某公路隧道洞口邊仰坡滑塌事故的分析與處治

(西華大學土木建筑與環境學院 四川 成都 610039)

在公路隧道施工中，洞口淺埋段的地質條件往往很差，導致穩定性不好，極易發生失穩滑塌事故，尤其是在山區的土質地段[1]。處治滑塌事故需要分析其成因，確定失穩破壞的機制，從而找到對應的處治措施，及時施作以防止二次坍塌[2]。

隧道洞口邊仰坡發生滑塌的原因一般有以下幾個方面：(1)實際施工場地地質條件與原設計勘察結果不符；(2)洞口施工時處于雨季期間，雨水浸入土體增加了邊坡自重；(3)出洞口外的施工對邊坡擾動過大，影響邊坡穩定性。

本文通過結合某隧道洞口施工的實際情況，依據該滑塌事故處治過程，并結合隧道監控量測數據，深入分析了該隧道出洞口邊仰坡滑塌事故誘因，總結出對此類滑塌事故的處治措施，為隧道安全施工提出一定的經驗價值。

一、隧址區概況

某一級公路一期一標段連家山隧道左線起止里程為ZK9+705～ZK10+100、右線起止里程為K9+709～K10+075，左線長395m，右線長366m，平面線型為直線，左線Ⅴ級圍巖395m，Ⅳ級圍巖0m，右線Ⅴ級圍巖366m，Ⅳ級圍巖0m。

隧址區地貌上屬于深切丘陵低山地貌單元，位于萬年椏背斜東翼，巖層呈單斜產出，巖層產狀平緩，傾角7°，巖層傾向與線路大角度相交，為砂質泥巖、粉砂巖互層產出。隧道出口位于一斜坡陡坎坡腳，地勢平緩，線路走向281°，陡坎坡向337°，坡度約70～80°，坎高18m左右，基巖裸露地表，巖性上部為粉砂巖，下部為砂質泥巖，坎腳平緩，坡度為10～15°，被殘破粉質粘土層覆蓋，地表為旱地。

表層堆積體主要由大塊石、松散碎石質土組成，有明顯架空現象，底部邊界軟化嚴重；粉質粘土遇水強度下降；風化層風化裂隙發育，巖體破碎，穩定性差。

二、滑塌原因分析

2018年7月17日，連家山隧道右線因未提前在洞外施作管棚，導致發生冒頂事故。施工單位將洞外坍塌土體清除后對仰坡進行噴漿硬化。清淤過程對邊坡土體進行過度開挖，嚴重破壞了坡腳土體穩定性。2018年8月10日，隧道左線出洞洞口仰坡在連續多日降雨后發生崩塌破壞，經測量人員測算破壞土體方量達2000m3。從地表沉降的監控數據來看，發生滑塌前，地表土并未出現較大沉降趨勢，處于正常波動范圍。因此，考慮為左線洞內掌子面爆破開挖擾動了洞外仰坡圍巖土體。

根據現場勘測調查，發生了多種形式的邊坡破壞，包括局部塌陷破壞、表層剝落堆積破壞、崩潰破壞和圍巖滑動破壞。經過現場多方調查分析，發生滑塌事故主要原因有如下幾點：

(1)邊坡山體巖層風化嚴重，組成物質結構松散，泥質含量高，土體自身力學性能差，土體抗剪強度低，遇水極易軟化。山體自然邊坡坡度>45°，邊坡巖體在具備臨空條件下的自穩能力差；(2)地下水、地表水豐富，未采取有效的截、排水措施。當水滲入破碎巖層后，增大了上部巖土的下滑力，降低其抗剪強度。由于邊坡坡腳土體結構破碎松散，影響了坡體的穩定性，坡面形成的拉張裂隙又加劇了地下水的下滲。期間又有連續強降雨，暴雨時整個坡體呈飽和狀態；(3)坡體內部隧道的爆破開挖形成臨空面，破壞坡體的自然平衡條件，在自重力作用下，使上部強風化層內部產生應力松馳，從而引發坡體失穩滑塌。

三、滑塌土體處治措施

針對連家山隧道出洞洞口段邊坡滑塌破壞形式，綜合考慮邊坡地質條件和施工工期因素，采取以下措施進行治理。

(1)對滑塌處的危石及時進行清理，清理土體時注意保護滑塌土體上方的邊坡穩定。在邊坡上方設置截水溝，防止降雨后地表水浸入破壞的土體中；(2)清除危巖后對仰坡進行回填夯實，并設置為多級臺階，坡度及高度適中；(3)對仰坡施作注漿錨桿。錨桿施作自上而下，嚴格控制孔位和孔深，保證注漿壓力，做好注漿記錄。打入錨桿后再進行掛鋼筋網噴射混凝土，使錨桿與土體、錨桿與錨桿連成整體；(4)根據隧道施工相關規范指導，采取“早進洞、晚出洞”原則，將左線暗洞向外延長十五米。(5)在仰坡上設置新的沉降觀測點，在洞內設置監控量測觀測點，及時進行拱頂下沉和周邊收斂變形觀測，嚴格按照規范要求進行量測，繪制時態曲線，及時分析反饋。

四、預支護施工展望

連家山隧道施工中并未采取預支護措施，這也是間接產生滑塌事故的影響因素之一。隧道超前支護的方式主要有超前導管、管棚等。超前小導管是穩定開挖面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導管對松散巖層起到加固作用，注漿后增強了松散、軟弱圍巖的穩定性，有利于完成開挖后與完成初期支護時間內圍巖的穩定，不至于圍巖失穩破壞直至坍塌。管棚超前支護法是近年發展起來的一種在軟弱圍巖中進行隧道掘進的新技術。管棚作為隧道施工的一種輔助方法，在軟巖隧道施工中穿越破碎帶、松散帶、軟弱地層，涌水、涌砂層發揮了重要作用[3]。由于預埋超前管棚做頂板及側壁支撐。為后續的隧道開挖奠定了堅實的基礎，且施工快、安全性高、工期短，被認為是隧道施工中解決冒頂的最有效最合理的施工方法。

五、結語

隧道洞口段邊坡土體往往具有風化嚴重、軟弱破碎等特點，在洞外邊坡開挖和洞內爆破開挖等人為擾動因素下，形成具有潛在滑動趨勢的結構，非常容易產生失穩滑塌等地質災害，導致工期延后甚至損害人身財產安全。處于隧道洞口段施工期間，應對邊仰坡的土體巖層地質情況進行詳細分析，確定出洞施工方案，及時施作超前支護。發生邊坡滑塌失穩事故后，及時組織各單位人員，處理危巖和破碎土體，打入注漿錨桿并掛網噴漿，必要時對仰坡進行回填壓實，對洞內及地表進行監控量測，實時掌握沉降變形數據，指導開挖施工。

本次連家山隧道邊坡滑塌事故處治過程表明，本文所述對邊坡土體整治措施達到預期效果，其后并未再次發生此類事故。通過后期監控量測數據反饋，邊坡及洞內均處于穩定狀態。該公路隧道滑塌處治措施為相似地質情況的隧道洞口段施工提供了施工經驗和參考。