晉濟高速公路隧道邊坡崩塌處治與效果分析

張 俊 猛

(山西交通控股集團有限公司晉城高速公路分公司,山西 晉城 048000)

1 依托項目邊坡崩塌原因分析

晉濟高速公路月湖泉隧道出口邊坡危巖落石所在山體邊坡與公路路面最大高差達200 m，邊坡一般上部及下部陡立，中部有一至兩處緩坡平臺，陡立區(qū)高度約60 m～80 m；山體坡表基巖裸露，主要為灰?guī)r、白云巖等，屬硬質(zhì)巖，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體巖層近水平；邊坡頂部植被茂盛，坡度較緩，坡體中部通常有一至兩處緩坡平臺，緩坡平臺處植被茂密；陡立區(qū)巖體受多組節(jié)理面切割，易產(chǎn)生巖塊剝落導致上部巖體臨空，該臨空區(qū)巖體在自身重力及節(jié)理裂隙面等作用下形成危巖，陡崖頂部邊緣由于卸荷裂隙發(fā)育，巖體完整性較差，發(fā)育有數(shù)量較多、塊徑相對較小的危巖，極易墜落或傾倒形成落石和坍塌體對公路線路危害極大；2015年—2017年每逢雨季，均有大小不等的危巖塊石墜落，砸壞月湖泉隧道出口附近觀景臺走廊及梯步或在路面上形成坑槽，嚴重影響交通安全。為了防止邊坡崩塌，提高邊坡的穩(wěn)定性，對邊坡進行加固處理。文章以月湖泉隧道出口邊坡處治為例，制定方案進行邊坡加固，并開展變形觀測，評定處治效果。

2 月湖泉隧道出口邊坡崩塌處治方案

從邊坡頂部向下安裝能級為1 500 kJ的覆蓋式簾式網(wǎng)至上部陡崖崖腳，將落石進行引導至中部緩坡平臺，覆蓋式簾式網(wǎng)防護寬度約86 m，防護平均高度約71 m，防護面積約6 100 m2；在中部緩坡平臺設(shè)置R×I-Y-150型柔性被動防護網(wǎng)，將上部覆蓋式簾式網(wǎng)引導的落石攔擋，防止有危巖掉落至下部隧道口附近，防護高度5 m，防護寬度約95 m；在下部陡崖邊坡頂部設(shè)置GPS2型主動柔性防護網(wǎng)，防止下部陡崖邊坡上的危巖掉落，防護面積約960 m2；對危巖帶WYD3，WYD4頂部裂縫進行灌漿封填，防止雨水進入裂縫導致風化進一步發(fā)展；針對重點危巖(帶)采用錨桿(索)進行錨固，錨桿深度根據(jù)危巖(帶)厚度確定，分別為4 m，8 m，12 m以及15 m；清除坡表易松動崩落的危巖塊體。

3 月湖泉隧道出口邊坡崩塌處治技術(shù)

3.1 覆蓋式簾式網(wǎng)處治技術(shù)

1)設(shè)計要點。

覆蓋式簾式網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要包括鋼絲繩、錨桿和金屬網(wǎng)，所選用的鋼絲繩鋼絲強度不應(yīng)低于1 770 MPa，作熱鍍鋅防腐處理。采用水泥砂漿錨桿，錨桿鉆孔孔徑超過50 mm，孔深應(yīng)超過設(shè)計深度10 mm以上，注漿采用M30的水泥砂漿或水泥漿，覆蓋式簾式網(wǎng)設(shè)計詳見圖1。

2)施工要點。

砂漿錨桿注漿應(yīng)從孔底向上反壓注漿，以保證錨孔內(nèi)部注漿的飽滿度。在晴天或旱季，采用人工垂直掏槽方式進行基礎(chǔ)開挖施工。覆蓋式簾式網(wǎng)采用分段施工，一般分段長度為50 m。格柵網(wǎng)搭接寬度不得少于10 cm，環(huán)形網(wǎng)的內(nèi)側(cè)鋪設(shè)格柵網(wǎng)，使用鋼絲綁扎固定，且1 m2固定數(shù)量不得少于4處。

3.2 主動柔性防護網(wǎng)處治技術(shù)

1)設(shè)計要點。

鋼絲繩網(wǎng)、支撐繩選用的鋼絲強度不應(yīng)低于1 770 MPa，并采用熱鍍鋅作防腐處理。鋼絲繩網(wǎng)為菱形網(wǎng)，使用十字卡扣編織，鋼絲不能有斷絲、脫絲現(xiàn)象。鋼質(zhì)十字卡扣厚度應(yīng)大于2 mm，抗錯動力不應(yīng)小于5 kN，十字卡扣抗脫落力不小于10 kN。鋼絲繩錨桿使用φ16 mm鋼絲繩制作，錨桿頂部長度大于3 m，中部和下部長度應(yīng)大于2 m。錨固后錨桿抗拔力不小于50 kN。

2)施工要點。

施工前徹底清除坡面上的浮土及浮石，測量放樣確定錨桿孔位。錨桿鉆孔孔深不得小于設(shè)計值，孔徑應(yīng)大于50 mm。錨桿注漿采用M30水泥砂漿(水泥漿)，在存在化學侵蝕區(qū)域注漿選用M35水泥砂漿(水泥漿)或水泥漿。應(yīng)保證注漿飽滿度，注漿后養(yǎng)生時間不少于3 d。安裝縱橫向張拉繩，當張拉繩長度小于15 m時，張緊后用2個繩卡固定；當張拉繩長度超過30 m時，張緊后用4個繩卡固定；長度在15 m～30 m時，固定繩卡數(shù)量為3個。格柵網(wǎng)沿邊坡自上而下進行布置，搭接長度不小于5 cm，并用扎絲固定，固定間距不大于1 m。自上而下布設(shè)φ8 mm鋼絲繩網(wǎng)，并做好縫合、張拉和固定。主動柔性防護網(wǎng)斷面圖見圖2。

3.3 被動柔性防護網(wǎng)防護技術(shù)

1)設(shè)計要點。

被動柔性防護網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要組成部分包括鋼柱、鋼絲繩、金屬網(wǎng)和消能裝置等。鋼柱采用型鋼制作，不能接焊，表面作防腐鍍鋅處理。鋼絲繩和環(huán)形網(wǎng)鋼絲強度不應(yīng)低于1 770 MPa，并采用熱鍍鋅作防腐處理，環(huán)形網(wǎng)抗頂破力不小于610 kN，金屬網(wǎng)抗頂破力不小于20 kN。消能裝置設(shè)計采用獨立單元組，可進行更換。

2)施工要點。

被動防護系統(tǒng)可以攔截滾石，施工前進行測量放樣確定鋼柱基座位置，并根據(jù)落石防護情況適當調(diào)整鋼柱間距。錨桿注漿、基礎(chǔ)開挖、防護網(wǎng)安裝要求同覆蓋式簾式網(wǎng)。消能裝置的安裝位置應(yīng)以能夠保證充分發(fā)揮消能作用為準。格柵網(wǎng)搭接寬度不小于5 cm，格柵網(wǎng)與環(huán)形網(wǎng)采用鋼絲固定，固定點數(shù)量為1 m2不少于4處。被動柔性防護網(wǎng)設(shè)計平面圖見圖3。

4 邊坡加固處治效果分析

4.1 邊坡加固后水平位移觀測分析

在預(yù)定位置埋設(shè)測點后使用全站儀量測觀測點坐標，作為初始值，之后按量測頻率要求每兩周觀測一次。統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)，記錄在表1中。

表1 月湖泉隧道出口邊坡崩塌處治后水平位移觀測值

分析表1數(shù)據(jù)，各測點觀測前期水平位移變化量較大，后期變化速率逐步放緩。三個觀測點中，觀測點2的水平位移最大累計值較大，為14.2 mm，其他兩個點分別為13.1 mm和12.6 mm。按照規(guī)范要求，水平位移累計值的警戒值是20 mm，各測點均為超過警戒值，說明加固后邊坡水平位移得到有效控制。

4.2 邊坡加固后沉降位移觀測分析

在預(yù)定位置埋設(shè)測點后使用儀器測定觀測點的高程，作為初始值，之后按量測頻率要求每兩周觀測一次。統(tǒng)計觀測數(shù)據(jù)記錄在表2中。

表2 月湖泉隧道出口邊坡崩塌處治后沉降位移觀測值

分析表2數(shù)據(jù)可知，測點2的累積沉降變形量較大，為9.8 mm，其他兩點的沉降變形量分別為9.2 mm和9.6 mm。按照規(guī)范要求，邊坡沉降量警戒值為20 mm，三個觀測點位移值均小于警戒值，說明加固后沉降變形得到有效控制。

4.3 總體分析

隧道出口段邊坡加固處治后，通過布置測點觀測邊坡水平位移和沉降位移，變形量均不大，且存在一定的規(guī)律。水平位移觀測結(jié)果表明，加固處治前期變形量較大，變化速率較快，后期變化速度較慢，變化量較小且逐步趨于穩(wěn)定。各測點水平位移累積變形量均遠小于規(guī)范要求的20 mm，且人工巡查中未發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象。沉降位移變形規(guī)律也呈現(xiàn)為早期變化速度和變形量較大，后期變形量和變化速率均較小且逐步趨于穩(wěn)定。各測點沉降位移累積變形量最大值為9.8 mm，遠小于規(guī)范要求的20 mm，說明加固后隧道出口邊坡穩(wěn)定性，加固效果良好。

5 結(jié)語

通過制定加固方案，對晉濟高速公路月湖泉隧道出口邊坡崩塌進行處治，布置測點并進行變形觀測，分析后得出以下結(jié)論：

1)水平位移觀測結(jié)果表明：邊坡加固后三個觀測點最大水平位移累計值為14.2 mm，小于規(guī)范要求的警戒值20 mm，說明水平位移得到有效控制。

2)沉降位移觀測結(jié)果表明：三個觀測點的累積沉降變形量最大值為9.8 mm，小于規(guī)范要求的警戒值20 mm，說明沉降位移也得到有效控制。

總之，通過對隧道出口段邊坡處治加固，邊坡變形量明顯降低，且趨于穩(wěn)定，說明加固達到了預(yù)期效果。