厚滑坡體地層穩(wěn)定性增強(qiáng)控制技術(shù)研究

潘嘉誠(chéng) 廖鵬 熊忠皇

中交路橋南方工程有限公司 北京 100000

在山嶺區(qū)進(jìn)行隧道開挖施工時(shí)，時(shí)常會(huì)遇到諸如松散沉積體、坡積土等特殊地層，嚴(yán)重影響隧道施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)已建成的一些重要的隧道工程（如張花高速公路劉家院子隧道、蘭渝鐵路四方山隧道以及兩河口水電站交通工程主線隧道）建設(shè)之初均遇到滑坡體工況。相對(duì)于穩(wěn)定的土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡，松動(dòng)滑坡體的存在給隧道進(jìn)洞帶來(lái)巨大的安全問題和更大的施工難度?；麦w穩(wěn)定性差，在暴雨及人工擾動(dòng)下極易發(fā)生再次失穩(wěn)。

大慶至廣州高速公路南康至龍南段擴(kuò)容工程C7標(biāo)段的馬槽仔隧道，起止樁號(hào)為K124+475～K126+320，長(zhǎng)度為1845m，隧道內(nèi)輪廓總寬15.6m，內(nèi)輪總高10.0m，凈空斷面積102.6m2，屬于公路長(zhǎng)隧道。

隧道軸線走向大致為由北至南，隧道平位于直線上，隧道段沒有超高加寬，隧道為雙向橫坡2%，隧道縱坡進(jìn)洞口處為2.5%、出洞口處為-1.5%，進(jìn)出洞口洞門形式均為端墻式。隧道區(qū)地處構(gòu)造剝蝕低山地貌區(qū)，山勢(shì)總體呈南東走向，支脈、沖溝呈樹杈狀，地形起伏大。隧址區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于隧道右側(cè)，標(biāo)高為550m，最低標(biāo)高約為233m左右，相對(duì)高差約317m。受連續(xù)降雨和洞口土體穩(wěn)定性差等因素影響，在隧道進(jìn)口處出現(xiàn)了較大規(guī)模的滑坡病害，大幅提升了隧道工程的進(jìn)洞施工的難度。

圖1 隧道洞口厚滑坡土體滑坡照片

從物理力學(xué)指標(biāo)以及依托工程圍巖實(shí)際情況來(lái)看，研究項(xiàng)目地質(zhì)環(huán)境相對(duì)于完整巖石隧道或其它破碎巖層隧道具有一定的特殊性。主要體現(xiàn)在：洞口段頂部為松散結(jié)構(gòu)的含粉質(zhì)粘土和全風(fēng)化泥灰?guī)r；地下水活動(dòng)較強(qiáng)，局部存在高揚(yáng)程的承壓水；松散滑坡體影響范圍超過(guò)100m，并已封閉隧道洞口段。上述工程問題的存在必然會(huì)對(duì)工程施工時(shí)的變形控制、穩(wěn)定性控制、安全問題以及現(xiàn)場(chǎng)施工組織產(chǎn)生不利影響，并會(huì)嚴(yán)重影響工程的建設(shè)進(jìn)度。

為提升洞口邊坡的穩(wěn)定性，改善厚滑坡體地層的受荷性能，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率和邊坡支護(hù)質(zhì)量，學(xué)者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了系列有針對(duì)性的研究，如謝云峰[1]對(duì)梨樹山滑坡的成因機(jī)制及防治措施進(jìn)行了分析研究；劉義等[2]闡明了青海東部西寧盆地北緣紅層滑坡成因機(jī)制；趙剛[3]系統(tǒng)分析了山村滑坡的成因及防治措施；李乃旺等[4]揭示了煤系地層路塹邊坡滑坡機(jī)理；童欣等[5]長(zhǎng)了降雨對(duì)滑坡的穩(wěn)定性影響程度；王濤等[6]系統(tǒng)分析了地震對(duì)金沙江金坪子滑坡的穩(wěn)定性影響情況；梅偉標(biāo)等[7]對(duì)中山市大型滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究；鄔學(xué)農(nóng)等[8]基于方圓村1組滑坡實(shí)際情況，研究了滑板的防治措施；鐘帆等[9]結(jié)合工程實(shí)際，研究了邊坡滑坡的主要誘因；劉小青[10]提出了煤系地層滑坡支護(hù)加固技術(shù)。

鑒于此，為克服邊坡土體穩(wěn)定性差、現(xiàn)場(chǎng)施工效率低、邊坡綠化效果差等工程難題，文章基于依托工程實(shí)際情況，對(duì)厚滑坡體地層邊坡支護(hù)施工結(jié)構(gòu)和工程技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，形成了厚滑坡體地層穩(wěn)定性增強(qiáng)控制技術(shù)。

1 工程技術(shù)問題及施工難點(diǎn)

1.1 土體穩(wěn)定性組合提升

在道路工程建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于易發(fā)生淺層滑坡的邊坡通常會(huì)打設(shè)抗滑錨桿、澆筑擋土墻等手段進(jìn)行土體整體性增強(qiáng)；具體施工時(shí)，需現(xiàn)根據(jù)工程勘測(cè)資料和理論計(jì)算成果，判斷滑坡的位置、范圍，然后根據(jù)穩(wěn)定性提升的要求，采用相應(yīng)支護(hù)措施。除此之外，還應(yīng)采取相應(yīng)的加固手段，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系整體性增強(qiáng)困難

厚滑坡體地層的穩(wěn)定性受土體的應(yīng)力歷史、固結(jié)密實(shí)情況、土體整體性、土性分界面以及土水相互作用情況影響顯著，其中厚滑坡體地層在降雨或工程施工擾動(dòng)等作用下極易產(chǎn)生失穩(wěn)，并可能產(chǎn)生較大范圍的滑坡。

1.3 邊坡整體性提升困難

在進(jìn)行滑坡體加固施工過(guò)程中，通常會(huì)對(duì)固定區(qū)域采取補(bǔ)強(qiáng)、固化、加筋等方面的技術(shù)措施，現(xiàn)狀技術(shù)雖可在一定程度上改善邊坡土體的受荷響應(yīng)情況和穩(wěn)定狀態(tài)，但加固技術(shù)難以解決整體坡面穩(wěn)定性提升的問題，導(dǎo)致對(duì)局部區(qū)域的穩(wěn)定性控制失效。

2 施工結(jié)構(gòu)改善設(shè)計(jì)及特點(diǎn)分析

2.1 邊坡滑動(dòng)面分析

（1）滑動(dòng)面：根據(jù)第三方測(cè)斜結(jié)果，滑動(dòng)面位于土巖界面附近，局部切入全風(fēng)化頁(yè)巖層內(nèi)，最大滑移深度15m。

（2）滑動(dòng)方向：右洞主滑方向約349°，與路線夾角34°；左洞主滑方向約2°，與路線夾角24°。

（3）滑動(dòng)體積：第一次右洞滑坡體最大寬度約48 米，滑動(dòng)方向最大主軸長(zhǎng)度約65m，滑坡體面積約2500 ㎡，體量約30000m3；第二次左洞滑坡體最大寬度約71m，滑動(dòng)方向最大主軸長(zhǎng)度約130m，滑坡體面積約7100㎡，體量約85000m3。屬中型土質(zhì)滑坡。

（4）滑動(dòng)方式：為重力牽引式滑坡。

圖2 邊坡滑動(dòng)面勘測(cè)情況

2.2 滑坡原因分析

（1）由于隧道洞口地質(zhì)為堆積體及全風(fēng)化泥灰?guī)r，地質(zhì)條件差，隧道洞口套拱及管棚施工完成后因連續(xù)暴雨等原因?qū)е滤淼蓝纯谏戏酵馏w出現(xiàn)滑塌。

（2）隧道洞口進(jìn)口前端為路基挖方段，路基挖方施工行成了新的臨空面，導(dǎo)致山體邊仰坡失穩(wěn)，坡體出現(xiàn)大量縱橫向裂縫。

（3）施工期間，出現(xiàn)了連續(xù)暴雨并下滲，導(dǎo)致松散堆積體的巖土體物理力學(xué)參數(shù)持續(xù)惡化，加上隧道洞口開挖后在坡面形成了一個(gè)較大的臨空面，使得土體反壓力大幅減小，進(jìn)而產(chǎn)生土體滑移。

2.3 改善設(shè)計(jì)

基于大慶至廣州高速公路南康至龍南段擴(kuò)容工程C7標(biāo)段的馬槽仔隧道洞口處的工程地質(zhì)環(huán)境和施工技術(shù)難題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，圖3是松散堆積體地層邊坡組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)圖，圖4是松散堆積體地層坡頂壓頂框梁結(jié)構(gòu)圖。

圖3 松散堆積體厚滑坡地層邊坡組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 松散堆積體地層坡頂壓頂框梁結(jié)構(gòu)圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)施工圖片

（1）先通過(guò)勘測(cè)確定穩(wěn)定土層與欠穩(wěn)定土層之間的滑動(dòng)界面位置；在邊坡頂部消減欠穩(wěn)定土層，并挖設(shè)坡面平臺(tái)，減小下滑力；自挖設(shè)的坡面平臺(tái)向穩(wěn)定土層打設(shè)錨固管樁或抗滑樁，并在錨固管樁內(nèi)部設(shè)置錨固拉筋。

（2）在錨固管樁或抗滑樁的頂端設(shè)置連接筋體，待錨固管樁形成強(qiáng)度后，在坡面平臺(tái)上支模澆筑混凝土形成壓頂框梁，并使錨固管樁與壓頂框梁底面的導(dǎo)向套管連接。

（3）采用外部張拉設(shè)備對(duì)錨固拉筋施加緊固拉力，再通過(guò)壓頂框梁內(nèi)的拉筋錨具將錨固拉筋與壓頂框梁連接牢固，然后在拉筋錨具的外側(cè)設(shè)置錨具封閉體。

2.4 特點(diǎn)分析

（1）松散堆積體厚滑坡地層邊坡組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自坡面平臺(tái)向穩(wěn)定土層打設(shè)錨固管樁，通過(guò)外部壓漿設(shè)備向錨固管樁內(nèi)部壓漿，形成管腔注漿和界面注漿體，可在提升錨固管樁的剛度的同時(shí)，改善后滑坡體地層的承載性能。

（2）厚滑坡體地層穩(wěn)定性組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在坡面平臺(tái)上布設(shè)壓頂框梁，并可通過(guò)壓頂框梁內(nèi)的壓力擴(kuò)散板為錨固拉筋提供預(yù)應(yīng)力錨固支撐，進(jìn)一步提升穩(wěn)定性增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。

3 厚滑坡地層支護(hù)施工

3.1 施工過(guò)程

施做洞口橫向抗滑樁及明洞左側(cè)豎向抗滑樁→導(dǎo)向墻段預(yù)留核心土開挖拉槽，同時(shí)開挖防護(hù)邊坡→導(dǎo)向墻基礎(chǔ)處理→打設(shè)導(dǎo)向墻基礎(chǔ)豎向鋼管樁→施工導(dǎo)向墻鋼架→施工導(dǎo)向鋼管等附件及導(dǎo)向墻混凝土→大管棚施工→明洞套拱段預(yù)留核心土開挖拉槽，同時(shí)開挖防護(hù)邊坡→套拱基礎(chǔ)處理→打設(shè)套拱基礎(chǔ)豎向鋼管樁→澆筑套拱混凝土→洞頂反壓回填→開挖套拱段核心土并及時(shí)處理隧底基礎(chǔ)→施工隧底碎石盲溝→施做套拱段明洞仰拱及部分仰拱填充→施做套拱段明洞防排水及襯砌→施做洞門結(jié)構(gòu)→雙側(cè)壁施工暗洞襯砌；

隧道套拱及明洞完成后在可在其頂部回填至原地面為宜，增加反壓效果。回填采用袋裝沙石土或碎石，并用水泥砂漿封閉回填區(qū)空隙，回填厚度控制在5m內(nèi)。

3.2 施工注意事項(xiàng)

（1）施工過(guò)程加強(qiáng)地表及抗滑樁的位移變形監(jiān)測(cè)及頻率，若地表出現(xiàn)裂縫或變形異常，應(yīng)立即停止施工，并通知各參建方。

（2）施工過(guò)程做好臨時(shí)排水措施及截水溝，做好地表引排工作，將地表水引離滑塌體。

（3）進(jìn)行明洞回填施工時(shí)，應(yīng)注意對(duì)明洞襯砌外緣背貼的防水板的保護(hù)，防止其發(fā)生破碎問題，回填土體應(yīng)采取兩側(cè)對(duì)稱分層夯實(shí)的方式進(jìn)行填筑。

（4）做好施工組織及放線，避免管棚與豎向加固鋼管相互干擾。

（5）暗洞開挖遇到地表豎向加固鋼管應(yīng)割斷，嚴(yán)禁機(jī)械硬碰硬拉。

（6）洞口外路基應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖施工，左洞與右洞之間嚴(yán)禁開挖，應(yīng)保留左右線之間土體，以免造成又一次滑塌。

4 結(jié)論

受諸多不確定性因素影響，厚滑坡體地層的穩(wěn)定性與整體性一直是隧道洞口邊坡開挖工程施工控制的難點(diǎn)。文章針對(duì)厚滑坡體地層穩(wěn)定性增強(qiáng)控制結(jié)構(gòu)施工的難點(diǎn)問題，進(jìn)行了有針對(duì)性的技術(shù)研究，得到了以下結(jié)論：

（1）基于依托工程實(shí)際情況，勘測(cè)確定厚滑坡體地層的滑動(dòng)面位置，提出了厚滑坡體地層穩(wěn)定性組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，闡明了提出結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)。

（2）結(jié)合厚滑坡體地層穩(wěn)定性增強(qiáng)控制結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)措施進(jìn)行分析，闡明了結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程和施工注意事項(xiàng)。