滑坡體淺埋隧道進(jìn)洞分析及應(yīng)對(duì)措施

蔡景石

中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司 陜西西安 710000

1 背景概況

臨夏至大河家高速公路建設(shè)項(xiàng)目控制性工程積石山隧道土建工程位于臨夏回族自治州積石山縣胡林家鄉(xiāng)喇叭咀-尕陰洼東側(cè)山溝，線路采用分離式隧道通過(guò)。積石山隧道左幅設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1025m，最大埋深約為129m；右幅設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1021m，最大埋深約為122m。積石山隧道出口，洞口埋深淺，土體結(jié)構(gòu)較松散，土體自穩(wěn)能力差，洞口施工過(guò)程極易引起塌方。積石山隧道左線出口處存在滑坡體，該滑坡體為中淺層滑坡，滑坡后壁較高，后緣處平臺(tái)寬大平緩，局部存在微沉陷現(xiàn)象。滑坡體寬56米，長(zhǎng)208米，厚度約3米，體積約3萬(wàn)立方米，屬于淺層中型推移式滑坡[1]。

積石山縣有山地、高山綜合氣候特征和季風(fēng)氣候特征。年均降水量600mm，秋季7-9月降雨量約占全年降雨量的59%，本項(xiàng)目開(kāi)工時(shí)間為6月份，正值當(dāng)?shù)赜昙?，降雨量大，滑坡體受雨水影響穩(wěn)定性更差，對(duì)隧道進(jìn)洞造成的影響大。

2 綜合分析

由于受水文地質(zhì)情況及季節(jié)性氣候影響，對(duì)于本身即不穩(wěn)定滑坡體，加上洞口工程和邊仰坡施工對(duì)原有地形地貌的破壞及擾動(dòng)，必然會(huì)加劇滑坡體的滑動(dòng)。因此，第一步即先對(duì)滑坡體進(jìn)行處治，先初步穩(wěn)定滑坡體，在盡量控制滑坡體的移動(dòng)，形成初步穩(wěn)定后再進(jìn)行洞身施工。洞身施工時(shí)，根據(jù)已有的地質(zhì)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的收集的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，采用相應(yīng)的措施，保證進(jìn)洞施工全過(guò)程滑坡體和隧道洞身的穩(wěn)定性，方可確保順利進(jìn)洞。

3 方案的細(xì)化和制定

3.1 滑坡體影響分析和處治措施

（1）滑坡體及其影響分析。通過(guò)背景材料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查可知，該滑坡體屬于淺層中型推移式滑坡，對(duì)于推移式滑坡，其破壞形式主要有兩種，一種是整個(gè)滑坡體沿滑動(dòng)面發(fā)生推移破壞，另一種就是滑坡體后緣沿滑動(dòng)面發(fā)生推移破壞，前緣局部沿滑坡體軟弱部分發(fā)生剪切破壞。固要保證滑坡體穩(wěn)定，就是要達(dá)到使其摩阻力與下滑力相等的臨界狀態(tài)。積石山隧道出口位于滑坡體的前緣，施工前期場(chǎng)地平整和洞門(mén)修建，以及后期進(jìn)洞時(shí)暗洞的開(kāi)挖施工，都會(huì)破壞滑坡體的應(yīng)力發(fā)生改變，進(jìn)而破壞滑坡體的臨界狀態(tài)使滑坡體發(fā)生滑移破壞。

隧道施工前期場(chǎng)地平整和洞門(mén)修建，以及后期進(jìn)洞時(shí)暗洞的開(kāi)挖施工對(duì)滑坡體的破壞是不可避免的，因此只能最大限度地減小對(duì)滑坡體的影響，并采取措施減小滑移。而施工前期正值雨季，雨水的進(jìn)入會(huì)造成雙向破壞，一是增大滑坡體的下滑力，二是會(huì)減小滑動(dòng)面摩阻力，進(jìn)而加速滑坡體的滑移破壞。

（2）滑坡體處治措施。根據(jù)對(duì)滑坡體及其影響分析結(jié)合滑坡體治理的措施（排水、力學(xué)平衡、改變滑帶圖）決定采取如下措施，首先，排除地表水，防止雨水進(jìn)入滑坡體內(nèi)部；其次，盡可能減小對(duì)滑坡體應(yīng)力的改變，通過(guò)在滑動(dòng)面以下基巖上施做支撐滲溝，以穩(wěn)固滑坡體及排除滑坡體內(nèi)部滲流。

①排水。水對(duì)滑坡體穩(wěn)定是一個(gè)非常關(guān)鍵和基本的要素，因此在治理滑坡體前的第一步就是要先治水?；麦w處治前，為防止在治理滑坡體時(shí)雨水對(duì)清理面的沖刷，在滑坡體滑動(dòng)面上方及四周設(shè)置臨時(shí)截、排水溝，將地表水排除在滑坡體外，防止地表水滲入滑坡體內(nèi)；為避免對(duì)原狀土的擾動(dòng)，采用人工開(kāi)挖。

②滑坡體處治。根據(jù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，支撐滲溝間距8米，截面尺寸為1米×1米，采用無(wú)沙透水混凝土澆筑，下鋪透水土工布。滲溝的開(kāi)挖宜自下而上分段開(kāi)挖，開(kāi)挖長(zhǎng)度視坡面坡度狀況、地下水及地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)而定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，長(zhǎng)度為21m至32m不等。支撐滲溝埋深置入土層滑動(dòng)線以下不小于1米的穩(wěn)定土層。溝底做成臺(tái)階狀，臺(tái)階長(zhǎng)度3-4m，臺(tái)階面做成3%的反坡。開(kāi)挖達(dá)到基底高度后，立即對(duì)基底進(jìn)行清理整平，然后采用透水土工布進(jìn)行鋪設(shè)，土工布搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于30cm。鋪設(shè)時(shí)采用U形釘將土工布固定在溝槽內(nèi)，防止滑落、移位。無(wú)砂混凝土是干硬性的混凝土，在澆筑前，用水濕潤(rùn)基面，防止混凝土水分流失加速水泥凝結(jié)。由于無(wú)砂混凝土中水泥量有限，只能包裹骨料顆粒，因此，在澆筑時(shí)不得采用強(qiáng)烈振搗或夯實(shí)，否則將會(huì)使水泥漿沉積，破壞混凝土結(jié)構(gòu)均勻性，并在底部形成不透水層?；轮卫磉^(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，采取動(dòng)態(tài)監(jiān)控措施，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)撤離施工人員并采取加固措施[2]。

3.2 進(jìn)洞分析及應(yīng)對(duì)措施

（1）進(jìn)洞方案剖析。隧道洞口處于滑坡體，且全部為松散腐殖土及淤泥堆積體，幾乎沒(méi)有自穩(wěn)能力，套拱及管棚施工完成后受土壓力的作用，套拱局部被撕裂。固進(jìn)洞方案的選擇以及措施對(duì)隧道能否安全順利進(jìn)洞關(guān)鍵所在。

采用CD法進(jìn)洞對(duì)洞身的穩(wěn)定性以及后期收斂都能有效地控制，但考慮到現(xiàn)場(chǎng)先期CD法實(shí)際成型較困難，且CD法施工時(shí)，先導(dǎo)坑一次開(kāi)挖高度太大，開(kāi)挖后支護(hù)施工前無(wú)法保證洞身穩(wěn)定，且開(kāi)挖的進(jìn)度相對(duì)較慢，受空間限制不適應(yīng)機(jī)械作業(yè)，綜合考慮，現(xiàn)場(chǎng)采用微臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖方法進(jìn)洞。開(kāi)挖自上而下分上臺(tái)階、中臺(tái)階、下臺(tái)階、仰拱，其中，中臺(tái)階和下臺(tái)階開(kāi)挖分左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)跳挖。

（2）應(yīng)對(duì)措施。

①上臺(tái)階開(kāi)挖每次控制循環(huán)進(jìn)尺1榀（間距60cm），開(kāi)挖后立即進(jìn)行支護(hù)。為保證鋼支撐能有效抵抗洞身側(cè)壁的土壓力，保證新安裝的鋼支撐在噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到受力前的鋼拱架承壓能力，提高縱向的剛性連接，讓鋼支撐形成整體受力體，減小應(yīng)力集中，現(xiàn)場(chǎng)拱架在拱腳處采用長(zhǎng)度60cm的I18工字鋼讓所有拱架縱向連接成整體。每榀拱架安裝4根φ42鎖腳錨管（每側(cè)2根），鎖腳錨桿與拱架間設(shè)置鎖環(huán)，確保鎖腳錨管有效鎖住拱腳。

②中臺(tái)階開(kāi)挖每次循環(huán)進(jìn)尺控制在1-2榀拱架。中臺(tái)階開(kāi)挖后鋼支撐需要承受更大的土壓力，同時(shí)在土壓力作用下的沉降最明顯，為了有效抵抗土壓力，減小初期支護(hù)的沉降，中臺(tái)階拱架縱向采用長(zhǎng)度50cm的I18工字鋼進(jìn)行連接，讓拱架整體受力，同時(shí)在連接的工字鋼中部割孔，采用長(zhǎng)6m的φ108無(wú)縫鋼管作為鎖腳錨桿，有效減小初期支護(hù)的沉降變形。

③為確保拱架結(jié)構(gòu)能形成有效受力體，防止局部產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致拱架變形失穩(wěn)。首先拱架加工后嚴(yán)格試拼，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確定位，拱架連接鋼板必須密貼，每個(gè)臺(tái)階連接處采用砂箱內(nèi)放混凝土墊塊，可以保證拱架未閉合前的基地承受能力，同時(shí)防止因下一個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)破壞連接鋼板而使拱架連接不密貼。

④仰拱未閉合前，拱架相當(dāng)于由洞身兩側(cè)向中間擠壓的兩個(gè)縱向懸臂結(jié)構(gòu)，在土壓力作用下，就會(huì)變形而發(fā)生破壞，從而導(dǎo)致拱架變形或失穩(wěn)。因此，在仰拱施工時(shí)，將靠近掌子面的兩榀拱架兩側(cè)之間用工字鋼連接，在支撐拱架中部采用工字鋼與拱頂支撐，使之臨時(shí)轉(zhuǎn)換成一個(gè)簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，在同等力的作用下，減小其彎拉變形，可有效防止拱架變形或失穩(wěn)。

⑤由于地質(zhì)原因，超前大管棚施工后，注漿效果不明顯，因此，在進(jìn)洞施工過(guò)程中，掌子面及其頂部極易發(fā)生大的掉塊或坍塌。為確保施工過(guò)程的安全，采取加密超前小導(dǎo)管方法，每隔一榀拱架即在拱部施工一環(huán)超前長(zhǎng)度4m的φ42小導(dǎo)管，有效地防止大的掉塊或坍塌事件。

⑥加強(qiáng)施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)工作，加大監(jiān)控量測(cè)的頻率，及時(shí)收集洞身、支護(hù)及地表的變形和沉降數(shù)據(jù)，認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，時(shí)刻掌握變形和收斂情況，準(zhǔn)確的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的加大加強(qiáng)，通過(guò)滑坡體淺埋隧道進(jìn)洞的隧道在所難免，本文密切結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，從滑坡體和隧道進(jìn)洞兩種特殊施工條件有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行了綜合分析，通過(guò)分析，采取相對(duì)應(yīng)的措施，保證了隧道安全進(jìn)洞，有效降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，減少了未知風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，創(chuàng)造了效益，取得了良好的效果。對(duì)今后類似問(wèn)題地解決，提供了一定的參考依據(jù)[3]。