公路隧道洞口滑坡穩定性分析與治理方案研究

吳二林 陳壽堂

(1.中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056; 2.長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

公路隧道受路線整體線型的控制與制約，往往有很多隧道洞口處于滑坡影響范圍內，而隧道洞口段多為淺埋段，圍巖級別低，覆蓋層較薄，工程地質條件較差，隧道洞口的地質條件及邊坡穩定性對隧道施工與運行造成不利影響，因此，合理有效治理隧道洞口影響范圍內的滑坡，在設計與施工中就顯得尤為重要。本文結合某公路隧道洞口出現滑坡險情的緊急情況，對其進行穩定性分析，并綜合考慮滑坡形態及施工進度的要求，提出經濟合理的洞口滑坡治理方案，有效保證隧道施工與運行的安全。

1 工程概況

本公路隧道采用城市主干路標準設計，設計速度40 km/h，雙向四車道，全長1 990 m，其洞口位于主滑體的左側邊緣處。滑坡位于長江南岸的斜坡地帶，整體呈橫長形，分布面積27.2×104m2，厚度6 m～25 m，方量約520×104m3。2014年8月31日晚上，云陽縣鏡內遭遇了百年不遇的特大暴雨災害，滑坡主滑方向113°，于9月1日下午發生滑動。

由于滑坡局部已滑動，危及到隧道洞口的施工安全，險情發生后，為避免更大的損失，相關單位及時組織撤離所有的現場施工人員。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

勘察區地勢總體北西高、南東低。滑坡位于長江左岸的斜坡上，斜坡坡度為15°～38°，地面高程約198 m～296 m。滑坡于2014年9月1日下午發生滑動，伴隨大量變形跡象，導致滑體地形與原始地形有所差異。

2.2 地層巖性

滑坡體斜坡表面出露為第四系全新統滑坡堆積物、崩坡積物、殘坡積物等。滑坡堆積層：物質成分主要為粉質粘土夾碎塊石組成，前緣結構相對較松散；崩坡積層：主要為褐黃色粉質粘土夾長石泥質灰巖塊石；殘坡積層：主要由粉質粘土夾碎、塊石組成，結構中密。基巖為侏羅系中統沙溪廟組，巖性主要為泥巖及砂巖。

2.3 地質構造與地震

滑坡區斷裂不發育，地層產狀較平緩且穩定，區內未見斷層通過。場區地震動峰值加速度為0.05g，相應的地震基本烈度為6度。

3 滑坡特征

3.1 滑坡形成

滑體上部粉質粘土夾碎塊石為弱透水層，滑帶土遇水軟化，抗剪強度降低，導致滑體滑動。修建隧道時，境內于2014年9月1日遭遇了百年不遇的特大暴雨災害，滑坡前緣變形逐級向外擴展，形成漸進牽引式滑坡。

3.2 滑體特征

滑體物質組成為松散崩滑體，主要為粉質粘土夾碎塊石。粉質粘土可塑～硬塑狀，碎石母巖主要為褐紅色中風化泥巖及中、強風化砂巖，碎石主要分布于滑體底部。滑坡體中前部厚度相對較薄，后緣厚度較大，剖面上近似“襪”形。

3.3 滑床特征

勘探揭示滑面較清晰，剪切面局部見擦痕，部分見階步，平面上滑面在擦痕橫方向輕微起伏。滑面擦痕結合滑坡形態特征宏觀分析，主滑方向約113°。

4 滑坡穩定性分析與評價

4.1 滑坡變形

據現場勘察，目前變形主要表現為前緣局部滑動、中后部地表張性裂縫及房屋變形倒塌，通過對滑坡體上出現的多處變形破壞跡象(包括后緣地面下挫、地裂、中后部房屋地裂及隧道洞口塌陷等)進行總體上宏觀判斷，可以得出滑坡體整體處于基本穩定～欠穩定狀態，前緣局部處于不穩定狀態的結論。

4.2 滑坡穩定性計算

1)計算參數及工況。

基本組合工況：工況Ⅰ：自重+天然狀態；工況Ⅱ：自重+暴雨；滑體穩定性計算參數值見表1。

表1 滑體穩定性計算參數取值表

2)計算結果。

選取滑坡兩個典型剖面，采用傳遞系數法進行穩定性計算，結果見表2。

表2 滑體穩定性計算成果表

4.3 滑坡穩定性評價

根據滑坡穩定性計算成果，同時結合勘察現場發現的滑坡體已有變形跡象，可知：滑坡體在天然狀況處于基本穩定～欠穩定狀態，飽和狀況處于不穩定狀態。

目前，滑坡體變形已導致隧道洞口塌陷，施工暫停，該隧道作為市重點項目，對新縣城的建設具有非常積極的意義。因此，為盡快恢復隧道的施工，須對隧道洞口受滑坡影響范圍內的滑坡體進行治理。

5 滑坡治理方案研究

5.1 治理方案比選

滑坡治理主要措施有：清除滑坡體、地表排水、削方減載、回填反壓、支擋工程等。不同治理措施的選擇與具體滑坡特性密切相關，取得的工程效果和經濟效益也各不相同。

1)削方減載和回填反壓。

在下滑段減重，降低下滑力，阻滑段回填反壓，增加抗滑力，從而起到滑坡治理的作用，治理措施簡單有效。

2)支擋工程。

支擋工程種類較多，常用的主要有擋土墻、抗滑樁等。抗滑擋土墻一般采用重力式，設置于滑體的前緣；抗滑樁具備適用性強、對滑坡穩定和地質環境干擾小、可同時多樁施工、挖孔樁起到補充地質勘探等優點。

3)地表排水。

地下水的危害主要表現在增大巖土體重度、加大下滑力，軟化降低滑帶土的抗剪強度，增大地下水的動水壓力，加大浮托力等。由于地表排水只能改善滑坡運行環境，其效果難以量化反映，因此，地表排水措施只能作為一種輔助措施或安全儲備來考慮，必須結合其他工程措施綜合進行。

根據本項目的特點及工期安排，由于抗滑樁施工工期較長，難度較大，工程投資高，隧道恢復施工的工期不能保障；如果采用削方減載的方案，不僅能保障工期，且由于清除了隧道受影響段后側的滑坡體，便于隧道的恢復施工。同時，滑坡體總體中前部厚度相對較薄，后緣厚度較大，為牽引式滑坡，滑坡前緣具備削方減載的條件，因此，本次對該滑坡體主要采用削方減載，同時輔以截排水的治理方案。

5.2 治理方案具體布置

本工程削方減載分為兩部分，首先對位于滑坡體后緣的滑體進行削方，再對隧道進洞口上方的覆蓋層進行清除，見圖1。

1)滑坡體后緣削方減載。

為了減少滑坡體的下滑力，對位于滑坡體后緣的滑坡體進行削方減載處理，削方高度為10 m～15 m，平臺按外傾0.5%坡率考慮自然排水。

2)隧道洞口削方減載。

滑坡體中后緣為一較緩的天然平臺，故沿隧道線路方向選擇在距離隧道洞口約150 m范圍內進行削方減載處理，同時，隧道兩側沿隧道外輪廓線外側15 m(約1倍洞徑)處進行削方，邊坡開挖平均寬度約70 m，開挖坡比為1∶2.5，坡面采用植草護坡，坡腳設置4 m高的M10漿砌片石擋墻。

5.3 治理后滑坡穩定性計算

采用同樣的方法及工況對經削方減載治理后的剩余滑坡體進行穩定性計算，結果見表3。

表3 治理后滑坡體穩定計算成果表

從表3可以看出，治理后滑坡穩定系數能滿足要求，說明治理方案是合理有效的，能保證隧道施工及運行安全。

6 結語

通過對某公路隧道洞口滑坡的滑坡特征及穩定性計算分析，并采用削方減載的治理方案，主要結論如下：

1)對于洞口位于滑坡影響范圍內的隧道施工，應加強滑體進行變形觀測，控制施工風險，確保工程順利實施。

2)隧道洞口影響范圍內的滑坡治理，應綜合考慮滑坡形態及施工進度等因素，使得治理方案合理有效。

3)削方減載可以有效治理隧道洞口影響范圍內的滑坡，可為后續類似滑坡治理工程的設計與施工提供參考。

[1] DB 505029—2004,地質災害防治工程設計規范[S].

[2] 三峽庫區地質災害防治工作指揮部．三峽庫區地質災害防治工程設計技術要求[M].北京：中國地質大學出版社，2004.