隧道Ⅴ級淺埋圍巖古滑坡體處理方法探討

馬明軍

（中鐵十五局集團第五工程有限公司，河南 洛陽 471002）

1 工程概況

1.1 隧道概況與基本地質情況

恒山隧道是烏榮高速上的一座長大隧道，全長2m×5170m，該工程段為2m×2445m。出口段位于古滑坡體內，巖體破碎。該段隧道的巖質較差，圍巖由白堊系羊投崖組礫巖加泥巖組成，黃土呈淺黃－微紅色，強－弱風化，軟巖－極軟巖，巖體較破碎－破碎，礫巖呈松散結構，泥巖呈松軟結構，地下水出水狀態為點滴狀，雨季可能呈淋雨狀。隧道圍巖為V級淺埋。

1.2 古滑坡體概況

隧道出口位于滑坡地帶，隧道軸線與滑坡軸線基本呈30°角， 所處路段K89＋210－K89＋295， 縱向長度約85m，寬約100m，面積約8 500m2，厚8～20m，體積約為12.8萬m3，屬中型堆積蹭古滑坡。滑坡體表面總體坡度較陡，而且延伸很長，坡面高低不平；有滑坡平臺、面積不大，且有向下緩傾和未夷平現象；山體側面有泉水；山體表面有不均勻沉陷的局部平臺，參差不齊；滑坡體地表多為耕地果林。施工前通過勘測地表雖未發現新的裂縫和變形跡象，但地表特征表明該古滑坡未處于穩定狀態，滑坡體前部延伸較長，滑面平緩，有反壓阻滑作用。由于隧道施工，開挖后滑體前部原有反壓阻滑物質已大部份挖除，經分析計算，開挖后將會影響和破壞滑體的穩定狀態，引起滑體后部及兩側局部復活滑移。

2 滑坡體滑動與加固措施

2.1 滑坡體滑動

隨著隧道施工，監控量測發現隧道拱頂下沉及控制點在路線方向移動異常，洞內收斂速度高于設計值。

在山體上勘測觀察發現山體表面有微小裂縫。初步判定山體開始滑動。隨著時間推移，測量小組每天整理測量數據資料，并繪制位移時間曲線。通過數據處理和回歸分析，發現位移不斷增加，表明圍巖和支護已處于不穩定狀態，并且山體表面裂縫寬度增加，同時停止開挖。

2009年8月1日，與山西省交通規劃勘測設計院一起，對山體進行細致勘測并打探坑確定滑動面，通過勘測發現該處地質較差，并且地下水豐富，并發現明顯滑動面。通過洞口段硬化路面的位移狀況結合勘測數據表明該處滑動面位置呈層狀分布，且位置不單一。

2.2 滑坡體處理措施

2.2.1 對滑坡體采用減壓、反壓回填

對滑坡體上方土方進行清除、減壓，再在隧道右側山溝進行回填反壓，以阻礙局部山體橫向滑動，抑制滑坡體的移動，減小隧道偏壓。

2.2.2 施作抗滑樁阻止山體滑移

利用多個抗滑樁的抗剪能力，阻止山體滑移。應用范圍：適用于各類巖層，尤其是在巖體松散破碎地段或局部承載能力較低地段，特別是土質地段，具有較大優勢，并且施工簡單效果顯著。

在山體坡與緩和段K89＋250段及洞口K89＋300段施作抗滑樁。利用抗滑樁，穿過滑動層所產生抗剪能力承受山體的下滑力，阻止山體滑移。

圖1 山體的平面圖

2.2.3 地表裂縫處理

施工目的：改善地層松散以及降低圍巖的通透水性能，使隧道頂部及側面增加抗壓強度和粘結性，實現加固目的，保證隧道掘進時，拱頂土體不產生塌落以及減少山體側推、滑動，進而保證暗挖施工順利進行及工程安全。

施工方法：本工程采用潛孔鉆鉆孔注漿工法，采用垂直成孔、注漿加固，加固范圍為隧道作業面前方的仰拱底以下2m至拱頂上7m部分土體及側面10m部分土體的范圍進行注漿加固處理，形成具有一定強度復合土體，以達到穩定土體的目的。

2.2.4 滑坡體坡面處理

通過現場勘測，找出主滑坡體范圍，在坡面上方設置截水溝、周邊設置排水溝，對地表雨水等地表水進行攔截、疏導，有效治理地表水對坡面的不良影響。

2.2.5 洞口隧道穩定性處理

通過對洞口隧道二襯部分加長，增大洞口隧道穩定性，抵抗山體滑移。

3 進洞施工處理措施

3.1 仰坡加固

錨噴、掛網支護的施工順序是先噴射5cm厚混凝土，施作Φ42注漿小導管L＝5.2m＠1×1m呈梅花型布置，掛設Φ8鋼筋網20m×20cm；再噴射第二層混凝土（厚5cm）。

3.2 洞口加固

為防止洞口V級淺埋圍巖開挖時坍塌，圍巖洞口淺埋段施工中左洞采用注漿長管棚超前支護進行加固，長管棚長度為20m，環向間距為40cm，仰角為1°，采用6mm厚Φ108熱軋無縫鋼管制作。

管壁間隔15cm，梅花形布眼。洞內采用雙排Φ42注漿小導管L＝5.1m，環向間距為35cm，兩排間距375cm。梅花形布眼，管壁四周鉆8mm壓漿孔。注漿采用水泥—水玻璃雙液漿。注漿參數水玻璃占水泥砂漿體積比5%，水灰比1∶1，注漿壓力初壓0.5～1MPa，終壓2MPa。將長管棚及注漿小導管打入圍巖，用膠泥封堵導向管與長管棚之間空隙之后進行雙液注漿。

3.3 洞身開挖

洞口V級淺埋圍巖段開挖及施工：開挖隧道淺埋段時，施工對圍巖的擾動越大，圍巖松動變形后作用于支護上的壓力也越大。由于滑坡體已經處理并基本穩定，并且采用小導管、長管棚進行超前支護，左右洞均選用臺階法。按線路方向右洞先于左洞施工。洞口段屬V級淺埋段，右洞開挖斷面超前左洞開挖斷面應控制在40m左右。雙洞每循環進尺為0.75m，與I—20工字鋼鋼拱架間距相同，開挖后需及時施作初期支護。上下臺階開挖間距應保持在5～10m左右，開挖后及時施作初期支護。在右洞仰拱填充作完后左洞方能開挖下臺階，確保工程質量及安全。施工工序如下示：

a）右洞上臺階開挖；

b）右洞拱部初支（掛網、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架、超前支護）；

c）右洞下臺階開挖（落后上臺階5～10m）；

d）右洞邊墻初支（掛網、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架）；

e）左洞上臺階開挖（落后右洞上臺階40～50m）；

f）左洞拱部初支（掛網、錨噴、Ⅰ—20鋼拱架、超前支護）；

g）右洞仰拱開挖及支護（噴砼、Ⅰ—18鋼拱架）；

h）左洞下臺階開挖（落后右洞下臺階40～50m）；

i）左洞邊墻初支（掛網、錨噴、Ⅰ—18鋼拱架）；

j）左洞仰拱開挖及支護（噴砼、Ⅰ—18鋼拱架）；

k）左洞施作仰拱及填充砼；

l）右、左洞施作二襯拱墻砼。

3.4 初期支護及二襯

3.4.1 初期支護

初期支護包括噴鋼纖維混凝土、網噴混凝土、Φ25中空注漿錨桿、I—20工字鋼鋼拱架、格柵鋼架支撐等，依據該處圍巖類別確定采用Φ50超前小導管注漿、網噴混凝土、Φ25脹殼注漿錨桿、I—20工字鋼鋼拱架。初噴緊根開挖面及時施工作業，緊接著立拱架、打錨桿及復噴至設計厚度。以減少圍巖暴露時間，控制圍巖變形，防止圍巖短期內松弛。未施工段環向注漿設計圖如圖2所示。

圖2 未施工段環向注漿設計圖

3.4.2 初支環向注漿加固

對于已完成初期支護，還未進行二次支護前，由于山體還沒有完全穩定，加上V級淺埋段地質疏松破損，對初期支護造成很大的壓力，使初支收斂變形，有些地區初支變形量超過預留變形量，浸入二襯。為了保證施工安全，使隧道能順利施工，我們對該段進行了洞內環向注漿加固，增強圍巖穩定性，同時增加預留變形量；增加洞內初支強度。徑向錨桿采用Φ42小導管注漿，采用雙液漿，導管長5m按梅花形布設，縱橫間距60mm×100mm，注漿參數：注漿壓力：1.0～1.5MPa；水泥漿水灰比為1∶1；水泥水玻璃體積比為1∶0.5。

3.4.3 增加臨時仰拱

滑坡地段土質松軟，為解決基礎承載力不夠，減少下沉，防止開挖面底部隆起變形，提高上拱架整體承載力，增加底部支撐抵抗力，防止內擠面產生剪切破壞，增設臨時仰拱，盡快成環，增加剛拱架穩定性，防止拱頂過量下沉，減少上拱架兩側不均勻收斂。

3.4.4 增大鋼拱架型號及加密剛拱架

I—20工字鋼鋼拱架 將設計初期支護I—18工字鋼鋼拱架，間距80cm，增強為鋼拱架型號二級I—20，間距算縮短為60cm，增強鋼拱架強度，防止拱頂由于滑坡山體松散壓力增大而壓壞初襯。

3.4.5 二次襯砌

二次襯砌與傳統施工方法相同，在此不再詳述。

4 監控量測

現場監控量測是隧道實施施工組織設計的一項重要內容，認真實施監控量測的作用有：驗證支護與襯砌的設計效果，為隧道設計與施工工程類比積累經驗。該隧道施工進行監控量測的項目有：工程地質及現狀觀測；周邊收斂位移量測；拱頂下沉量測；地表下沉量測；鋼支撐、錨桿應力及裂縫觀測。

量測小組每天整理量測數據資料，并繪制位移時間曲線。當位移趨于平緩時，通過數據處理或回歸分析，推算最終位移和位移變化規律；當位移急驟增長時，表明圍巖和支護已處于不穩定狀態，必須停止開挖。對危險地段要加強支護，密切監視圍巖動態，采取補救措施妥善處理。通過量測數據的分析處理，可以判斷圍巖和支護系統是否穩定，掌握圍巖穩定性變化規律，提出改進支護、襯砌設計參數和施工方法，確定二次襯砌和仰拱的施作時間。

5 結語

山嶺隧道穿過軟弱破碎巖層是隧道施工的難點，而當隧道坐落古滑坡體上時，更增加了隧道施工難度和挑戰性，滑坡體處理采用隧道坡體減壓、坡腳回填反壓、洞口抗滑樁、地表裂縫處理、主滑坡體周圍增設排水系統；隧道洞身采用臺階法施工、增加臨時仰拱、超前錨桿、徑向錨桿、噴射砼、初支環向注漿加固方法，順利通過了滑坡地質段。保障了施工安全，質量滿足要求，確保了工期，達到了預期效果。

[1]田曉峰.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2009.