)以上各邊坡破壞類型分析，高速公路隧道洞口段發(fā)生邊坡失穩(wěn)的原因是多方面的，基本上可歸為內(nèi)部原因和外部原因，內(nèi)部原因?yàn)樗淼蓝纯诙蔚牡匦蔚孛病⒌刭|(zhì)構(gòu)造、巖土特性、地下水等，外部原因主要是洞口位置、開挖、地震等，邊坡失穩(wěn)是以內(nèi)因?yàn)橹?，外因誘發(fā)，內(nèi)外部因素共同作用的結(jié)果。

3、山區(qū)高速公路隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測

山區(qū)高速公路隧道洞口段地質(zhì)條件復(fù)雜，容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，加強(qiáng)洞口段的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測，做好邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、預(yù)警和防控，對保障施工安全、高速公路施工質(zhì)量十分重要。

3.1人工巡視和裂縫觀測

隧道洞口段的邊坡穩(wěn)定性觀測，人工巡視是最基本、最常用的方式，能立刻發(fā)現(xiàn)一些明顯的邊坡失穩(wěn)問題。高速公路施工團(tuán)隊(duì)會專門指派人對隧道洞口段進(jìn)行巡視，如果坡體表面產(chǎn)生裂縫，應(yīng)及時上報監(jiān)理工程師，由監(jiān)理工程師指導(dǎo)安裝裂縫測量裝置，測量裝置反映的裂縫變化范圍、過程、規(guī)律，可以反應(yīng)出坡體的變形情況和趨勢。人工巡視能比較系統(tǒng)的記錄、描述邊坡及周邊環(huán)境的變化，及時發(fā)現(xiàn)不利的地質(zhì)情況，對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防具有重要意義，人工巡視時，巡視內(nèi)容應(yīng)包含坡頂、坡面、地表、加固系統(tǒng)、排水情況等，應(yīng)觀察有無裂縫、坍塌、裂縫有無擴(kuò)大、延伸、加深，沖水狀態(tài)、開挖斷面的巖層狀態(tài)、節(jié)理發(fā)育部位的地下水出露情況、滲水量、水質(zhì)變化、地表有無隆起或下陷、加固系統(tǒng)是否完整正常使用、排水溝是否通暢等等。巡查員應(yīng)定期巡視，詳細(xì)記錄每一次巡查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時上報，提醒相應(yīng)部門及時采取措施，保障隧道洞口段施工安全。

3.2地表變形監(jiān)測

應(yīng)加強(qiáng)隧道洞口段的地表變形監(jiān)測。首先，制定方格形觀測網(wǎng)，在邊坡體的各級邊坡平臺上設(shè)置觀測點(diǎn)，在重點(diǎn)監(jiān)測部位、可能成為滑動帶的地方布點(diǎn)要加深、加密，觀測點(diǎn)的間距為15～20cm為宜;當(dāng)同一個邊坡上有深層位移觀察點(diǎn)時，深層位移觀測點(diǎn)應(yīng)和坡面上的某一條縱向觀測點(diǎn)在同一直線上，以便于觀測數(shù)據(jù)的對比、相互驗(yàn)證。然后，在各級平臺上設(shè)置變形觀測點(diǎn)，用全站儀進(jìn)行觀測，全站儀的精度必須小于2°，利用直角坐標(biāo)法進(jìn)行測量。最后，通過技術(shù)時段對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析坡面的幾何外觀變化情況，繪制坡面各觀測點(diǎn)在施工過程中水平位移的情況，并以此了解邊坡滑動的基本情況、范圍，進(jìn)而做出相關(guān)預(yù)警。

3.3地下水位監(jiān)測

地下水位的變化，一定程度上可以反映出邊坡的排水情況，進(jìn)而推斷出邊坡的穩(wěn)定性。在高邊坡兩側(cè)設(shè)置2個觀察井，在觀察井上設(shè)置固定的水準(zhǔn)點(diǎn)，以此為基點(diǎn)，測量固定水準(zhǔn)點(diǎn)和水位面的高差，然后推算出觀察井內(nèi)的水位面的高度，觀察一段時間內(nèi)的水位面高度變化，以此推測邊坡的穩(wěn)定性。

3.4土壓力監(jiān)測

可以利用土壓力盒，測量高邊坡的靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力，分析土壓力的理論分析值、沿深分布規(guī)律，為高邊坡的穩(wěn)定和安全提供參考依據(jù)。具體操作為，在邊坡的兩側(cè)、頂部各設(shè)置一個壓力監(jiān)測點(diǎn)，使用土壓力盒對邊坡的土壓力進(jìn)行監(jiān)測與計算。

3.5錨桿應(yīng)力監(jiān)測

邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測中，錨桿應(yīng)力監(jiān)測也較為常見。主要是利用錨桿的拉拔力，判定邊坡的可錨性，對錨桿、圍巖錨固系統(tǒng)、樹脂的性能、錨固力等進(jìn)行評價。不同的臺階和間距，應(yīng)該布置6個錨桿應(yīng)力計測點(diǎn)，對錨索的張拉過程應(yīng)力、張拉完成后應(yīng)力的變化給予長期監(jiān)測，以此來評價錨固效果和應(yīng)力穩(wěn)定變化。

結(jié)語：

近年來，我國加大了基層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，高速公路建設(shè)的項(xiàng)目不斷增多，為促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)發(fā)揮著重要作用?；鶎拥母咚俟方ㄔO(shè)，尤其是西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的高速公路建設(shè)，面臨著復(fù)雜地質(zhì)地理?xiàng)l件，施工較為困難，在高速公路建設(shè)過程中，采用隧道進(jìn)行貫通較為普遍。但是，隧道貫通施工中，洞口段的地質(zhì)條件和外力誘因十分復(fù)雜，很容易造成邊坡失穩(wěn)，引發(fā)崩塌、塌陷、滑坡、傾倒、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，所以，應(yīng)積極采用人工巡查和裂縫觀測、地表變形監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、錨桿應(yīng)力監(jiān)測等監(jiān)測方法，加強(qiáng)隧道洞口段的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測，為隧道的順利、安全施工提供保障。

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