高速公路隧道洞口山體滑坡綜合治理

郭親琳 （中鐵四局第一工程有限公司，安徽 合肥 230000）

受環(huán)境條件、地質條件、控制投資等各種因素綜合影響，隧道洞口選在偏壓地形地段極為常見。在不良地質、特殊巖土、地下水作用下，淺埋偏壓洞口出現滑坡是隧道施工中常見的地質災害現象。

本文以韶新高速寒山口隧道出口滑坡為例，通過對該滑坡的特點及原因分析，制訂安全、經濟、高效的處治方案，供類似工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

1.1 基本情況

寒山口隧道為雙向六車道分離式隧道，右線長3753m，左線長3791m。最大埋深約307.74m，單洞寬約17m，高約9m。隧道所處區(qū)域屬剝蝕低山丘陵區(qū)，地形起伏較大，相對高差約230m，沖溝、植被發(fā)育。左線出口ZK78+000～ZK78+266（洞門）段左側為陡坡，山體切割深度110～130m左右，具偏壓性。地表為砂質粘性土，厚2-4m；下伏巖層為花崗巖，全強風化層厚10～30m，出口橫斷面見圖1所示。

圖1 出口橫斷面圖

1.2 施工情況

寒山口隧道出口左洞洞門樁號為ZK78+266，明暗分界樁號為ZK78+256，隧道出口左洞邊仰坡開挖施工時間段為2018年5月27日～2018年6月5日，進洞時間為2018年7月23日。截至2018年11月4日，隧道出口左洞掌子面里程為ZK78+185，仰拱施作里程為ZK78+266～+232，二襯施工里程為ZK78+246～+234(第一板)。

1.3 滑坡情況

11月5日左洞爆破后監(jiān)控量測數據顯示洞內收斂、沉降突然發(fā)生明顯增大，最大沉降達3cm/d，初支開裂明顯，左洞內施工完僅4天的唯一一組二襯右拱腳(面向掌子面，下同)出現裂紋（見圖2所示）。11月6日，洞內日沉降量在1-2cm，初支出現擠壓變形、掉塊，二襯右拱腳裂紋變大，左拱腰出現裂縫。11月7日，洞內日沉降量最大1cm，初支變形、掉塊嚴重，二襯裂紋繼續(xù)發(fā)展、增多。地表距洞頂約70m高、距洞口水平距離90m處發(fā)現長度約40m、寬度15～30cm裂縫（見圖3所示），左右洞間邊仰坡出現約10cm寬水平裂縫。11月8日，左洞施工第二板二村，里程為ZK78+246～ZK78+256。

圖2 二襯拱腳開裂

圖3 地表開裂

2 主要檢測結果

2.1 裂縫檢測結果

寒山口隧道左洞ZK78+256～ZK78+233.5段2個二襯施工節(jié)段，在左側拱腳及右拱腰處，存在多條縱向裂縫(沿隧道走向)，且裂縫在各施工節(jié)段存在連通的情況：左側拱腳共出現4條縱向裂縫，裂縫長約1.45m～5.74m，裂縫寬為0.22mm～5.64mm。右側拱腰共出現6條縱向裂縫，裂縫長約12m～22.5m，裂 縫 寬 為 0.51mm～0.53mm，裂縫分布平面示意面見圖4。

圖4 裂縫分布平面示意面

2019年1月25日，右側邊墻ZK78+245.5～ZK78+233.5段二襯開裂部位均出現不同程度的滲水現象。

2.2 二次襯砌厚度、鋼筋保護層厚度、混凝土密實度等檢測結果

對左洞ZK78+256～ZK78+233.5段二次襯砌混凝土的厚度、鋼筋保護層及密實性進行雷達檢測，共布置7條測線，檢測長度共計22.5m。檢測結果：該段二次襯砌混凝土整體較密實，局部存在脫空現象，范圍較??；二次襯砌厚度滿足設計要求；鋼筋混凝土保護層厚度在4-7cm之間，部分超過了設計值4.49cm，保護層厚度偏厚。二襯鋼筋滿足設計要求。

2.3 二次襯砌混凝土強度檢測結果

通過回彈法測定左洞ZK78+256～ZK78+233.5段2個二襯施工節(jié)段的二襯混凝土強度分別為37.8MPa、37.7MPa；仰拱矮邊墻混凝土強度分別為34.6MPa、35.4MPa，均符合設計C30要求。

2.4 二次襯砌混凝土裂縫深度檢測結果

通過鉆芯法測定左洞ZK78+256～ZK78+233.5范圍內的二次襯砌裂縫深度，抽取代表性裂縫處5個芯樣，5個芯樣均呈貫通式裂縫現象。

2.5 襯砌斷面測量結果

對寒山口隧道左洞ZK78+256～ZK78+233.5范圍內的二次襯砌凈空進行測量，襯砌最大侵限10cm，主要部位位于右側拱腰位置。

3 原因分析

3.1 自然條件原因

①隧道出口滑坡區(qū)地面高程介于254～360m，自然坡度27°～42°，地形較陡，且隧道出口穿一面坡，地形偏壓嚴重；

②該段基巖主要為花崗巖，局部有石英砂巖捕擄體，受侵入蝕變作用影響，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極為破碎，自穩(wěn)能力差。

③該區(qū)域屬北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，夏季多暴雨，雨量充沛，地表水下滲降低了巖體強度，加大了坡體下滑能力。

3.2 施工原因

隧道洞口仰坡開挖、洞內掌子面開挖形成較大臨空面；爆破施工產生震動，使巖體更趨破碎，巖體結構面粘聚力降低；洞內開挖初支距二村施作放置時間過長，邊仰坡開挖后暴露時間過長，未及時施作明洞。

綜上所述，隧道出口滑坡是由于右側巖體破碎，施工擾動、爆破震動，左隧道洞口及洞內開挖臨空未及時襯砌，在降雨影響及地形偏壓情況下圍巖持續(xù)變形，最終導致右側山體產生變形蠕滑，地表變形開裂、初支侵限及變形、二襯開裂。

4 應急處理措施

①滑坡體處于蠕動變形階段，為避免進一步發(fā)展，在采取加固措施前，對山體裂縫采用水泥土進行回填、夯實封堵，并采用塑料布覆蓋，防止雨水流入，完善截排水設施。

②加大對山體位移監(jiān)測頻率，以研判滑坡的發(fā)展趨勢。洞口滑坡段增加勘探孔并設置測斜管進行深層位移監(jiān)測。

③左洞右側邊坡及左右洞間邊坡具備條件的地方施作抗滑樁，以防止滑坡產生過大的位移。

④停止左右洞洞內爆破作業(yè)，左洞洞內采用洞渣或干土進行回填。

應急搶險措施施工完后滑坡體下部趨于穩(wěn)定，上部仍然處于蠕變階段。

5 地質勘察及滑坡治理方案

通過對隧道出口滑坡體進行詳細的地質勘察發(fā)現：

滑體厚度前薄后厚，總體積約11萬方，屬中型滑坡；滑坡是由于右側巖體破碎，施工擾動，左隧道洞口及洞內開挖臨空未及時襯砌，在降雨影響及地形偏壓情況下圍巖持續(xù)變形，最終導致右側山體產生變形蠕滑，二襯及地表變形開裂。自然工況下，滑坡體整體基本處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

結合地表開裂情況及地勘孔（測斜孔）觀測結果，滑坡體平面位置示意圖見圖6所示，橫斷面示意圖見圖7所示。

圖6 滑坡平面位置示意圖

圖7 滑坡橫斷面示意圖

綜合分析，制定滑坡治理方案如下。

5.1 洞外采用錨索樁加固處理

結合滑坡工點附近巖土的試驗指標，計算時C、φ采用反算結果。綜合確定滑動面抗剪強度指標為C=18、φ=24，對滑動面以上的滑體重度根據試驗測定值取23.5kN/m。以滑坡主軸為計算斷面，在左洞右側邊緣擬定樁位，經計算得樁位處滑坡推力為3130kN/m。設計方案是由錨索抗滑樁和錨索框架梁共同承擔坡體的推力，其中抗滑樁承擔2150kN/m的推力，其余推力由錨索框架梁承擔，支擋方案圖如圖8所示。

圖8 支擋方案圖

樁中－中間距為5m，樁全長32m，其中基巖以上20m?；峦屏Π慈切畏植甲饔迷诳够瑯渡希瑒用嬉韵碌牡鼗禂蛋凑铡癒”法計算。采用2m×3m矩形截面，樁身采用C30混凝土。在樁頂設置兩排錨索，錨索在樁上的錨固位置分別距樁頂0.75m和1.75m處，對應的錨索與水平面夾角α分別為12.5°和15°。錨索采用1860MPa、10φ15.2高強度、低松弛無粘結鋼絞線。錨索全長為55m，錨固段長度為12m。

在滑坡體中上部設置三排預應力錨索框架梁對坡面進行加固，錨索采用8φ 15.2鋼絞線，下傾角為15°。錨索長50m、錨固段長10m。

經計算抗滑樁最大彎矩為40042kN·m距離樁頂21.2m，最大剪力為7730kN距離樁頂20m。根據以上計算結果及受力特點，對抗滑樁進行配筋設計并實施。

5.2 洞內初支變形處理

在洞外山體邊坡加固完成，對洞內初期支護侵入二次襯砌和初支拱架嚴重破壞段進行換拱、重新施作初支處理。

5.3 對二次襯砌開裂段的處理

經綜合考慮二襯開裂情況、滲漏水情況、承載力計算，對該段二襯進行拆除重建處理。

5.4 對隧道洞口的處理

結合搶險時兩洞之間設置的抗滑樁方案，將隧道洞門及明洞延長，明洞靠河側設置一般擋墻，以便對山體及明洞進行回填處理。

5.5 增設洞內施工輔助通道

因地表加固及洞內處理施工周期較長，左洞掌子面不能繼續(xù)掘進，故在右洞距離洞口約200m處增設一輔助通道至左洞輔助左洞施工。

6 建議與結論

①對于隧道出口段選址在滑坡不良地質體上的工程現象，應嚴格按設計方案進行施工應急處理，以確保安全。滑坡體處治期間應加強地面和隧道洞內位移變形觀測。

②預應力錨索抗滑樁是一種有效柔性支護結構，具有抗滑能力大、工程擾動小、能充分利用邊坡巖土體自身強度等特點，已發(fā)展成為邊坡地質災害治理工程的一種有效手段。

③隧道所穿山區(qū)發(fā)生滑坡等地質災害是常見現象，原因是多方面的，因此隧道選址很重要。通過隧道洞口段滑坡地質災害成因分析與處治方案的探討，為今后類似的隧道工程設計和施工提供參考。