某隧道進口段滑坡支擋防護方案研究

陳 海 劉 歡 胡興堯 劉 品

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽 550081)

貴州省地理位置特殊，地形復雜，在公路修建過程中難免誘發滑坡等地質災害，給施工帶來麻煩并嚴重影響周邊人們的出行活動[1-2]，且在雨水的誘發下，滑坡的規模還會更大更嚴重[3]。為根治滑坡隱患，需結合定性分析進行定量計算并采取治理措施[4]。通常治理滑坡的方法包括設置截水溝，增設擋土墻，加設錨桿錨索，掛網噴射混凝土及設置抗滑樁等，以加強滑坡的整體穩定性[5-6]。同時，也可以采用2種或2種治理方案聯合使用，廖俊等[7]曾經研究格構錨索與排樁聯合使用的治理方案，并用于實際工程。本文結合小朋坡隧道進口段滑坡的實際情況，通過理論分析，對該滑坡段治理方案進行探討。

1 工程概況

本滑坡治理工程位于杭瑞高速公路貴州境內遵義至畢節段第19合同段小朋坡隧道進口段(YK1721+770-YK1721+950)。

小朋坡隧道為分幅隧道，左幅起訖樁號ZK1721+815-ZK1722+890，全長1 075 m，最大埋深90 m，進口設計高程1 662.57 m，出口設計高程1 682.61 m；右幅起訖樁號YK1721+810-YK1722+870，全長1 060 m，最大埋深80 m，進口設計高程1 662.57 m，出口設計高程1 682.61 m，滑坡平面位置見圖1。

圖1 滑坡平面位置圖

2 滑坡特征

1) 隧道洞口滑坡區位于大方縣鳳山鄉東南方向約4 km處，屬長江流域烏江水系，滑坡體右側沖溝內有流水，雨季大氣降水形成地表徑流，流量不大，區內水文地質條件簡單。場區屬中亞熱帶季風濕潤氣候，災害性天氣有凝凍、冰雹、倒春寒、伏旱等。年平均降雨量1 150.4 mm，年內分配不均，多集中于4-9月份；最大日降雨量149.4 mm。

2) 隧道位于黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造變形區，路線與苗寨向斜走向大角度相交，進口位于向斜南東翼，出口位于北西翼。苗寨向斜位于百納以西4 km，傾角10°～30°，軸向北段近南北向，南段30°，長度26 km。隧道進口段綜合產狀280°∠13°，出口段綜合產狀95°∠25°。根據GB18306-2015 《中國地震動參數區劃圖》及JTG B02-2013 《公路工程抗震規范》[8]，場區地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震動峰值加速度值為0.05g，場區地震基本烈度為6度。

3) 該滑坡后緣距開挖斷面YK1721+830處106 m，滑坡的最大寬度有145 m，裂縫基本閉合，滑坡后緣的張拉裂縫寬約20 cm，局部位置有30 cm的錯臺，根據現場的調查和前期的地勘資料判斷，該滑坡屬于牽引式的覆蓋層滑坡，主滑方向沿隧道縱向從隧道仰坡頂自上而下滑動，牽引左右兩側的坡體，產生拉伸裂縫，滑面位于土石分界線，滑體平均厚度約為11 m，滑坡體積約18萬m3，屬中型滑坡。

4) 滑坡段主要地層巖性為：①黏土，呈黃褐色，可塑，厚0～17 m；①1碎石土，呈黃色，碎石成分為砂巖，粒徑40～80 mm，含量大于50%，稍密、稍濕；②基巖，隧道區出露地層為三疊系下統夜郎組第一段粉砂質泥巖、二疊系上統長興大隆組灰巖、二疊系上統龍潭組煤系地層泥質粉砂巖、炭質泥巖及煤。

3 滑坡穩定性分析

結合小朋坡隧道的前期勘察資料和現場調繪情況綜合分析，該滑坡為覆蓋層滑坡，滑面位于土石分界線上，主滑方向沿隧道縱向從隧道仰坡至上而下滑動，牽引左右兩側的坡體，產生拉伸裂縫。選取隧道右側縱斷面作為參數反算典型斷面，由于該滑坡正處于等速滑動階段，取安全系數為0.97進行反算；左幅邊坡采用清方方案，但考慮到路塹開挖后形成臨空面，將產生新的潛在滑面。根據反算結果，并參考地質資料，推薦滑面及潛在滑面的物理參數見表1。考慮到路塹開挖后左右兩側坡體存在橫向滑移的趨勢，右側邊坡的巖土體與縱向反算斷面巖土體相近。

表1 滑面及潛在滑面物理參數

選取典型斷面YK1721+860見圖2。取安全系數K=1.3，按上述滑動面的力學參數，計算得選取該斷面路基右側擬設抗滑樁位置的剩余下滑推力為1 001 kN/m；同理計算得路基左側位置斷面ZK1721+880剩余下滑推力為385 kN/m。斷面YK1721+860及ZK1721+880斷面的剩余下滑力變化趨勢見圖3。

圖2 YK1721+860橫斷面(單位：m)

圖3 YK1721+860，ZK1721+880斷面塊體下滑力曲線圖

結果表明，斷面所處地段處于欠穩定狀態，需要進一步進行治理。

4 治理方案研究

根據滑坡的重要性及特點，結合現場踏勘地質調匯及地質鉆探資料，對滑坡提出不同的治理方案，并進行比選。

4.1 抗滑樁+擋墻+清方方案(方案一)

4.1.1路基部分主要治理措施

1) 右側邊坡YK1721+770-YK1721+822段設置6 m高上擋墻，擋墻上部留10 m平臺后按1∶1.5放坡。

2) 在YK1721+822-YK1721+872段設置抗滑樁，共9根，樁編號為A1～A9，樁間和樁前采用墻包樁，抗滑樁中心距路中線17.15 m，樁長18 m,樁間距6 m，截面尺寸2 m×3 m,與隧道部分的抗滑樁相接。抗滑樁頂以上留10 m平臺后按坡比1∶1.5放緩邊坡。

3) 左側邊坡ZK1721+790-YK1721+885設置6 m高擋墻，在擋墻后先設置2 m的平臺后再進行放坡，第二級邊坡坡比為1∶1.5，留10 m平臺后，最后一級邊坡按1∶2.5進行放緩。

4) 在邊坡外側5 m左右處設置截水溝，將邊坡外的地表水引至滑坡體外。各級邊坡按照坡比放坡后及時對坡面進行噴播植草防護。

4.1.2隧道部分主要治理措施

1) 綜合考慮清方方案及保證隧道洞口線形滿足規范要求，將原設計隧道洞口樁號向大里程方向后移5 m，即左幅隧道洞口樁號由原設計ZK1721+880調整為ZK1721+885，右幅隧道洞口樁號由YK1721+867調整為YK1721+872。

2) 調整隧道暗洞樁號，左幅隧道設置10 m明洞，暗洞樁號由原設計ZK1721+890調整為ZK1721+895，右幅隧道設置15 m明洞，暗洞樁號由原設計YK1721+877調整為YK1721+887。

3) 隧道邊仰坡采取清方方案，滑體清除后采用噴播草籽植草防護。

4) 隧道洞口左側設置4根抗滑樁，編號為B1～B4，樁號為ZK1721+889-ZK1721+904，樁間距5 m，截面尺寸2 m×3m，樁長16 m；隧道明洞的右側設置4根抗滑樁，樁編號為A10～A13，樁號為YK1721+876-YK1721+891，截面尺寸2 m×3 m，樁長18 m，樁間距5 m(中對中)，與洞外路基部分抗滑樁相接。

5) 隧道洞口左右兩側邊坡順接路基部分的邊坡，左側洞口抗滑樁以上邊坡坡比為1∶2.5，右側洞口抗滑樁以上邊坡坡比為1∶1.5，放緩邊坡后采用噴播草籽植草防護。

6) 隧道仰坡采用1∶1.25坡率由上向下逐級清方放緩仰坡，清方放緩后的仰坡采用噴播草籽植草防護。

7) 在洞口邊仰坡刷坡線以外5 m處設置截水溝，洞口截水溝與路基截水溝銜接，將邊仰坡以外的地表水截流并引至滑坡體外，設計平面見圖4。

圖4 設計平面圖

4.1.3抗滑樁及擋墻參數

選取右側典型斷面YK1721+860計算抗滑樁參數，要求抗滑樁嵌入中風化地層不少于5 m，采用K法進行計算，剩余下滑力按1 001 kN/m計算，計算結果見表2。

表2 抗滑樁計算結果

縱筋采用直徑為32 mm的HRB500鋼筋(橫截面面積為804.2 mm2)，計算得出面側配筋n1≥12 588/804.2≥15.65，取16根；背側縱筋n2≥43 391/804.2≥53.96，取54根，結合工程經驗，樁的有效嵌固深度為樁長的1/3～1/2較合適，上述樁長滿足要求。

本次采用抗滑擋墻墻高6 m，墻身及基礎采用C15片石混凝土，片石含量小于20%，片石強度不低于MU30；截水溝規模為0.3 m×0.3 m。

4.2 抗滑擋墻+清方方案(方案二)

路基左、右側采取設置抗滑擋墻與清方相結合的方案，根據方案一反算的參數，選取YK1721+860右側斷面進行計算，計算得清方后設置擋墻處的滑坡推力為310 kN/m；ZK1721+880路基左側的滑坡推力為285 kN/m ，具體方案簡要布置如下。

1) 隧道部分同方案一。

2) 右側抗滑擋墻高6 m，寬4.5 m，在抗滑擋墻后施作5 m的平臺后再按1∶3放緩邊坡。

3) 左側抗滑擋墻高6 m，寬4.5 m，在抗滑擋墻后施作5 m的平臺后再按1∶2放緩邊坡。清方典型斷面見圖5。

4) 路基放緩邊坡后采取灌木護坡。邊坡外無環形截水溝。

5) 該方案施工順序為，先自上而下放緩邊坡，待明洞與暗洞之間的抗滑樁施工完成后再進行隧道施工。

圖5 ZK1721+880左側典型橫斷面(單位：m)

4.3 方案比選

根據上述分析，方案一抗滑樁設置處剩余下滑力較方案二擋墻處下滑力大，結合地層條件，由于場區出露有粉砂質泥巖、炭質泥巖及煤等地層，土質比較軟弱，在雨水的浸泡下存在一定的流動性。

方案一，在主要滑動位置處設置了抗滑樁，并且采用墻包樁的形式，避免了樁與樁之間存在支擋薄弱帶，包裹了兩樁之間的土地，有效防止土體在水的作用下的潛蝕，消除了對路基造成的威脅，并且該抗滑樁方案能夠有效減少開挖量，節省土地資源，安全性更高。但是此方案對于施工工藝要求較高，造價較高。

方案二，全段落采用抗滑擋墻，由于該工程巖性特點，可能會在地下水的作用下發生潛蝕，因此存在“不耐久”的隱患，該方案在抗滑擋墻基礎施工時容易產生新的滑裂面，存在著安全隱患，所以對于施工工藝要求較高，且開挖土石方量大，浪費土地。

經分析對比，考慮滑坡治理的“永久性”原則，保證路基的穩定性，并且有效減少土體的開挖，滑坡主要采取方案一，即清方和抗滑樁支擋加擋墻相結合的綜合治理方案，并且增設排水設施和進行坡面防護。

5 結語

1) 滑坡是公路建設過程中的災害之一，及時有效地對潛在滑坡處理對于保證施工安全及減少財產損失極其關鍵。在公路建設施工過程中應該采取動態監控，及時發現潛在危害并及時處理。

2) 通過對小朋坡隧道進口段滑坡進行分析，發現該段為覆蓋層滑坡，滑面位于土石分界線上，主滑方向沿隧道縱向從隧道仰坡自上而下滑動，牽引左右兩側的坡體，產生拉伸裂縫，需要及時處理。

3) 在滑坡治理方案的設計過程中，需要結合滑坡地層的特點，考慮治理過后的“耐久性”，在方案合理的同時，還需考慮節約土地資源。結合該工程的特點，主要采取清方和抗滑樁支擋相結合的綜合治理方案，并且在適當位置設置截水溝。

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