隧道洞口坡面滑坡治理措施研究

徐麗

（中鐵十四局集團海外工程分公司，山東 濟南 250000）

陽（陽平關(guān)）安（安康）鐵路是陜南重要鐵路干線，西起寶成線，東至安康樞紐，連通西康、襄渝鐵路。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，既有鐵路客貨運能力已達到飽和，不能滿足客貨運發(fā)展需求，成為制約區(qū)域及沿海經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸所在，需增建二線滿足輸運能力。

增建陽安鐵路地處秦嶺山脈以南，線路多以隧道為主，新茶鎮(zhèn)隧道為其中一條隧道。新茶鎮(zhèn)隧道位于西鄉(xiāng)縣附近大巴山地區(qū)，平均海拔400～800m，洞身地表起伏大。

1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征

1.1 工程地質(zhì)構(gòu)造及特征

新茶鎮(zhèn)隧道進口坡面位于巴山弧形構(gòu)造帶與秦嶺復合造山帶銜接部位。區(qū)內(nèi)北部跨及南秦嶺活動帶，恰處秦嶺峰腰構(gòu)造的南端，由于加里東期構(gòu)造隆升，加里東期—海西期伸展—拉張構(gòu)造，印支期褶皺造山及印支—燕山期收縮—推覆逆沖等地質(zhì)構(gòu)造作用的影響，其內(nèi)部組成與構(gòu)造變形十分復雜。

隧道進口斜坡陡立，地表自然坡度40～60°，坡面巖體破碎，風化層厚8～15m。地表表層覆蓋膨脹土，厚度1～3m。洞口斜坡上部巖體松動，存在垮塌、變形失穩(wěn)隱患。

隧道進口北側(cè)約20m為巖堆，巖堆長50m，寬25m，厚3～6m。巖堆物質(zhì)主要為角礫土，坡面植被不發(fā)育，坡面巖堆已發(fā)生溜坍，形成圈椅狀，溜坍前緣已被清理辟為耕地。坡面附近發(fā)育有區(qū)域斷裂F6及其支斷裂F6-1，破碎帶寬度及破碎帶物質(zhì)變化較大，斷帶內(nèi)物質(zhì)主要為碎裂巖，局部為斷層泥礫，不均勻含水。晉寧期輝長巖受構(gòu)造影響，巖體局部發(fā)生淺變質(zhì)蝕變，節(jié)理發(fā)育，巖體破碎-極破碎。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及新茶鎮(zhèn)隧道進口坡面既有鉆探揭示，地層主要為第四系全新統(tǒng)膨脹土、粗圓礫土、輝長巖和崩積細角礫土、粗角礫土。

粗角礫土（Q4col6）：灰黃色，位于進口左側(cè)巖堆，一般厚度約1～2m，角礫成分以全風化、強風化輝長巖為主，含少量黏性土，土質(zhì)不均，潮濕，稍密，Ⅲ級硬土。

細角礫土（Q4sl6）：灰黃色，位于進口右側(cè)溜坍體，一般厚度約5～6m，角礫成分以全風化、強風化輝長巖為主，含黏性土，土質(zhì)不均，潮濕，稍密，Ⅱ級普通土。

膨脹土（Q4pl9）：灰褐色，厚1～4m。成份主要為粉質(zhì)黏土，土質(zhì)較均。硬塑為主，Ⅱ級普通土，σo=120kPa。

粗圓礫土（Q4pl6）：雜色，礫石成份以輝長巖為主，圓棱狀-渾圓狀，粒徑組成：Φ=2～20mm約占10%，Φ=2～20mm約占50%，Φ＞60mm約占25%，余為雜砂及黏土充填，潮濕－飽和，稍密，Ⅲ級硬土，σ0＝400kPa。

輝長巖（υ2）：青灰、淺灰色，受構(gòu)造影響嚴重，巖體破碎－極破碎，呈碎石、角礫結(jié)構(gòu)，全-強風化，Ⅳ級軟石，σo=500kPa。

1.2 水文地質(zhì)特征

地表水主要為洞身沖溝季節(jié)性流水，水量較少，主要受大氣降水補給。隧道地下水主要為基巖裂隙水及構(gòu)造裂隙水，受大氣降雨及地表水補給。基巖裂隙水主要賦存于節(jié)理、裂隙中。構(gòu)造裂隙水主要為區(qū)域斷層F6破碎帶內(nèi)，且地表沖溝發(fā)育，常年流水。

2 滑坡情況

2.1 原設(shè)計情況

隧道洞口邊坡臨時防護采用網(wǎng)噴混凝土防護，Φ8鋼筋網(wǎng)，間距25cm*25cm，Φ22砂漿錨桿長3.0m，間距1.5m*1.5m，梅花形布置，C25噴射混凝土厚度10cm。永久防護采用M10漿砌片石防護。為防止落石影響，洞頂鋪面鋪設(shè)SNS主動網(wǎng)防護。洞門采用柱式洞門。為確保進洞安全，在進洞施工前，在拱部開挖輪廓線外設(shè)一環(huán)Φ89長管棚，環(huán)向間距50cm，長度30m，鋼管內(nèi)設(shè)鋼筋籠并采用砂漿填充；管棚間設(shè)Φ42超前小導管預注水泥漿加固地層，小導管環(huán)向間距50cm，長度3.5m。

2.2 第一次滑坡情況

隧道進口的便道修筑及邊坡坡面清理期間邊坡發(fā)生變形并出現(xiàn)溜坍現(xiàn)象、坡頂?shù)孛嬗虚_裂，進洞20m后，隧道洞口仰坡出現(xiàn)縱向不連續(xù)裂紋，邊墻存在擠壓、鼓包現(xiàn)象（如圖1）。為確保現(xiàn)場施工及后期鐵路運營安全，對新茶鎮(zhèn)隧道進口洞口增設(shè)臨時、永久防護措施：

臨時防護：從洞口向洞內(nèi)在中導鋼架拱腳向上1m位置處橫向加固6道Ф140無縫鋼管，作為洞口處初支橫向支撐，間距0.6m，橫向采用Ф22鋼筋連接。在下導拱腳向上60cm處、向上3m位置、采用潛孔鉆鉆孔，設(shè)Ф89無縫鋼管注漿加固地層。縱向采用I16工字鋼兩道和Ф89鋼管焊接良好，并噴C25混凝土。永久防護：洞口兩側(cè)各設(shè)置4根抗滑樁，樁長24m，樁間距6.0m；樁頂以上20m范圍的邊坡設(shè)置錨索框架梁護坡防護；樁頂20m以上至山體裂縫范圍設(shè)置十字頭錨索進行加固處理；對位于隧道仰坡沿裂縫中線灌注水泥砂漿，裂縫表層采用0.5m寬的5%水泥改良土填覆蓋，裂縫處理長度為裂縫范圍縱向各延長5m；進口結(jié)合地形設(shè)置了明洞11m；隧道洞門頂部仰坡以外設(shè)置一道被動防護網(wǎng)，被動防護網(wǎng)采用高度H=5m的RXI-100型攔石網(wǎng)，長40m，整治完成后如圖2。

圖1 隧道進口洞口邊坡鼓包

圖2 隧道進口洞口邊坡整治圖

2.3 第二次滑坡情況

隧道進口施工期間，因現(xiàn)場施工需求，對隧道洞口右側(cè)坡面進行切坡，形成臨空地形，切坡坡面采用噴射素混凝土防護，隧道施工完成后未對原地形恢復。長期因雨水下滲后，坡面溜塌較為嚴重，溜塌量約10000m3，滑向270°。溜坍體位于新茶鎮(zhèn)隧道進口右側(cè)約25～97m處，溜坍體前緣南北長約72m,東西寬約85m，沿施工便道展布溜坍體厚度約5～6m，溜坍體物質(zhì)為細角礫土。邊坡上方后緣出現(xiàn)較大的錯臺，錯臺高度2m；出現(xiàn)3條裂縫，裂縫寬度3～10cm，斷續(xù)出現(xiàn)。邊緣距離既有坡面格梁較近，隨著降雨下滲影響，有進一步滑塌的可能性較大，延伸擴大后對新茶鎮(zhèn)隧道進口仰坡右側(cè)防護工程造成一定的安全風險。隧道洞口右側(cè)坡面滑塌如圖3。

圖3 隧道洞口右側(cè)坡面滑塌

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，新茶鎮(zhèn)隧道進口右側(cè)坡面穩(wěn)定性差，目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨不斷影響下，地表水會持續(xù)下滲，坡面抗剪強度會降低，邊坡的失穩(wěn)坍塌范圍易擴大。

為確保既有仰坡防護安全，及鐵路運營安全，于隧道進口右側(cè)下側(cè)設(shè)置23根圓型抗滑樁，樁直徑1.5m，樁間距3.0m，樁長16m，懸臂端長8m，樁樁頂設(shè)冠梁0.8（高）×1.75（寬）m，樁間設(shè)面板厚0.25m。右側(cè)上側(cè)設(shè)置10根方型抗滑樁，抗滑樁尺寸1.5*2.0m，樁中心間距6.0m，樁長20m，懸臂端長10m。

下部樁頂以上邊坡采用錨索框架梁防護，框架梁采用C35混凝土現(xiàn)場立模施工，框架梁間距3.0m，截面尺寸采用0.4m×0.4m，底設(shè)置0.1m厚C25混凝土墊層，框架梁嵌入坡面0.2m，外露0.2m，沿縱向每隔15.00m設(shè)一道伸縮縫，縫寬0.02m，縫內(nèi)用瀝青麻筋全斷面填塞。框架內(nèi)鋪設(shè)空心磚防護，培種植土厚度0.2m。框架梁頂及底部設(shè)置護腳及封頂，寬度及斜長均為1.0m，厚度均為0.5m，采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑。錨索采用4根Φ15.2mm高強度、低松馳鋼絞線制作，錨具采用OVMD-4型,錨孔直徑0.15m，錨索與水平面傾角為20°（向下）。錨索錨固段長5m，自由段長8～10m。錨索框架梁周邊設(shè)置截排水溝，水溝與既有水溝須順接。

對左右側(cè)坡面沿裂縫中線灌注水泥砂漿，裂縫表層采用0.5m寬厚0.3m的5%水泥改良土填覆蓋,裂縫處理長度為裂縫范圍縱向各延長5m。

為降低施工風險，右側(cè)下部圓樁采用鉆孔施工，其余樁井施工采用挖孔，樁在開挖過程中，樁井基坑采用C25鋼筋混凝土護壁，厚度0.2m，地面以上0.5m范圍設(shè)1m高鎖口。

3 滑坡原因分析

滑坡體物質(zhì)主要為坡面輝長巖風化層，順坡面呈溜坍狀，結(jié)合隧道進口勘察結(jié)論，為風化層失穩(wěn)滑（溜）坍。其原因有斜坡體內(nèi)在原因及外部因素相互疊加作用而產(chǎn)生。

（1）本段邊坡位于區(qū)域大斷裂F6及其分支斷裂F6-1的三角地帶，受構(gòu)造影響非常嚴重，巖體普遍碎裂化、片理化，風化破碎帶深厚，卸荷裂隙發(fā)育，坡面穩(wěn)定性較差。

（2）施工切坡導致邊坡臨空面增大，破壞了自然邊坡原有的平衡狀態(tài)，受陜南地區(qū)多期次和高強度連續(xù)降雨影響疊加，雨水不斷持續(xù)下滲，土體飽和含水，坡面抗剪強度降低，邊坡孔隙水壓力增大，惡化邊坡穩(wěn)定性，導致風化層失穩(wěn)坍塌。

4 結(jié)語

（1）隧道進洞前做好排水措施，防止地表水下滲，土體水分飽和，抗剪力下降，造成坡面溜塌。

（2）施工期間盡量不對既有山體坡腳進行切坡，必須切坡時，需做好永久防護處理。

（3）山體滑坡為一個漸進過程，施工前對山體做好監(jiān)控量測工作，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)分析山體穩(wěn)定性。