小凈距隧道洞口古滑坡處治方案探討

1、小凈距隧道洞口古滑坡處治方案探討張昌勇 郁其才（中鐵隆工程有限公司）摘要本文介紹了小凈距隧道洞口古滑坡處治過(guò)程和方法，詳細(xì)介紹了施工的各個(gè)步驟和相關(guān)的參數(shù)，該方法對(duì)同類型的邊坡處治有一定借鑒作用。關(guān)鍵詞滑坡處治 豎梁 抗滑樁 錨索1、 工程概況1.1隧道概況與基本地質(zhì)情況董家山隧道是國(guó)道317（213）線的共用段成都汶川第一座隧道，全長(zhǎng)2×4095m，是都汶高速公路最長(zhǎng)的隧道。出口洞口段位于古滑坡體內(nèi)，巖體破碎，左右洞之間中巖柱最小厚度僅3.73米。屬于典型的雙線、雙洞、小凈距隧道。該隧道的巖質(zhì)較差，圍巖以灰色薄層狀泥巖，砂質(zhì)泥巖為主夾少量炭質(zhì)泥巖及薄煤層（小于0.5m），并與黃灰色

2、粉砂巖呈不等厚互層組成。軟質(zhì)巖約占2/3，硬質(zhì)巖約占1/3。泥質(zhì)巖及炭質(zhì)泥巖失水后易崩解，遇水易軟化，裂隙發(fā)育，易破碎。圍巖多呈塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差。層中賦存瓦斯等有害氣體。隧道圍巖以類為主。1.2 古滑坡體概況隧道出口段位于下白果坪滑坡地帶，隧道軸線與滑坡主軸基本一致，所處路段LK17+378+520，縱長(zhǎng)142m,寬160m，面積約2.1萬(wàn)平方米，厚818m，體積27.3萬(wàn)立方米，屬中型堆積古滑坡?；麦w上地表多為耕地果林?；碌孛婧暧^上比較明顯，總體呈圈椅狀，滑坡后緣形成一圓弧形斜坡，坡角3035°，滑坡兩側(cè)有鼻狀山脊，滑坡中部為一平坦的平臺(tái)，并略向山內(nèi)傾斜。滑坡前緣為一

3、坡角30°的斜坡，其上植被茂密，前緣以外為一坡角4050°砂巖基巖陡坡?；w主要為塊、碎石土組成，堆積雜亂，淺部夾一層12米厚的粉質(zhì)粘土。通過(guò)鉆孔揭露，滑帶土為0.21.5m低液限粘土，12層，并形成明顯的隔水層，使滑體含水層略具承壓力?；w及崩坡積層之下為三疊系須家河組二段第八、九層，第八層巖性為黃灰色、灰色厚層狀細(xì)中粒砂巖，膠結(jié)疏松，含較多煤包體、煤屑，分布于滑床中、前部及前緣外圍，第九層巖性為深灰色泥巖夾薄層炭質(zhì)泥巖，煤線與黃灰色粉細(xì)砂巖互層，巖層走向NE5565°，傾向SE，傾角3545°，向山內(nèi)傾斜，巖體以塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，淺埋，強(qiáng)風(fēng)化段為類

4、圍巖。通過(guò)勘測(cè)地表未發(fā)現(xiàn)新的裂縫和變形跡象，表明古滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體中前部堆積較厚，滑面平緩，有反壓阻滑作用，由于雙洞連拱洞口開(kāi)挖（開(kāi)挖后高度達(dá)1216m，寬度達(dá)20余米），加之前部深路塹及岷江大橋橋臺(tái)施工，開(kāi)挖后滑體前部原有反壓阻滑物質(zhì)已大部分挖除，經(jīng)分析計(jì)算，開(kāi)挖后將會(huì)影響和破壞滑體的穩(wěn)定狀態(tài)，引起滑坡后部及兩側(cè)局部復(fù)活滑移。圖2 隧道出口段古滑坡地形圖及縱剖面圖2、 古滑坡初期處治方案根據(jù)滑坡位置的地質(zhì)特征確定了初期處治的指導(dǎo)思想：采用清方減載、擋墻、拱形骨架、掛三維土工網(wǎng)填土植草、植灌木、噴播有機(jī)基材植草、截（排）水設(shè)施、縱向滲溝綜合防護(hù)。（圖3）2.1 邊坡治理圖3古滑坡處治平

5、面圖采用1：0.751：1.25的坡比對(duì)邊坡進(jìn)行清方減載，每級(jí)坡高10米，其中第一、第二級(jí)坡面采用拱形骨架掛三維土工網(wǎng)填土植草、植灌木防護(hù)，其上坡面采用掛三維土工網(wǎng)植草、植灌木（1：1.001：1.25坡面）及噴播有機(jī)基材植草（1：0.75坡面）防護(hù)；每及坡面間設(shè)23米寬的平臺(tái)，采用M7.5漿砌片石封閉，并設(shè)M7.5漿砌片石攔水坎，從中間向兩側(cè)以橫坡2降低； 在坡口5米以外設(shè)置坡頂截水溝，各平臺(tái)攔水坎內(nèi)的水均匯集到截水溝并與相鄰合同段邊坡截水溝順接。2.2隧道出口洞口處治邊溝采用矩形邊溝（左則用蓋板封閉）同時(shí)為了洞外水不致排入洞內(nèi)，洞口邊溝溝深0.60米，向汶川方向以縱坡0.3加深邊溝，在邊溝

6、下部設(shè)置縱向滲溝，滲溝深可調(diào)整，以滿足溝底向汶川方向縱坡不小于1；在右側(cè)第一級(jí)平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)擋墻，墻高2米，其上邊坡采用1：1.50清方，每級(jí)坡高10米，坡面采用掛三維土工網(wǎng)植草、植灌木防護(hù)；由于地基土潮濕，設(shè)計(jì)在路面地面以下的路床換填0.8米砂礫石。2.3隧道出口左側(cè)路塹邊坡變電所周圍的邊坡治理：距左線中線左側(cè)5.7m以外設(shè)橫向?qū)?0m的變電所平臺(tái)。在坡腳處設(shè)片石砼擋墻，墻高25m。3、 古滑坡最終處治方案3.1 變更處治方案的原因圖5 左側(cè)坡頂截水溝的沉降滑坡處治自2004年1月施工以來(lái)，由于邊坡開(kāi)挖后地質(zhì)情況與詳勘報(bào)告有出入，仰坡段第六級(jí)平臺(tái)以上基巖面深度加大，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育；縱12

7、斷面至右側(cè)高壓鐵塔之間局部地段第四系堆積層和滑坡堆積體的厚度比原設(shè)計(jì)增大較多。左側(cè)邊坡及仰坡上部土層出現(xiàn)裂縫，表層覆蓋層局部坍滑。當(dāng)針對(duì)右側(cè)滑坡，隧道洞門以上仰坡，以及隧道出口左側(cè)邊坡在施工開(kāi)挖過(guò)程中逐步揭示出來(lái)的工程地質(zhì)情況和問(wèn)題，分步進(jìn)行了多次設(shè)計(jì)變更，并于2004年6月形成變更匯總文件，在匯總文件中，洞頂仰坡按1：11：1.50坡比清除覆蓋層，坡面采用豎梁錨桿加固，左側(cè)坡腳設(shè)抗滑樁，至2004年7月，隧道仰坡右側(cè)抗滑樁施工已完成，隧道仰坡開(kāi)挖除左側(cè)第一級(jí)邊坡尚未開(kāi)挖到位以外，其余已全部完成。但仰坡左側(cè)于7月上旬產(chǎn)生淺層滑塌，次生滑坡后壁裂縫自第一級(jí)邊坡貫通至第四級(jí)邊坡，并且裂縫有進(jìn)一步加

8、寬的跡象，造成左側(cè)LK17+402+428段已作好的坡頂截水溝出現(xiàn)滑移和沉降（近20cm）。如圖5邊坡上部（第七級(jí)與第八級(jí)邊坡之間）坡口以外約20米一處民房地面產(chǎn)生裂縫，縫寬最寬達(dá)2cm,根據(jù)錨桿鉆孔地質(zhì)資料，發(fā)現(xiàn)左側(cè)第一級(jí)第四級(jí)邊坡覆蓋層厚度仍然較大，基巖面坡度較陡約35°?；鶐r以炭質(zhì)頁(yè)巖為主，其表層覆蓋層穩(wěn)定性較差，同時(shí)仰坡右側(cè)坡口線以外坡積土體發(fā)生滑塌，邊坡出現(xiàn)多處裂縫，原右側(cè)鐵塔基座上擋墻裂縫寬達(dá)210cm,基座外側(cè)已垮塌。3.2 滑坡治理方案針對(duì)邊坡處治過(guò)程中揭示的問(wèn)題，特別是針對(duì)滑移問(wèn)題較為嚴(yán)重，故采取如下措施：A、仰坡及部份邊坡采用豎梁壓力注漿錨桿加固；B、左側(cè)仰坡增設(shè)

9、預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合坡腳抗滑樁加固；C、變電站不開(kāi)挖；D、增設(shè)抗滑樁。圖6圖6 滑坡治理最終方案平面圖布設(shè)抗滑樁在洞口線路右側(cè)沿線路方向設(shè)A型抗滑樁7根；左側(cè)沿線路方向設(shè)C型抗滑樁10根；洞口左側(cè)橫向在變電所范圍內(nèi)設(shè)B型抗滑樁共8根；在右側(cè)邊坡上原鐵塔位置下方設(shè)D型抗滑樁4根。A、B型樁斷面尺寸為2.0*3.0m，樁長(zhǎng)1620m不等，樁中心距5m； C、D型樁斷面尺寸為1.8*2.4m，C型樁長(zhǎng)1620m不等，D型樁長(zhǎng)13m，樁中心距5m?？够瑯堵袢敕€(wěn)定層深度不小于樁長(zhǎng)的1/3。C型樁C1C8#樁間掛擋土板，擋土板厚30cm，長(zhǎng)370cm，寬50cm，共兩種類型，采用C25鋼筋砼進(jìn)行預(yù)制。豎梁壓力注

10、漿錨桿及墊墩錨桿洞口仰坡（A區(qū)）采用豎梁壓力注漿錨桿加固。在左側(cè)的26級(jí)坡面即坡面變形及局部淺層穩(wěn)定性較差區(qū)（A1區(qū)）在豎梁間增設(shè)墊墩錨桿加固。錨桿鉆孔深度分別為11.2m、14.2m，錨桿11.0m、14.0m，孔徑為110mm，錨桿采用32螺紋鋼筋。錨桿設(shè)計(jì)抗拔力為125KN，鉆孔直徑110mm，傾角20°。錨桿為全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿。封錨采用C20砼，凈保護(hù)層厚度不小于35mm。錨桿施工前應(yīng)進(jìn)行施工工藝及拉拔試驗(yàn)，以確定合理的注漿壓力、注漿量等參數(shù)以及是否能滿足設(shè)計(jì)所要求的抗拔力。若試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)坡體內(nèi)存在較大裂隙，注漿量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值時(shí)，可通過(guò)局部提高漿液濃度，分時(shí)段間隔注漿或在大裂隙

11、孔段設(shè)PVC管等方法保證注漿效果。錨桿間距一般為4m，在坡體巖性較差、節(jié)理裂隙較發(fā)育處若坡體不穩(wěn)定層厚度較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加錨桿和注漿的數(shù)量，由于邊坡地下水較豐富，豎梁間設(shè)仰斜式排水孔，泄水孔間距8m，上下排交錯(cuò)設(shè)置，上傾10°，鉆孔孔徑為110mm，內(nèi)設(shè)外徑110mmPVC帶孔波紋管。泄水孔應(yīng)盡量設(shè)在坡面出水點(diǎn)位置，由于B5#樁以上坡面出水點(diǎn)水量大且集中，不宜排入樁頂后排水溝中，可直接用不帶孔PVC管將水流引至變電站排水溝中，并可兼作后期養(yǎng)護(hù)水源，預(yù)應(yīng)力錨索 在第七級(jí)坡面的左側(cè)，坡頂截水溝以外的原自然坡面（B區(qū)）設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索。采用4×s15.2mm預(yù)應(yīng)力錨索，鉆孔孔徑均為1

12、30mm，長(zhǎng)28.5m，在基巖中錨固長(zhǎng)度為10m，與水平面夾角20°，水平間距4m。宜采用間隔成孔法，防止鄰孔干擾。在滑體內(nèi)成孔困難時(shí)，應(yīng)采用套管護(hù)壁。 4×s15.2mm預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)錨固力為500KN，超張拉值為1015。錨索張拉應(yīng)分兩次逐次張拉，第一次張拉值為總張拉力的70，兩次張拉間隔時(shí)間不小于5天，由于坡面為堆積體，錨索預(yù)應(yīng)力損失較大，在張拉結(jié)束后3個(gè)月左右，須對(duì)錨索進(jìn)行補(bǔ)張拉。墊墩采用C25鋼筋砼。為了保證墩體穩(wěn)定性及邊坡后期景觀效果，要求墊墩必須完全嵌入坡面以下。網(wǎng)格骨架掛三維土工網(wǎng)植草綠化 洞口仰坡A區(qū)即采用豎梁壓力注漿錨桿加固區(qū)，豎梁間的坡面采用噴播有機(jī)基

13、材防護(hù)：首先在豎梁間的坡面上采用18鋼筋設(shè)固網(wǎng)錨桿長(zhǎng)1.1m，間距1.0×1.0m。在固網(wǎng)錨桿上掛鐵絲網(wǎng)，然后再噴播有機(jī)基材、栽植灌木。在隧道左右側(cè)邊坡的一、二級(jí)坡面（C區(qū)）上用漿砌片石作網(wǎng)格骨架護(hù)坡，網(wǎng)格間掛三維土工網(wǎng)（EM4），然后填土植草、植灌木。4、小凈距洞口加固 洞口仰坡即洞口范圍內(nèi)的一級(jí)坡面的加固采用錨噴（見(jiàn)圖6的洞口仰坡加固區(qū)）、掛網(wǎng)支護(hù)的施工順序是先噴射5cm厚混凝土，施作42注漿小導(dǎo)管L=6.0m1.2*1.2m呈梅花型布置，掛設(shè)8鋼筋網(wǎng)25*25cm；再噴射第二層混凝土（厚5cm）。為防止洞口II類圍巖開(kāi)挖時(shí)坍塌，圍巖洞口淺埋段施工中左洞采用注漿長(zhǎng)管棚超前支護(hù)進(jìn)行

14、加固，長(zhǎng)管棚長(zhǎng)度30m，環(huán)向間距為40cm，采用6mm厚108熱軋無(wú)縫鋼管制作。管壁間隔15cm，梅花形布眼，眼孔直徑為8mm。右洞采用雙排42注漿小導(dǎo)管L=6.0m，環(huán)向間距為40cm，兩排間距20cm，洞內(nèi)搭接長(zhǎng)度3.0m。管壁間隔15cm，梅花形布眼，眼孔直徑為6mm。注漿采用水泥水玻璃雙液漿。配合比為：水泥：水玻璃=1：0.5（體積比）。長(zhǎng)管棚沿隧道開(kāi)挖環(huán)形輪廓線以外20 cm布設(shè)，以10°的外插角縱向鉆孔，將長(zhǎng)管棚打入圍巖，用膠泥封堵導(dǎo)向管與長(zhǎng)管棚之間空隙之后進(jìn)行雙液注漿。5、治理效果通過(guò)對(duì)古滑坡的治理后一年半的監(jiān)測(cè)和實(shí)際結(jié)果來(lái)看，得出如下結(jié)論：、通過(guò)對(duì)邊坡的位移和沉降觀測(cè)，古滑坡已處于穩(wěn)定；、從隧道成功進(jìn)洞及小凈距段隧道的成功實(shí)現(xiàn)，證明洞口仰坡等洞口加固方案是行之有效的；、經(jīng)過(guò)2005年百年一遇的暴雨考驗(yàn)，說(shuō)明邊仰坡的防排水系統(tǒng)是完善的。6、 結(jié)論與體會(huì) 古滑邊的治理能否成功是關(guān)系到隧道能否進(jìn)洞和小凈