多種支護方式組合使用在隧道口滑坡治理中的應用

宋 濤

四川西南交大土木工程設計有限公司貴州分公司 貴州 貴陽 550000

前言

隨著我國經濟的快速發展，對基礎設施建設的投入也越來越大。貴州省地處我國西南內陸地區腹地，是西南地區交通樞紐，長江經濟帶重要組成部分，因此基礎交通建設的重要性對于貴州不言而喻。而貴州以高原山地居多，道路建設過程中不可避免的會遇到邊坡治理問題，其中滑坡是邊坡工程中較常見的地質災害。

目前常見的幾種滑坡治理方式有：

1、抗滑樁

抗滑樁是穿過滑坡體并深入穩定巖土體內的樁柱，通過樁身將上部承受的下滑力傳遞給下部側向巖土體，依靠樁下部側阻力支擋滑體的滑動力，從而使滑坡體保持穩定，適用于淺層和中厚層的滑坡。

2、預應力錨索

通過預應力的施加，增強滑帶的法向應力和減少滑體下滑力，有效地增強滑坡體的穩定性。

3、格構錨固

利用漿切塊石、現澆鋼筋砼或預制預應力砼進行坡面防護，并利用錨桿或者錨索固定的一種滑坡綜合防護措施。

4、重力式擋墻

通過墻體自身重力來抵抗墻后土體土壓力，以保持滑坡體穩定，通常適用于規模小、厚度薄的滑坡治理。

一、工程概況

1、項目背景

舊寨隧道位于開陽縣科技大道市政道路樁號K5+330～K6+0045段，分為左右兩幅。隧道埋深0m～108.5m，設計荷載：城—A級，單洞建筑界限凈寬14.75m，限界凈高5m，其中車行道寬度為11.75m，左右線車道中心線距離為32.88m。

隧道于2015年8 月1日施工，至2015年10月16日，發現距隧道洞口仰坡水平距離35m～40m處邊坡內產生4條長約18m～26m的拉裂縫，拉裂縫從左幅右邊線至右幅延伸。

2、工程地質條件

場區屬低中山地貌區，地面起伏較大，屬風化殼緩丘。舊寨隧道進口附近整體邊坡坡度18°～22°。工程區屬揚子準地臺上揚子臺褶帶的中部黔中早拱斷褶束，舊寨隧洞進口段，無區域性斷裂。

揭露巖土層自上而下為：

①殘坡積層（Qedl）：黃褐色、灰綠色碎石土，局部為粘土夾碎石，厚度約6.0～9.6m，碎石母巖為全風化粉砂質粘土巖，泥質充填，松散～稍密；斜坡開裂區以下滑帶土為可塑狀，開裂區以上基覆分界面土體為硬塑狀。

②寒武系下統明心寺組第一段（∈1m1）：灰黑、灰綠、黃綠色薄至中厚層粉砂質粘土巖夾粉細砂巖，巖層產狀N5°～10°E，SE∠32°～44°。

3、水文地質

地下水類型主要為第四系覆蓋層孔隙水、基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于溝谷、低洼地勢的殘坡積黏土層中，靠大氣降雨補給。孔隙水對邊坡和滑坡影響較大。基巖裂隙水賦存于寒武系明心寺組第一段黏土質粉砂巖、粉細砂巖基巖裂隙中。受大氣降雨及第四系地層滯水入滲補給。鉆探揭露地下水埋深3～5m，隧道進口邊坡部位地下水位埋深較淺，水田區域地下水位較高，其他部位地下水位于基覆分界面附近。

二、滑坡基本特征及邊坡穩定性分析

1、滑坡基本特征

隧道洞口仰坡出現滑坡跡象，YK5+380樁號附近地表土體發生開裂，產生4條拉裂縫，裂縫L1：位于梯田上，NE～SW向延伸，裂縫寬15cm～30cm，埋深約10cm，長約20m，裂縫沿陡坎邊緣開裂，陡坎內被水浸泡，土體呈軟塑狀。裂縫L2：位于右幅隧道上方的階梯上，NE～SW向延伸，裂縫寬20cm～35cm，埋深約20cm，長約18.5m，裂縫沿梯田中部開裂，局部形成4～6cm錯臺，調查期間梯田內無水。裂縫L3：位于右幅隧道上方，SE～NW向延伸，裂縫連續性稍差，裂縫寬20cm～30cm，埋深約20cm，長約18.0m，地形稍陡。裂縫L4：位于右幅隧道右側，近東西向延伸，裂縫寬20cm～40cm，埋深約25cm，長約26.0m，局部形成5～8cm錯臺。拉裂縫總體呈貫通狀態。滑坡體前緣橫寬120m，中、上部寬約90m，開裂最高處至隧道洞口長約60m。

2、滑坡成因分析

①舊寨隧道施工公路開挖在沿線形成了6.0m～9.7m的土質邊坡，邊坡較陡，斜坡前緣產生蠕變拉裂，形成拉裂縫。

②隧道施工期間降雨加劇，使土體內水位升高，孔隙水壓力增大，抗滑力減小，相應下滑力增加，土體物理力學參數降低，加劇滑坡體變形。坡體前沿出現滲水、隧道管棚滲水等都說明滑坡體處于失穩狀態。

3、邊坡穩定性分析

在暴雨工況下，滑帶處土體物理力學參數較低，滑坡體安全系數為0.944～1.080，邊坡處于不穩狀態，結合現在兩剖面上有拉裂縫，坡體前沿滲水、拉裂縫逐漸加寬及拉裂縫內水泥漿又出現新的拉裂縫等現象都表明前沿滑坡處于蠕滑階段；坡體后緣未見明顯變形，安全系數大于1.3，上部邊坡整體穩定。

三、邊坡支護設計

1、設計原則

根據勘察報告，邊坡安全等級二級，設計使用年限同隧道工程使用年限，即永久性工程。滑坡穩定性安全系數執行《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013），取Ks=1.30。

2、巖、土體物理力學參數

根據勘察報告提供建議物理力學指標，結合反算成果，滑坡區各巖土體物理力學參數如下：

表3 -1 滑坡區巖土體物理力學指標參數表

3、滑坡推力計算

按飽和工況考慮，安全系數Ks=1.30，首先計算隧道左右兩洞軸線位置推力，算得隧道右幅洞軸線縱剖面穩定系數Fs=0.93，剩余下滑力E=1273.77kN/m3，寬度26m，推力合33118.0kN；隧道左幅洞軸線縱剖面穩定系數Fs=1.52，剩余下滑力E=0kN/m3。

隧道軸線以外取隧道左側Z1-Z1’、中間Z2-Z2’及右側Z3-Z3’三個剖面計算剩余下滑力，結果分別為683.8 kN/m、743.5 kN/m、959.7 kN/m，平均為795.667 kN/m，涉及滑體寬度為64m， 推力合力50922.7kN。滑坡總推力50922.7+33118.0=84040.7kN，滑面角度24°，滑坡總水平推力為76775.0kN。

4、設計方案

①方案比選

采用抗滑樁支護。受場地范圍影響，能布置的樁數有限，且隧道左右兩洞范圍內無法布置抗滑樁，無法滿足消除滑坡推力的要求。

采用預應力錨索支護，同樣面臨隧道左右兩洞洞頂范圍內土體無法布置錨孔，不能完全消除滑坡推力。

對于本滑坡體開裂深度較大下滑力較大，重力式擋墻不予考慮。

單一的支護方式無法滿足本工程治理要求，因此考慮采用多種方式組合使用。

②支護設計

首先在滑坡體前緣進行反壓以穩定滑坡體，在滑坡體范圍外修筑截水溝。

于滑體范圍內設預應力錨索4排×29列=116孔，采用5φ15.2鋼絞線，每孔設計軸力450kN；采用9根抗滑樁于滑坡前緣隧道洞口兩側支擋，抗滑樁尺寸2m×3m，樁間距5m，樁頂高度于隧道洞口頂部土體高度持平；隧道洞頂錨索支護區與樁支護區之間土體采用地表打入φ42鋼花管注漿進行加固，以提高該部分土體整體穩定性，并能增加土體抗滑力，鋼花管間距1.5×1.5m，梅花形布置，隧道輪廓范圍，注漿深度至大管棚之上，以不防礙大管棚施工為原則，其他范圍注漿深度達路面設計標高以上2m。

滑坡后緣裂縫以上，設2排29列共58孔錨索支護后緣未滑動山體。

本段隧道為Ⅴ級圍巖，Ⅴb類襯砌設計，初支有大管棚、徑向錨桿、環形鋼拱架、縱向連接鋼筋、噴射混凝土等，二襯為含仰拱成環鋼筋混凝土襯砌，建成后，對滑體具有強大的阻滑力。

圖1 滑坡支護設計剖面圖

5、治理效果

本工程與2016年8月施工完畢，經兩個水文年監測，邊坡各項變形指標均滿足規范要求。目前兩側隧道已順利貫通。

四、結語

本文以開陽縣舊寨隧道進口滑坡治理設計為背景，介紹了采用抗滑樁+錨索格構梁+地表注漿組合方式在治理隧道進出口滑坡工程中的成功應用。當遇到復雜滑坡治理時，往往單一方式達不到治理效果，需要設計人員從多方面考慮，結合現場實際情況，采用多種方式合理的組合使用，以達到設計目的。

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