板巖地區隧道洞口邊仰坡滑塌原因及治理措施研究

張安適 魏迎東

（中交三航局第三工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

高速公路隧道洞口邊仰坡的滑塌原因及工程治理是公路隧道建設經常面臨的問題，特別是板巖地區隧道仰坡滑塌，已逐漸引起了廣泛關注。現有文獻對板巖地區隧道洞口邊仰坡防護及滑塌的研究較少，實際上，對雨水較多的板巖地區，板巖遇水易風化、強度急劇降低，節理裂隙極發育且呈微張、張開狀，巖體破碎，碎塊間結合性差，在暴雨及久雨條件下，易放生山體滑移，產生滑坡斷縫，對路基邊坡有很大的安全隱患，對人的生命安全和社會將造成嚴重的影響。因此，為能夠較好對板巖地區隧道洞口邊仰坡進行治理和預防，對滑坡原因及處治措施進行深入的研究是很有必要性和重要性的。

1 工程概況

姑會隧道右幅樁號 K41+843處姑會隧道出口左、右洞洞口邊仰坡工程，在施工過程中，姑會隧道左右洞出口邊坡均為全風化泥質板巖，巖體結構基本破壞，極破碎，邊坡穩定性較差。受2017年5月、6月份強降雨影響，邊坡出現大面積滑坡，滑坡范圍超出設計邊仰坡范圍，引起隧道套拱開裂，右幅隧道洞口初支斷面右側發生較大收斂位移，侵入二襯設計位置，且初噴砼出現裂縫，掉塊，局部工字鋼拱架外露且變形嚴重。

根據地質調繪和鉆探揭露，隧道右線最大埋深63.6 m，圍巖為第四系覆蓋層硬塑狀粉質黏土及全～強風化泥質板巖，部分段落為中風化泥質板巖。隧道進出口段第四系覆蓋層厚度較大，分布于洞身的斜坡上，全風化層原巖結構已基本破壞，并且強風化泥質板巖巖體體極破碎，片理化現象發育，在施工中很可能造成危險事故的發生，除此之外，圍巖自穩能力差。在開挖的施工中要做好相關的支護工作，以防止拱部和側壁坍塌發生安全事故，地下水的出水狀態大致為潮濕或點滴狀，然而在降水量較高的季節則地下水的狀態可能出現淋雨狀或涌流狀出水。

根據現場地質構造，該段邊坡整體而言，覆蓋層、強風化板巖厚度大，節理裂隙極發育且呈微張、張開狀，巖體破碎，碎塊間結合性差，在削坡階段如有過大的擾動，容易造成坡體松動巖塊向臨空面方向產生滑塌等不良地質災害。

項目地處貴州省黔南三都縣，位于東經107°50′～108°10′，北緯25°25′～25°58′。這項工程所處地形主要為斜坡臺地，并且在苗嶺山脈附近，項目工程周圍幾乎是高度較低的山脈，重巒疊嶂，地勢險峻，河流和山谷形狀多為“U”形，這項工程的地貌復雜，并且存在許多齒狀、構造溶蝕形等。通過對項目所處地區地貌的形態和特征將其分為溶丘洼地地貌、峰叢谷地地貌等。

這項工程區域主要在新華夏系扭動構造體系第三隆起帶的南延區域，并且所處區域還位于廣西山字形脊柱的北端位置，所處區域的東北部存在形態優質的華夏系，這項工程的所處區域山巒形態復雜以及多重構造的影響，使得所處區域構圖復雜繁瑣。

主要構造為荔波向斜，軸向北東32度，核部的方向主要為從南到北，地層區域主要是從三迭統地層到中石炭統地層，然而翼部的地層區域主要是從三迭統地層到上泥盆統地層，兩翼形態比較對稱。

主要地表水系為路線走廊帶主要的水系是珠江流域柳江水系，流經區域地表河水是區內的一級排泄單元，主要有水各河、污德河、牛長河等。降水量較大，有良好的地下水資源。區內主要包括碎屑巖類孔隙裂隙類和碳酸鹽類裂隙巖融水類含水巖組。

在這項工程區域內有著豐富的地下水資源，依照該項目區內巖性、地下水的存在形式等特征，將地下水的類型主要分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類巖溶水。該區域內地下水資源豐富的原因是由于受到大氣的影響，降水量較高，所以地下水資源豐富，其中該工程的排泄區主要位于坐馬河和打扒河。

項目區域內有著良好的氣候條件，處于亞熱帶季風濕潤氣候區，降水量較高，氣候溫暖，并且從春季最晚的一次降霜到冬季第一次降霜的相隔時間較長，有利于植物的生長。但是所處區域的降水量存在差異較大的現象，主要體現在該區域東部降水量極少，然而在此區域的南、北部降水量則會隨著海拔增高而逐漸的增加。多年平均降水量1195.9 mm，年最大降水量1621.7 mm（1954年），年最小降水量939.2 mm（1962年），日最大降水量212.2 mm（2000年6月21日），日最小降水量71.9 mm（2006年6月21日）。在一月到六月份，該區域降水量在逐漸的增加，然而在七月份到十二月份降雨量卻在逐漸降低，降雨的頻率在各個月份也大不相同，依次為：春季31.4%，夏季43.7%，秋季17.3%，冬季7.6%。

2 滑坡影響因素分析

在這項工程施工中極可能發生邊坡失穩的現象，主要存在順層邊坡和開挖后不穩定邊坡。路線走向與巖層走向大體上一致，路塹邊坡為順向，當巖層傾角小于邊坡坡角時，邊坡易失穩。經調查，沿線前段沿線自然邊坡穩定性較好，除局部路段巖層傾角在15°～45°，巖體間存在有泥質夾層，節理裂隙發育、強風化層較厚的挖方邊坡存在失穩可能。

根據邊坡滑塌產生現狀，并且根據實地勘察數據以及現場開挖情況，導致邊坡滑塌的主要原因有以下幾點：

（1）地質因素：發生滑塌變形的土體主要為穩定性較差的覆蓋層，開挖后長時間暴露，在干濕變化條件下板巖強度逐漸降低，自穩能力變差，故表現為主要為表層滑塌。

（2）水的因素：變形土體結構較松散，易受降雨及地表水入滲運移的影響；下伏板巖為相對隔水層。降雨時間較長或者降雨量較大，致使大量的地表水順著第四系土體向下滲透，在巖土交界面產生一定量的積水，并順基巖頂面流動，使土巖接觸面被軟化，形成軟弱夾層，因此形成滑塌。

（3）路基開挖形成大臨空面，排水邊溝不暢等，誘發了邊坡土體的滑動。

（4）強風化板巖厚度大，覆蓋層已發生滑塌，如不對邊坡加強支護，強風化層在各種誘因下極易發生更大的二次滑坡，對隧道洞口安全和下方橋梁構造物造成嚴重威脅。

3 滑坡治理方案

3.1 原設計

原設計姑會隧道左右洞出口邊仰坡采用噴錨防護，3.5長ф22砂漿錨桿，1.2 m*1.2 m梅花形布置，10 cm厚 C20噴射混凝土。

3.2 隧道仰坡滑塌處治設計

對邊坡自上而下進行刷坡清方，清方之前需滑坡體頂部插打鋼管樁，這是為了防止在刷坡的過程中發生誘發上部繼續滑坡的現象，進而保證施工安全。采用鋼管樁+小導管注漿+擋墻方式進行處治，具體方案如下：

（1）對滑坡體塌方土石方進行全部挖除，按坡比進行開挖；

（2）在邊坡滑坡頂部及第四、第五級平臺設置2排ф89*6 mm鋼管樁，鋼管樁長15 m，橫向間距1.4 m，縱向間距1.2 m，并錯開布置，樁頂設置2 m*1 m的 C30混凝土樁頂連接承臺，長58.5 m，以防繼續向上滑塌；

（3）隧道仰坡范圍采用ф42*4 mm鋼花管注漿+掛網噴漿防護，鋼花管長5 m，間距1.5*1.5 m，梅花形布置，掛設6.5鋼筋網20*20 cm，10 cm厚 C20噴射混凝土；

（4）完善邊仰坡外側坡頂截排水系統；

（5）邊坡平臺采用20cm厚C25混凝土硬化，平臺寬度4m；

（6）對明洞（未施工）段右側邊坡坡腳進行反壓回填，同時，采用型鋼對初期支護拱架進行臨時支撐；

（7）對 K41+824～838段洞身進行徑向?42×4 mm小導管注漿，小導管長度4.5 m，間距120×120 cm，梅花形布置；

（8）坡腳增設45米長5m高C20片石砼護腳墻，并對因清方卸載端損環的洞頂截水溝進行改移。

（9）在洞口段右側坡腳平行線路方向增設14米長，5米高C20片石砼抗滑擋墻防護。

（10）對右洞右側第一級、第二級、第三級、第四級邊坡進行植草防護。

（11）對洞內斷面，洞口上方邊坡進行持續監測，待圍巖及邊坡穩定后，對K41+824～840段初期支護進行工字鋼拱架更換，重新施作噴射砼。為確保安全，工字鋼拱架應逐榀更換。

（12）姑會隧道右洞明洞段至姑會特大橋 1#橋右幅 0#橋臺仰拱底采用 C15片石砼進行換填。

圖3.1 姑會隧道洞口仰坡滑塌處理縱斷面圖

圖3.2 姑會隧道洞口仰坡滑塌處理平面圖

4 邊仰坡塌方治理施工及監測驗證

按照該段處治防護方案，對邊坡進行施工、監控量測，施工完成后監控數據無明顯變形、穩定性較好，未對隧道洞口安全及行車運營造成威脅。

圖4.1 荔榕高速姑會隧道仰坡滑塌處理完成圖

5 結論

根據板巖地區，荔波至榕江高速公路姑會隧道出口左、右洞洞口邊仰坡滑塌處治過程，結合現場實際地質情況、施工及監測情況，可得以下結論：

（1）板巖地區地表土體主要為穩定性較差的覆蓋層，開挖后長時間暴露，在干濕變化條件下板巖強度逐漸降低，自穩能力變差，易造成邊坡表層滑塌。

（2）板巖地區隧道邊仰坡土體結構較松散，易受降雨及地表水入滲運移的影響，在降雨量較大或者是降雨時間過長，會導致地表水順著第四系土體向下放滲透，并在巖土交界面處地表水會產生一定的積累，并且并順基巖頂面流動，使土巖接觸面轉變成軟弱夾層，從而導致滑塌的現象發生。

（3）隧道洞口開挖形成大臨空面，排水邊溝不暢等，支護不及時均會誘發了邊坡土體的滑動。

（4）強風化板巖厚度大，節理裂隙極發育且呈張開狀，巖體破碎，碎塊間結合性差，覆蓋層已發生滑塌，如不對邊坡加強支護，強風化層在各種誘因下極易發生更大的二次滑坡，因此應對板巖地區隧道洞口邊仰坡做好充分的安全防范措施，防止安全事故的發生。

（5）總的來說，板巖地區在施工過程中，受施工擾動及雨水影響，不及時支護易造成隧道洞口邊仰坡滑塌，因此實際工程必須重視板巖遇水因風化、軟化的作用。

（6）本文分析加深了對“板巖地區”隧道邊仰坡滑塌原因和治理的理解，對類似板巖地區隧道邊仰坡的防護及治理提供了較好的參考。