多種支護方式組合使用在隧道口滑坡治理中的應用

宋 濤

四川西南交大土木工程設計有限公司貴州分公司 貴州 貴陽 550000

前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對基礎設施建設的投入也越來越大。貴州省地處我國西南內(nèi)陸地區(qū)腹地，是西南地區(qū)交通樞紐，長江經(jīng)濟帶重要組成部分，因此基礎交通建設的重要性對于貴州不言而喻。而貴州以高原山地居多，道路建設過程中不可避免的會遇到邊坡治理問題，其中滑坡是邊坡工程中較常見的地質災害。

目前常見的幾種滑坡治理方式有：

1、抗滑樁

抗滑樁是穿過滑坡體并深入穩(wěn)定巖土體內(nèi)的樁柱，通過樁身將上部承受的下滑力傳遞給下部側向巖土體，依靠樁下部側阻力支擋滑體的滑動力，從而使滑坡體保持穩(wěn)定，適用于淺層和中厚層的滑坡。

2、預應力錨索

通過預應力的施加，增強滑帶的法向應力和減少滑體下滑力，有效地增強滑坡體的穩(wěn)定性。

3、格構錨固

利用漿切塊石、現(xiàn)澆鋼筋砼或預制預應力砼進行坡面防護，并利用錨桿或者錨索固定的一種滑坡綜合防護措施。

4、重力式擋墻

通過墻體自身重力來抵抗墻后土體土壓力，以保持滑坡體穩(wěn)定，通常適用于規(guī)模小、厚度薄的滑坡治理。

一、工程概況

1、項目背景

舊寨隧道位于開陽縣科技大道市政道路樁號K5+330～K6+0045段，分為左右兩幅。隧道埋深0m～108.5m，設計荷載：城—A級，單洞建筑界限凈寬14.75m，限界凈高5m，其中車行道寬度為11.75m，左右線車道中心線距離為32.88m。

隧道于2015年8 月1日施工，至2015年10月16日，發(fā)現(xiàn)距隧道洞口仰坡水平距離35m～40m處邊坡內(nèi)產(chǎn)生4條長約18m～26m的拉裂縫，拉裂縫從左幅右邊線至右幅延伸。

2、工程地質條件

場區(qū)屬低中山地貌區(qū)，地面起伏較大，屬風化殼緩丘。舊寨隧道進口附近整體邊坡坡度18°～22°。工程區(qū)屬揚子準地臺上揚子臺褶帶的中部黔中早拱斷褶束，舊寨隧洞進口段，無區(qū)域性斷裂。

揭露巖土層自上而下為：

①殘坡積層（Qedl）：黃褐色、灰綠色碎石土，局部為粘土夾碎石，厚度約6.0～9.6m，碎石母巖為全風化粉砂質粘土巖，泥質充填，松散～稍密；斜坡開裂區(qū)以下滑帶土為可塑狀，開裂區(qū)以上基覆分界面土體為硬塑狀。

②寒武系下統(tǒng)明心寺組第一段（∈1m1）：灰黑、灰綠、黃綠色薄至中厚層粉砂質粘土巖夾粉細砂巖，巖層產(chǎn)狀N5°～10°E，SE∠32°～44°。

3、水文地質

地下水類型主要為第四系覆蓋層孔隙水、基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于溝谷、低洼地勢的殘坡積黏土層中，靠大氣降雨補給。孔隙水對邊坡和滑坡影響較大?；鶐r裂隙水賦存于寒武系明心寺組第一段黏土質粉砂巖、粉細砂巖基巖裂隙中。受大氣降雨及第四系地層滯水入滲補給。鉆探揭露地下水埋深3～5m，隧道進口邊坡部位地下水位埋深較淺，水田區(qū)域地下水位較高，其他部位地下水位于基覆分界面附近。

二、滑坡基本特征及邊坡穩(wěn)定性分析

1、滑坡基本特征

隧道洞口仰坡出現(xiàn)滑坡跡象，YK5+380樁號附近地表土體發(fā)生開裂，產(chǎn)生4條拉裂縫，裂縫L1：位于梯田上，NE～SW向延伸，裂縫寬15cm～30cm，埋深約10cm，長約20m，裂縫沿陡坎邊緣開裂，陡坎內(nèi)被水浸泡，土體呈軟塑狀。裂縫L2：位于右幅隧道上方的階梯上，NE～SW向延伸，裂縫寬20cm～35cm，埋深約20cm，長約18.5m，裂縫沿梯田中部開裂，局部形成4～6cm錯臺，調(diào)查期間梯田內(nèi)無水。裂縫L3：位于右幅隧道上方，SE～NW向延伸，裂縫連續(xù)性稍差，裂縫寬20cm～30cm，埋深約20cm，長約18.0m，地形稍陡。裂縫L4：位于右幅隧道右側，近東西向延伸，裂縫寬20cm～40cm，埋深約25cm，長約26.0m，局部形成5～8cm錯臺。拉裂縫總體呈貫通狀態(tài)。滑坡體前緣橫寬120m，中、上部寬約90m，開裂最高處至隧道洞口長約60m。

2、滑坡成因分析

①舊寨隧道施工公路開挖在沿線形成了6.0m～9.7m的土質邊坡，邊坡較陡，斜坡前緣產(chǎn)生蠕變拉裂，形成拉裂縫。

②隧道施工期間降雨加劇，使土體內(nèi)水位升高，孔隙水壓力增大，抗滑力減小，相應下滑力增加，土體物理力學參數(shù)降低，加劇滑坡體變形。坡體前沿出現(xiàn)滲水、隧道管棚滲水等都說明滑坡體處于失穩(wěn)狀態(tài)。

3、邊坡穩(wěn)定性分析

在暴雨工況下，滑帶處土體物理力學參數(shù)較低，滑坡體安全系數(shù)為0.944～1.080，邊坡處于不穩(wěn)狀態(tài)，結合現(xiàn)在兩剖面上有拉裂縫，坡體前沿滲水、拉裂縫逐漸加寬及拉裂縫內(nèi)水泥漿又出現(xiàn)新的拉裂縫等現(xiàn)象都表明前沿滑坡處于蠕滑階段；坡體后緣未見明顯變形，安全系數(shù)大于1.3，上部邊坡整體穩(wěn)定。

三、邊坡支護設計

1、設計原則

根據(jù)勘察報告，邊坡安全等級二級，設計使用年限同隧道工程使用年限，即永久性工程。滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)執(zhí)行《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013），取Ks=1.30。

2、巖、土體物理力學參數(shù)

根據(jù)勘察報告提供建議物理力學指標，結合反算成果，滑坡區(qū)各巖土體物理力學參數(shù)如下：

表3 -1 滑坡區(qū)巖土體物理力學指標參數(shù)表

3、滑坡推力計算

按飽和工況考慮，安全系數(shù)Ks=1.30，首先計算隧道左右兩洞軸線位置推力，算得隧道右幅洞軸線縱剖面穩(wěn)定系數(shù)Fs=0.93，剩余下滑力E=1273.77kN/m3，寬度26m，推力合33118.0kN；隧道左幅洞軸線縱剖面穩(wěn)定系數(shù)Fs=1.52，剩余下滑力E=0kN/m3。

隧道軸線以外取隧道左側Z1-Z1’、中間Z2-Z2’及右側Z3-Z3’三個剖面計算剩余下滑力，結果分別為683.8 kN/m、743.5 kN/m、959.7 kN/m，平均為795.667 kN/m，涉及滑體寬度為64m， 推力合力50922.7kN?；驴偼屏?0922.7+33118.0=84040.7kN，滑面角度24°，滑坡總水平推力為76775.0kN。

4、設計方案

①方案比選

采用抗滑樁支護。受場地范圍影響，能布置的樁數(shù)有限，且隧道左右兩洞范圍內(nèi)無法布置抗滑樁，無法滿足消除滑坡推力的要求。

采用預應力錨索支護，同樣面臨隧道左右兩洞洞頂范圍內(nèi)土體無法布置錨孔，不能完全消除滑坡推力。

對于本滑坡體開裂深度較大下滑力較大，重力式擋墻不予考慮。

單一的支護方式無法滿足本工程治理要求，因此考慮采用多種方式組合使用。

②支護設計

首先在滑坡體前緣進行反壓以穩(wěn)定滑坡體，在滑坡體范圍外修筑截水溝。

于滑體范圍內(nèi)設預應力錨索4排×29列=116孔，采用5φ15.2鋼絞線，每孔設計軸力450kN；采用9根抗滑樁于滑坡前緣隧道洞口兩側支擋，抗滑樁尺寸2m×3m，樁間距5m，樁頂高度于隧道洞口頂部土體高度持平；隧道洞頂錨索支護區(qū)與樁支護區(qū)之間土體采用地表打入φ42鋼花管注漿進行加固，以提高該部分土體整體穩(wěn)定性，并能增加土體抗滑力，鋼花管間距1.5×1.5m，梅花形布置，隧道輪廓范圍，注漿深度至大管棚之上，以不防礙大管棚施工為原則，其他范圍注漿深度達路面設計標高以上2m。

滑坡后緣裂縫以上，設2排29列共58孔錨索支護后緣未滑動山體。

本段隧道為Ⅴ級圍巖，Ⅴb類襯砌設計，初支有大管棚、徑向錨桿、環(huán)形鋼拱架、縱向連接鋼筋、噴射混凝土等，二襯為含仰拱成環(huán)鋼筋混凝土襯砌，建成后，對滑體具有強大的阻滑力。

圖1 滑坡支護設計剖面圖

5、治理效果

本工程與2016年8月施工完畢，經(jīng)兩個水文年監(jiān)測，邊坡各項變形指標均滿足規(guī)范要求。目前兩側隧道已順利貫通。

四、結語

本文以開陽縣舊寨隧道進口滑坡治理設計為背景，介紹了采用抗滑樁+錨索格構梁+地表注漿組合方式在治理隧道進出口滑坡工程中的成功應用。當遇到復雜滑坡治理時，往往單一方式達不到治理效果，需要設計人員從多方面考慮，結合現(xiàn)場實際情況，采用多種方式合理的組合使用，以達到設計目的。

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