某公路隧道出口滑坡病害分析及处治措施研究

某公路隧道出口滑坡病害分析及处治措施研究

作者：宋锋博

来源：《科学与财富》2011年第11期

[摘 要] 本文以某公路隧道出口滑坡的工程实践为依据，分析滑坡形成的机制，对滑坡进行稳定性评价；通过综合考虑多种因素拟定两种治理方案，并就合理性和经济性进行比较，选择第一种方案作为最终治理方案，说明了滑坡治理工程中多方案比较的重要性，并可节约工程投资。

[关键词] 滑坡 病害分析 治理 方案比选 0、引言

某公路隧道在开挖出洞洞口时，洞口仰坡出现拉裂变形，随后裂缝迅速发展，坡体变形加速，出口段仰坡发生滑塌，针对滑坡的变形特征、滑坡性质、地质条件、作用机理，边坡开挖影响坡体稳定的敏感因素及所保护的对象等进行综合分析，评价滑坡目前的稳定状态和工程活动影响下的发展趋势；选用安全、技术可行、经济合理的方案对滑坡病害进行治理。 1、滑坡工程地质特征 1.1地形地貌

研究区处于四川盆地东部边缘，大巴山前缘，鄂西山地的接壤地带。以构造溶蚀、溶蚀剥蚀低中山地貌为主，该段地形起伏较大，覆盖层较薄，褶皱构造较发育，主要由三叠系嘉陵江组的灰岩、白云质灰岩、泥灰岩夹泥岩组成，纵、横向沟谷发育，多形成峡谷，峡谷两岸岩溶较发育。 1.2地层岩性

据钻孔揭示和工程地质测绘，滑坡区出露地层主要为第四系人工填土（Q4me）、崩坡积（Q4c+dl）、滑坡堆积物（Q4del），侏罗系中统下沙溪庙组、下统新田沟组、自流井群砂岩、泥质粉砂岩及三叠系上统须家河组砂岩、泥岩夹炭质泥岩、煤线地层。 1.3地质构造与地震

研究区处于新华夏系第三沉降带四川盆地东端，地处川东坳褶带﹑大巴山南缘弧形褶皱带及鄂湘黔隆褶带接合部。地质构造以褶皱为主，断裂欠发育。只在各褶曲轴部附近偶有伴随次一级走向断裂，大约以齐曜山基底断裂为界，北部地区属大巴山弧形构造带，褶曲轴受川东褶

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皱及南大巴山弧形构造综合作用，轴向从北西—南东向渐变为北东偏东，甚至呈东西向展布。南部地区褶曲轴向为北，区内未发现大的断裂通过。

根据《中国地震参数区划图》（GB18306-2001）表明，研究区动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度值小于Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.35s。 1.4水文地质条件

研究区地下水类型主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水。 （1）松散岩类孔隙水

主要分布于山区沟谷两岸斜坡地带，含水层岩性为残坡积、滑坡堆积碎石土，厚度较小，蕴含水层很薄，分布局限，补给源不足，因此，水量贫乏。 （2）基岩裂隙水

区内基岩节理裂隙发育，地下水接受降水补给、运移条件极好，储集条件极差，因此，地下水贫乏。

（3）碳酸盐岩岩溶水

区内垂向节理发育，利于岩溶地下水的形成和运移，岩溶地下水往往具有多层性特点。 1.5滑坡形态特征

据调查，该区发育有一特大型古滑坡，由于隧道从该古滑坡后部通过，隧道建设对古滑坡扰动很小，不会对古滑坡整体稳定性产生影响，本文对此不做讨论。研究滑坡位于隧道出口段，该滑坡主滑方向344°左右，与新建隧道走向基本平行。滑坡滑体地表地形平缓，坡度约12°，约长400m，宽200m，平均厚度约33m，体积约260×104m3，属特大型老滑坡。 2滑坡的形成机制分析及稳定性评价 2.1滑坡的形成机制分析[1,2]

（1）首先，隧址区滑坡发育在区内特大型古滑坡的中后部，滑体物质松散，为滑坡的形成提供了物质条件；

（2）其次，由于区内雨量充沛，尤其夏季，暴雨较多，大量雨水顺坡面入渗，增加滑体重度，形成软弱面，加之滑体上地势低缓，长期以来村民将地表改造成水田，大量地表水的入渗亦导致滑坡进一步发展，不断降低边坡稳定性；

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（3）另外，隧道修建时，洞口边坡开挖导致滑坡前缘失去有效支撑，导致洞口仰坡以上约25米范围内出现约长70m，宽8cm的拉裂缝，随后裂缝迅速发展，坡体变形加速，出口段仰坡发生滑塌。

2.2滑坡的稳定性评价 2.2.1定性评价

由于滑坡体地表为水田，物质松散，在灌溉用水和雨季强降雨的作用下，表层时有局部垮塌产生。另外，人类工程活动也会对滑坡稳定性产生不利影响，隧道洞口开挖致使滑坡前缘失去有效支撑，造成洞口仰坡发生滑塌。 2.2.2定量计算

考虑到古滑坡目前整体稳定，本次不对该古滑坡进行评价，仅在王家坪隧道左右线之间布设一条纵向断面1-1，对隧道建设造成影响的次生滑坡进行稳定性评价工作。

选取剖面1-1’进行计算，结合实际情况，分别选定下面两种工况，选用不平衡推力传递法进行稳定性验算：

正常工况：天然状态下；

非正常工况：饱水状态下（持续强降雨）。

经计算，天然工况下滑坡整体稳定性为1.14，暴雨工况下滑坡整体稳定性为1.13，均处于基本稳定状态。

隧道开挖后滑坡稳定性评价：

经计算，天然工况下滑坡整体稳定性为1.09，暴雨工况下滑坡整体稳定性为1.08，未达到工程设防安全标准，必须设置支挡工程。 2.2.3隧道洞口仰坡稳定性评价：

王家坪隧道出口段洞口边坡开挖时，由于滑坡前缘失去有效支撑，出口段仰坡发生小型滑坡，经计算，其稳定性为k=0.97，符合现场洞口无法成形的实际情况。

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3、滑坡治理方案及方案比选[3,4] 3.1滑坡治理方案

根据其工程地质条件、滑坡形成原因和稳定性分析结论，结合现场实际情况和工程实施的可行性，采用隧道洞外和洞内结合的方案对该处滑坡进行治理。 3.1.1洞外治理方案

方案一：锚索抗滑桩+压力注浆

保证隧道进洞安全和后期整体稳定性，首先确保滑坡的整体稳定性，在洞口仰坡以上约25米范围内的拉张裂缝下方（即钻孔HBZK1处）沿垂直隧道走向方向设置锚索抗滑桩对该滑坡进行支挡。锚索抗滑桩桩身截面为2.2m×3.4m，单根桩长40m，桩中距6m，在桩头设置3排共6孔预应力锚索，第一排锚索倾角35°，单根长度55m，下面两排锚索倾角40°，单根长度40m。共设置锚索抗滑桩14根。

该处隧道围岩为松散土体，在开挖的影响下，易发生滑塌，影响隧道进洞安全，为提高隧道开挖时的安全度，对隧道及其外轮廓线左右10m范围内的土体采用垂直钻孔高压注浆，使组成滑体的松散土体胶结，提高围岩强度，以期在正常施工条件下，隧道施工不产生塌方和大的变形。注浆针对隧道及其外轮廓线左右10m范围内的土体，注浆孔直径为110mm，孔间距为2.0m，呈梅花形布置，注浆材料为水泥浆液，浆液水灰比为（0.4~1）：1，注浆采用压力注浆，压力值为0.5~1Mpa。在边坡平台设置平台排水沟，同时根据实际情况设置临时排水措施。根据开挖揭示的土体情况对临时边坡采用挂网喷锚等进行临时加固。 方案二：锚索抗滑桩+明挖进洞

在洞口仰坡以上约25米范围内的拉张裂缝下方（即钻孔HBZK1处）沿垂直隧道走向方向设置锚索抗滑桩对该滑坡进行支挡。锚索抗滑桩桩身截面为2.2m×3.4m，单根桩长40m，桩中距6m，在桩头设置4排共8孔预应力锚索，第一排锚索倾角35°，单根长度55m，下面三排锚索倾角40°，单根长度40m。共设置锚索抗滑桩17根。

待锚索抗滑桩施工完毕后，挖除洞口段隧道范围内松散土体。隧道出口段隧道采用明洞施工。在隧道外轮廓线外隧道拱脚处（即隧道明洞两侧边坡坡脚处）设置纵向排水盲沟以疏导隧道附近范围内的地下水，并将纵向排水盲沟与路基排水工程联接。在隧道明洞两侧边坡二级平台上设置微型桩进行临时加固。根据开挖揭示的土体情况可对其他临时边坡采用挂网喷锚等进行临时加固。微型桩按照梅花形布置，平行路线方向间距2.0m，垂直路线方向间距1.7m，桩径130mm，单根长度18m。 >

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图2.方案二平面图 3.1.2洞内治理方案

在洞外治理施工完毕并达到设计要求以后方可进行隧道暗洞施工，隧道暗洞施工时，对滑坡体范围内原设计Ⅴ级围岩衬砌段上台阶增加临时仰拱支护，以便上台阶开挖后初期支护尽快封闭成环，确保安全。Ⅴ级围岩深埋衬砌段临时仰拱采用I16工字钢，间距75cm,喷C25早强混凝土18cm。临时仰拱应与主洞型钢拱架焊接牢靠，待下半断面初期支护施工完毕并达到二衬施作要求时方可拆除。 3.2滑坡的治理方案比选

（1）方案一：锚索抗滑桩+压力注浆

优点：在滑坡阻滑段挖除松散土体后反压回填，作为安全储备，对滑坡稳定性有利；土方工程数量较小；工程造价低；

缺点：施工工期较长；压力注浆工程数量不易控制； （2）方案二：锚索抗滑桩+明挖进洞

优点：将洞口段松散土体挖除，方便进洞，有利于施工安全；施工工期较快；截排水效果较好，且易于方便。

缺点：挖方量大，降低了滑坡的稳定性，需要弃土场；在明洞与抗滑桩之间位置29m范围内设置的临时边坡坡率为1:1，在隧道开挖过程中可能发生坍塌，影响施工安全；工程造价高；

综合考虑工程投资、工期及其对工程质量的影响等因素，最终选择了方案一作为滑坡治理方案。 4、结语

本文以工程实例的形式对王家坪隧道滑坡的形成机制进行分析，通过定性与定量两方面对该滑坡进行稳定性评价，根据实际情况拟定两种治理方案，通过对两种方案的安全适用、技术可行、经济合理方面的比较，选择最佳滑坡治理方案。说明了在滑坡治理工程设计中，应综合考虑多方面因素，多方案进行比较，选择最佳方案作为滑坡的工程治理方案。同时，对于类似工程在综合设计中的全面考虑具有一定的借鉴价值。■

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参 考 文 献

[1]中交第二公路勘察设计研究。JTGD30-2004公路路基设计规范〔S〕北京：人民交通出版社，2004，61-64.

[2]周海清．陈正汉．面向对象的神经网络建模工具及其在滑坡稳定性分析中的应用[J]．水利与建筑工程学报，2007，5(4)：13-16．

[3]赵明阶，何春光，王多垠。边坡工程处理技术〔M〕.北京：人民交通出版社，2003。 [4]郑颖人，陈袓煜，王恭先等．边坡与滑坡工程治理[M]．北京：人民交通出版社，2007．