路橋隧道出口邊坡變形原因和治理設計與施工技術

摘要：簡述了某路橋隧道出口邊坡工程、地質情況和邊坡變形情況、分析了邊坡變形原因，確定了邊坡滑動面的位置并對其進行了穩定性計算。從設置抗滑樁、設置坡面框架和骨架、在錨索框架梁內設置噴錨網、在錨桿框架梁內設置噴錨網、設置路塹擋土墻和排水系統等方面，闡述了隧道邊坡治理的設計與施工技術。從在錨桿框架梁內設置噴錨網、在施工便道左側設置矩形側溝等方面，闡述了施工便道治理的設計與施工技術，取得了邊坡變形得到了成功抑制和保持穩定的治理效果。

關鍵詞：路橋隧道出口；邊坡變形；治理設計；施工技術；滑坡主軸

0" "引言

隨著中國高速公路的蓬勃發展，眾多道路工程項目投入建設。然而在規劃隧道位置時，經常面對復雜多變的地質條件，使得在隧道施工過程中地質災害的發生頻率不斷增加。尤其是位于隧道洞口邊仰坡的不良地質條件，高陡邊坡開挖后易發生溜坍、滑塌等地質災害，影響路橋建設與運營[1-2]。

隧道洞口邊坡的治理需根據其地質條件，優選經濟合理的支護方案。抗滑樁在邊坡治理中有著廣泛的應用，其抗滑能力較強，施工工藝簡單，受到眾多邊坡工程設計方案的青睞[3-4]。錨索（桿）框架梁在降低工程成本、促進邊坡生態綠化方面的作用尤為突出，廣泛應用于巖質邊坡中，已經成為一種常見而可行的解決方法之一[5-6]。

當邊坡設計需要在經濟與美觀之間取得平衡的治理效果時，經常會考慮采用錨索（桿）框架梁與雙排抗滑樁的綜合支護方案。本文以路橋隧道出口邊坡為研究對象，從邊坡巖體結構方面深入調查邊坡失穩原因，針對相應問題設計支護方案，以期為相關工程提供借鑒。

1" "工程概述

某路橋隧道出口呈平面扇形，自然坡度在20～40°之間。隧道出口前緣最寬處約為110m，總面積約為7020m2，邊坡厚度在6～16m之間變化。坡地表面存在一層覆蓋著碎石土和粉狀黏土的覆蓋層，其下方是三疊紀法郎組B段泥巖。該邊坡區域受附近斷裂帶和地層褶皺的影響，巖層中巖石的節理和裂隙顯著，巖石呈現高度破碎狀態，泥巖厚度在5～50m之間。

該邊坡區域的地質結構主要呈現出緯向和西北向構造格局，構造體系活躍程度較高。在隧道出口附近，觀察到存在斷層和背斜跡象。地表水主要來自季節性沖刷水以及偶爾出現的泉水，水源主要受到大氣降水的影響，因此在不同季節之間水量出現顯著變化，干季時水量相對較少，而雨季時水量則較為充沛。

2" "隧道出口邊坡變形情況及原因分析

2.1" "邊坡變形情況

2.1.1" "出現坍塌和較大裂縫

在隧道出口平行導坑左側，距離導坑口外側大約10m的施工便道邊坡發生了坍塌。為了應對該情況，采取了一系列的整治措施，包括截水排水和對邊坡進行掛網噴錨防護等措施。然而，盡管采取了上述施工措施，該邊坡仍然再次發生了坍塌。

此外，在距離平行導坑口69～75m的地方，有兩條較大的裂縫，其中一條裂縫長度約為63m，深度約為4.5m，進入風化層約3m，寬度在1～5cm之間，延伸方向為西至東，基本與平行導坑垂直。

2.1.2" "出現房屋結構裂縫

在距離隧道出口左側80m的位置，有的房屋出現了斜向開裂現象，這可能是由于這些房屋的基礎不均勻下沉所引發。沿著施工便道下方的排水溝也出現了兩條橫向裂縫，分析認為，其原因在于坡面上本來存在一層較厚的碎石土層，而后修建便道的廢渣被堆積在坡面上，造成便道局部表層土壤松散，從而導致松散土壤向排水溝內部滑坡和開裂。該隧道出口區域還能觀察到一些水平方向的微小裂縫，這可能由于地表濕潤程度的變化所導致。

2.1.3" "顯露邊坡滑坡跡象

在隧道出口上方顯露出邊坡滑動跡象，邊坡滑坡主軸斷面如圖1所示。由圖1可知，從隧道出口上方起，有一條較大的裂縫與裂縫1接近平行，該較大裂縫距離裂縫1約28m，長度約為30m，寬度在1～3cm之間。此外，在距離洞口上方約100m的位置，村莊里一些民房的墻體出現了開裂現象。

2.2" "邊坡變形原因分析

2.2.1" "邊坡巖體比較破碎

由于受到附近斷裂帶和地層褶皺的影響，該邊坡區域表面布滿了密集的巖石節理和裂隙，巖石本身比較破碎，使得風化帶的厚度相對較大。由于隧道出口的邊坡和施工便道的地勢較高，其高度在20～35m之間，導致了較大的懸崖面。在重力作用下，邊坡巖體的風化層不穩定，產生朝著懸崖面蠕滑變形的現象，最終導致滑坡事件的發生[7-8]。

2.2.2" "邊坡滑坡前發生蠕動

邊坡在發生滑坡之前，正在經歷蠕動階段，主要形變表現為邊坡表面的開裂及可明顯觀察到的形變，尚未出現連續滑動面，滑坡前緣的剪切位置尚不明確。根據實地勘察和分析，通常情況下，該類滑坡可能會朝著邊坡底部的挖掘部分發生剪切，同時牽引著位于其后方的土壤和風化層向下滑移，可能會對隧道及平行導坑工程造成不利影響。

3" "邊坡滑動面的位置確定及穩定性計算

3.1" "邊坡滑動面位置確定

采取了一系列監測及鉆孔窺視，對滑坡體上滑動速度最快的滑坡主軸及滑動面進行了分析。在滑坡體的后部，滑動面位于粉質黏土層中，而其他滑動面則位于巖體強烈風化層中。

3.2" "邊坡穩定性計算

根據充分的室內試驗數據，以《鐵路工程地質手冊》為指導進行了參數計算。隨后對隧道主體工程范圍內的邊坡及施工便道范圍內的典型斷面進行了穩定性分析，對邊坡斷面剩余推力進行了計算[9-10]。邊坡斷面剩余推力計算結果如表1所示。

4" "隧道邊坡及施工便道治理設計與施工技術

4.1" "隧道邊坡治理設計與施工技術

4.1.1" "邊坡滑坡主軸斷面治理設計方案

考慮到邊坡的變形和穩定性問題，結合所計算的邊坡剩余推力較大，設計并采取了多項綜合治理方案，具體方案包括設置抗滑樁、設置坡面框架和骨架、在錨索框架梁內設置噴錨網、在錨桿框架梁內設置噴錨網、設置路塹擋土墻和排水系統等。隧道出口邊坡滑坡主軸斷面治理設計示意如圖2所示。

4.1.2" "設置兩排抗滑樁

在隧道出口施工便道的上部以及平行導坑出口邊坡的變形區域，設置兩排抗滑樁：第一排樁編號從1～19號，共計19根，每根樁的橫截面寬度為2.0m、高度為3.0m。其中1～3號樁之間的間距為7m，6、7號樁之間的間距為10.5m，7、8號樁之間的間距為5.5m，其余樁之間的間距均為6.0m。1、2號樁的長度為25m，而3～19號樁的長度在14～19m之間變化。

在隧道出口上方，設置了第二排抗滑樁，總計15根，編號從20～34號。樁的橫截面尺寸包括寬度為1.75m、高度為2.25m，以及寬度為1.75m、高度為2.50m的兩種不同規格。樁之間的間距均為6m，而樁的長度在14.0～23.5m之間不等。每個樁的間隔內還設置了擋土板，其高度范圍為3～6m。

4.1.3" "坡面框架和骨架的設置

坡面框架和骨架應平整至與坡面上的水溝和管溝無縫連接，以確保坡面排水能夠順暢進行。骨架施工采用嵌槽方法，即在邊坡上事先開鑿槽口，然后將骨架嵌入坡面，同時按照設計要求建立有效的擋水邊緣，以確保坡面排水順暢。

4.1.4" "在錨索框架梁內設置噴錨網

隧道出口邊坡分為5個級別，經過修整后，坡面的坡度達到了1：1.25。在第3級邊坡段采用了在錨索框架梁內設置噴錨網護坡，長度為99.2m。錨索錨固滑動巖體，以防止破碎巖體的掉落。錨索之間的連接節點間隔為4.0m，采用C35鋼筋混凝土在現場進行模具搭建和澆筑。每根錨索由1個孔和4根束組成，錨索直徑為15.2mm，鉆孔直徑為115mm，傾斜角度為18度。每個錨索都包含了一個長度為10m的錨固段，以及一個長度為1.5m的張拉段。

4.1.5" "在錨桿框架梁內設置噴錨網

在邊坡上設置了6組測力裝置，每組測力計的測量范圍為1200kN。在施工之前進行了拉拔試驗，以驗證錨固段的設計參數是否符合要求。在第1級至第4級的邊坡區域內（第3級邊坡不包括在內），使用錨桿框架梁內設置噴錨網來進行坡面支護。噴錨網的節點間距設置為4m，錨桿長度為8m，傾斜角度為25o。

4.1.6" "設置路塹擋土墻和排水系統

在施工便道左側的坡腳，設置一座重力式路塹擋土墻，其總長度為37.0m。擋土墻的起點和終點高度均為4m。在第20、21號樁之間設置了一座重力式路塹擋土墻，其終點高度為3m。

在便道路塹邊坡上設置了包括吊溝在內的排水系統。吊溝的頂部與天溝相連，其底部與水管涵相連。每個樁的頂部均使用0.2m厚的C25混凝土進行封閉。在第1級、第2級、第3級和第4級邊坡的上部平臺上均設置截水溝。

在施工便道的左側坡腳位置，配置一個矩形截面的側溝。側溝的設計是為了將水排往遠離線路的方向，與現有的埋設管涵相連接，以確保良好的排水系統。

4.2" "施工便道治理設計與施工技術

4.2.1" "在錨桿框架梁內設置噴錨網

便道開挖后的路塹邊坡長度為155.6m，在該范圍內采用錨桿框架梁內噴錨網護坡方法。在路塹邊坡的頂部地表清理完成后，按照原始坡面的走向布置了錨桿框架梁內的噴錨網進行坡面保護，其節點間距為4m，錨桿長度為12m，斜度為25°。

4.2.2" "在施工便道左側設置矩形側溝

在施工便道的左側坡腳處設置了一個矩形側溝，其深度為0.6m，底部寬度為0.4m，壁高為0.2m。側溝與隧道主體工程區內的側溝和新添加的埋設管涵之間無縫連接，采用C25混凝土進行澆筑，且在遠離路線方向進行施工。

4.3" "邊坡治理效果

通過對邊坡失穩的細致分析及有效的支護方案，邊坡變形成功得到了抑制，在今后的施工中邊坡依然保持穩定。

5" "結束語

本文通過對隧道出口邊坡的地質條件和變形過程進行分析，確定邊坡變形主要是由斷層和背斜影響下巖體破碎、風化以及邊坡較高和陡峭所致。邊坡穩定性計算結果表明，邊坡存在一定的變形傾向，需要采取治理措施加以控制。為此提出了抗滑樁、削坡、錨索框架梁、錨桿框架梁、排水系統等治理設計與施工技術。設計方案與施工技術實施結果顯示，邊坡的變形得到了成功控制，本文所述隧道邊坡治理設計方案和施工技術可為類似工程參考和借鑒。

參考文獻

[1]" 邱恩喜，蘇謙，薛元，等.云桂高速鐵路六郎隧道出口邊坡穩定性分析及整治方案[J].鐵道建筑，2017，57（12）：64-66+70.

[2]" 賈躍軍，沈鹍，王東妍.鐵路隧道洞口高陡邊坡危巖落石危害分析及整治措施[J].中國鐵路，2023（9）：9-17.

[3]" 嚴彬華，王萬平，劉瑞輝，等.風積沙地層隧道洞口邊坡穩定性分析[J].公路，2022，67（5）：267-271.

[4]" 馮棟梁.西南艱險地區隧道洞口高邊坡危巖體整治施工技術[J].科技與創新，2022（3）：59-61+68.

[5]" 張安睿.高邊仰坡下方隧洞群開挖施工的安全性分析[J].安全與環境工程，2022，29（1）：68-76.

[6]" 李江，梁璽，吳銀亮.某隧道出口堆積體邊坡成因機理及綜合治理方案研究[J].路基工程，2021（4）：232-236.

[7]" 王振興.新建黃土隧道洞口邊坡穩定性分析[J].建筑技術開發，2021，48（6）：134-135.

[8]" 劉祖軍.鐵路路塹預應力錨索加固技術[J].山東工業技術，2014（10）：49+42.

[9]" 王彩榮.高路塹邊坡預應力錨索框架梁施工技術淺議[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2011（2）：217-218.

[10]"""" 楊文華.樁板墻在鎮鳳公路山體滑坡處治中的應用[J].廣東建材，2013，29（1）：65-67.