秦嶺Ⅲ號隧道北端洞口滑坡治理施工技術方案與質量控制

顧西峰

摘 要:隨著我國高速公路向山區縱深的發展，穿越山區修建的隧道地質條件越來越復雜，給隧道的設計與施工提出了更高的要求。本文結合西漢高速公路穿越秦嶺Ⅲ號隧道時遇到的洞口滑坡采取的治理方案與施工質量控制措施予以介紹。

關鍵詞:隧道滑坡技術方案質量控制

1.工程概況

國道主干線（GZ40）澇峪口—筒車灣高速公路秦嶺Ⅲ號隧道為雙線單洞。隧道下行線為直線形，上行線北段為直線型，出口為曲線型。上下行線相距50～100m。隧道勘察期間發現隧道進出口處在一個穩定的古老滑坡體上。滑坡沿隧道方向長130m，垂直隧道方向寬120m，滑體厚25～38m，體積約20*104m3。主滑方向為NE350，與隧道方向一致。上行線隧道靠滑坡西側附近穿過，洞頂緊靠滑動帶以下通過，下行線在滑坡中穿過，穿越滑體約45m，該古滑坡目前雖沒有變形，但其穩定程度達不到高速公路設計要求，隧道通過時必須進行加固處理。另外近幾年省內高速公路施工時對滑坡擾動后，造成滑坡的局部或整體復活情況較普遍，針對此情況必須及時全面治理。

2.滑坡形成條件及影響因素

滑坡位于付家河右岸斜坡上，巖石組成為變質砂巖、變質粉砂巖、片巖等。巖層呈近北方向向斜的單級構造，區內斷裂構造地質比較發育，該滑坡屬于破碎巖體的切層滑坡。古老滑坡產生的原因主要為西付家河在此高程時的沖刷，可能還有地震和暴雨的影響。西付家河下切以后，滑坡前緣變陡，但仍處于相對穩定狀態。

3.治理方案

3.1治理原則

（1）在保證隧道施工過程和運營中滑坡的穩定，保證公路運輸安全。

（2）在保證隧道安全的前提下，盡量節約治理投資。

（3）采取抗滑支擋、注漿和坡面排水相結合治理措施，一次根治，不留后患。

3.2主要治理措施

（1）預應力錨索抗滑樁：由于滑坡在開挖隧道、暴雨、震動等各種因素的直接影響下，將處于欠穩定狀態，因此首先確?；碌恼w穩定性，在隧道洞門兩側及其附近設置預應力錨索抗滑樁，在隧道口兩側各設一根截面3*4m的預應力錨索抗滑樁，樁長為28~30m，因隧道跨度大，樁間距達16m，樁承受推力較大，每樁設4孔預應力錨索，錨索長47m，錨固段長15m，每孔由11根￠15.24鋼絞線組成1束，鉆孔孔徑150m，設計拉力1300KN，鎖定拉力1040KN。隧道口以外的預應力錨索抗滑樁除與緊鄰隧道口樁的間距為5.5m外，其他各樁間距為6m，截面2*3m，樁長22~30m，每樁設3孔由11根￠15.24鋼絞線組成1束，錨索長34~47m，錨固段長15m，鉆孔孔徑為￠150mm，設計拉力1300KN，鎖定拉力1040KN。

抗滑樁樁背斷面圖：

上行線因靠近滑坡邊緣，只設一根抗滑樁，視施工開挖實際地質情況可加長或縮短樁長，必要時在此樁以外增加抗滑樁。

（2）滑體注漿；為了防止隧道開挖造成滑體松動或滑動及隧道部位滑坡推力能有效作用到兩側的抗滑樁上，在隧道兩側距隧道軸線各11m共22m范圍注漿，對滑體進行注漿加固。

注漿孔從地面垂直向下鉆至滑動帶以下2m，要求鉆孔孔徑不小于￠70m，漿管管徑￠40mm，注漿深度范圍為：滑動帶以下2m，滑動面以上及隧道頂以上15m，在該范圍頂部設止漿塞，注漿壓力不小于0.3MPa。鉆孔長度可據實調整。

隧道進口滑坡注漿布置示意圖：

（3）地面截排水溝：為有效排除地面對滑坡穩定性的影響，在滑坡區設兩條截排水溝，一條設在滑坡界外不少于5m處，另一條設在洞口以上，均向下游側向排水。截排水溝斷面形狀可根據地形條件采用不同形式。根據當時地質勘察成果，地下水埋藏較深，可以不考慮滑體內地下排水。（設計洞口海拔較高）

4.施工組織及工藝控制

4.1施工組織：滑坡治理最佳時間為枯水季節。K標項目經理部中鐵十八局四公司于2002年11月進場承擔秦嶺Ⅲ號隧道施工。而獨頭掘進的洞口正處在古滑坡上，為了給進洞施工創造便利條件，在業主同意邊進行支洞開挖進入正洞施工邊進行滑坡治理情況下，2002年12月1日開始滑坡治理工程施工，計劃工期150天完成。當時組織一個抗滑樁施工隊伍和一個鉆孔注漿施工隊同時施工，抗滑樁隊負責抗滑樁的開挖和灌注砼及地面水溝；鉆孔注漿隊負責滑體注漿及預應力錨索施工。要求在對地面截水溝進行冬季開挖，然后鋪彩條布臨時排水，待冬期過后一個月內完成設計規定的排水溝。滑體注漿采用4臺鉆機同時施工，每臺鉆機正常完成工作量40m/d，注漿采用兩臺注漿機緊跟鉆孔施工?？够瑯妒┕r采取跳樁分節開挖，每樁每兩天完成一循環，每天完成1米；預應力錨索抗滑樁在每根抗滑樁完成后緊跟進行施工。

4.2施工工藝控制：

4.2.1地面截水溝；

（1）施工方法：地面截水溝施工土方采用十字鎬人工開挖，石方采用小型松動爆破輔以人工風鎬清理，水溝底為土質基礎按設計鋪墊20cm厚碎石夯實才能砌筑，水溝采用7.5MPa漿砌片石，砌筑工藝應符合規范要求。

（2）施工控制：為了保證滑坡的穩定和施工安全，應當先作好地面截水溝，后施工預應力錨索抗滑樁和洞身部分注漿，然后才能開挖洞門進行施工；排水工程施工應遵循先縱后橫、自上而下、分段進行的程序，開挖溝道、回填、夯實、溝道砌筑等工序應在同施工段連續完成；截水溝每隔10-15m設置一道伸縮縫，縫寬2cm，內填瀝青木板；砌筑水溝片石極限抗壓強度不小于30MPa，嚴禁用風化石砌筑。

4.2.2滑體注漿：

由于隧道為主要的地下構造物，且巖體破碎，在開挖、暴雨、震動等各種因素的影響下，與之相鄰巖體的微小變形與破壞，都可能影響隧道的安全。為了提高隧道開挖時的安全度，在隧道頂部滑體內采用垂直鉆孔注漿，使組成滑體的松散、破碎巖體膠結，以期在正常施工條件下，隧道施工不產生塌方和大的變形，增加隧道開挖時圍巖的穩定性和滑坡整體穩定度。滑體注漿工程主要針對隧道洞身和洞頂進行，范圍沿隧道中心線左右各寬11m，當時鉆孔直徑采用￠80mm，注漿管直徑￠40mm，孔間距為2m，成梅花形布置，注漿材料為水泥砂漿，漿液水灰比為1：1，灰砂比為1：1，注漿范圍頂面采用止漿塞堵塞，注漿壓力為0.3-0.6MPa，在注漿過程中對注漿壓力和配合比進行校正，采用從孔地向上反漿式注漿。每個注漿孔深度均應深入滑面以下不少于2.0m，在鉆進過程中應根據鉆進及出渣情況判斷滑面位置，根據滑面位置對鉆孔空身作必要的調整。隧道兩側預應力錨索相干擾的注漿孔首先注漿，然后在鉆錨索孔。為了保證施工過程中滑坡的穩定，嚴禁開水鉆進，采用風動沖擊鉆進。注漿先從注漿范圍外圍注漿形成帷幕以減少跑漿，注漿時注意觀察裂隙跑漿現象以采取有效措施。當時鉆孔采用2臺全液鉆機和2臺地質鉆機，注漿采用注漿機。鉆進和注漿時必須作好原始記錄，監理工程師和設計人員可根據實際情況調整孔深和查驗注漿情況。

4.2.3抗滑樁施工；

（1）測量放線：采用全站儀精確放線定位，并作好護樁?？够瑯兑捶较蚣翱刂茦渡淼淖鴺朔艠?。

（2）抗滑樁開挖：抗滑樁鎖口平臺開挖時，鄰近山體坡比為1：0.5-1：0.75，坡腳采用漿砌塊石擋墻，坡面采用φ22螺紋鋼砂漿錨桿L=25m，掛網φ8間距離200*200mm，噴15cm厚C25混凝土的錨噴網支護，確保施工安全。樁身開挖土方采用十字稿開挖，石方采用小型松動爆破配合人工風鎬清理，卷揚機提升出渣。樁身開挖必須跳樁分節開挖，每節開挖深度1m，開挖第一節護壁與鎖口砼一同施工，其余每開挖一節，作好一節護壁，護壁砼及鎖口砼均按設計圖紙施工，當護壁砼具有一定強度后方可進行下一節開挖。開挖時經常檢查樁中心、垂直度、凈空尺寸，發現問題及時處理。在開挖樁孔過程中，要對樁孔地質情況進行地質記錄，核對地層巖性及滑面位置，如發現與設計情況不符時，應及時與監理及設計人員聯系，以便及時作出設計變更。

（3）樁身鋼筋及砼：樁身鋼筋在鋼筋加工廠統一加工，現場焊接并綁扎成型，注意焊縫質量及制作規范。在樁身鋼筋放入前，在樁坑地鋪一層1：3水泥砂漿墊層，厚10cm，樁坑挖到設計標高后進行驗槽，保證封底砼厚度。樁身砼澆注采用輸送泵利用串筒滑入樁孔，插入式振搗器振搗密實，全樁混凝土不間斷一氣呵成，不留施工縫，否則應采用措施加強。對樁身砼質量及成樁情況必要時作小應變檢測或預埋導管法檢測。施工時應注意保證樁頭預埋件位置準確，并須待樁身混凝土與錨索錨固體的強度達到設計強度后進行錨索張拉。

4．2．4預應力錨索施工：

4.2.4.1預應力錨索施工工藝流程圖：

4.2.4.2施工注意事項：

4.2.4.2.1抗滑樁錨索設計荷載1300KN，鎖定荷載1040KN。

4.2.4.2.2錨索孔位測放應準確，偏差不得超過3cm，傾角允許誤差1°?？紤]沉渣的影響，為確保錨索深度，實際鉆孔深度要大于設計深度1.0m。錨索設計外傾角2°，考慮隧道的開挖會引起錨索錨固拉力降低，且部分影響到隧道，隧道兩側兩樁共4根的樁靠隧道兩側的錨索不可外偏，施工時需特殊對待，認真組織，精心操作，以免錨孔偏斜侵入隧道內。

4.2.4.2.3錨索成孔禁止開水鉆進，以確保錨索施工不至于惡化滑坡巖體工程地質條件，鉆進過程中應對每孔地質變化（巖層情況）、進尺速度（鉆速、鉆壓等）、地下水情況以及一些特殊情況做現場記錄。若遇塌孔，應立即停鉆，進行固壁灌漿處理或跟管鉆進。

4.2.4.2.4錨索成孔后的孔徑不得小于設計值。鉆孔完成后必須使用高壓空氣進行清孔，以免降低水泥砂漿與孔壁巖體的粘結強度。

4.2.4.2.5錨索材料采用高強度、低松弛預應力鋼絞線，直徑￠15.24mm，強度1860MPa。要求順直、無損傷、無死彎。

4.2.4.2.6錨固段必須除銹，除污泥，按設計要求綁扎分線環；自由段除銹后，涂抹黃油并立即外套鋼管，兩頭用鐵絲扎緊，并用電工膠布纏封。

4.2.4.2.7錨索下料采用砂輪切割，禁止電弧切割?？紤]到錨索張拉工藝要求實際錨索長度要比設計長度多留2.0m，即錨索長度L錨=L錨段+L自由段+2.0m。

4.2.4.2.8錨索孔內灌注1：1水泥砂漿，水灰比0.4~0.45，砂漿體強度不低于30Mpa，采用從孔底到孔口返漿式注漿，注漿壓力大于0.4Mpa，壓漿不能中斷。當砂漿體強度達到設計強度后，方可進行張拉鎖定，在砂漿未完成固化以前不得拉拔和移動錨索。

4.2.4.2.9錨索張拉作業前必須對張拉設備進行標定。正式張拉前先對錨索進行試張拉，荷載等級為0.1倍的設計拉力。

4.2.4.2.10錨索張拉分無五級進行，每級荷載分別為設計拉力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍，除最后一級需要穩定10~20分鐘外，其余每級需要穩定5分鐘，并分別記錄每一級鋼絞線的伸長量，在每一級穩定時間里必須測讀錨頭位移三次。錨索張拉除考慮預張拉外還要考慮交替分級張拉，交替張拉可保證樁的各孔錨索受力均勻，張拉后若發現有明顯的預應力損失，應及時進行補張拉。

4.2.4.2.11張拉到最后一級荷載變形穩定的，卸荷至鎖定荷載。錨索鎖定后切除多余鋼絞線，補注樁身及套管部分水泥漿，用C25砼及時封閉錨頭。

預應力錨索是預應力錨索抗滑樁工程中的關鍵，對整治工程的成敗起著至關重要的作用。在設計時，錨索、水泥砂漿與圍巖的抗剪強度均是考慮現有統計資料選取的，施工前必須進行現場錨固力拉拔試驗，確定實際錨固力大小，驗證設計參數選擇的是否合適，并根據現場試驗結果對設計加以修正。在秦嶺Ⅲ號隧道抗滑樁錨索張拉前，先進行3組拉拔試驗，每組3孔，孔深不小于15m，錨固段各取6m、8m、10m，試驗時采用破壞試驗，試驗結果發現設計合理。

5.施工監測

同一區段的治理工程應在同一連續工期內連續施工及竣工，以防其強度未達到標準強度前或在零星施工中遇到破壞。施工中派測量人員加強施工監測和工地巡視，應備有應急措施，確保施工人員安全。依照相應施工規范在施工范圍內布置觀測點，在施工期間按照規范規定的頻率觀測沉降及位移，并根據變形情況及時采取措施確保施工安全。該段滑坡在治理結束完成后，進行了兩年的觀測至目前未發現有位移和沉降變形的現象。

6.結束語

在隧道設計選線時盡量避免線路穿過滑坡地段，實在沒有更好的方案可選時，應當對滑體內地質狀況認真調查、鉆探和分析以確保設計到位，否則會造成二次滑坡，也給建設各方帶來極大不利。在隧道施工時遇到滑坡必須制定可行的施工方案，不能盲目冒進。在滑坡治理結束后應定期觀測，以提供可靠的數據對設計進行二次驗算和指導以后的設計。隨著我國高速公路的建設大力開展，有許多條公路將穿越山區。作為建設各方要積累經驗，積極探索，提高產品效益，為我國公路事業的快速發展奠定基礎。

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。