城際礦山偏壓隧道邊坡安全防護控制技術*

高 飛

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程有限公司，北京 101100)

0 引言

隨著我國道路交通工程的快速發展，涌現出大量的人工邊坡[1-3]。早期建成的公路無論在通行能力還是在服務水平上都無法滿足經濟發展的需要，需要改擴建以提高公路等級或者在路塹邊坡修建新的鐵路隧道。在修建新的鐵路隧道過程中，勢必會對原有的路塹邊坡產生二次擾動，尤其是礦山法隧道。在礦山法隧道施工期間，如果沒有采用合理的施工方案和危巖邊坡防護措施，原有的邊坡極有可能在施工期間發生落石、坍塌、失穩破壞，嚴重威脅車輛和行人安全。田鳳玲[4]以膨脹土地區高路塹為工程背景，介紹了錨索樁板墻的主要施工工藝與技術措施。余高銀[5]、彭正宗等[6]介紹了TBS防護技術在公路部分巖石邊坡的應用。劉華先[7]、李鵬飛[8]介紹了SNS柔性防護網在危巖邊坡的應用情況。邊坡防護形式的選擇還要取決于其經濟性與施工速度，不合理的邊坡防護形式將消耗大量的人力物力和資金[9]。基于此，本文以珠機城際二期礦山法偏壓隧道巖石邊坡防護工程為背景，在對邊坡防護形式進行比較分析后，采用GPS2主動加固系統和LF-150覆蓋式簾式防護網技術以達到邊坡防護的目的。

1 工程概況

三灶隧道礦山法段施工共一段，總長352m，位于珠海市三灶鎮，山陵地貌，地勢較陡，右側邊坡為272省道道路開挖路塹邊坡，坡度為60°～70°，臨公路邊坡坡高5～35m，坡頂平臺后方二級邊坡坡高15～25m，坡面基巖裸露，植被弱發育，坡頂植被發育，主要為灌木及雜草。此段礦山法隧道為偏壓隧道，為確保此段隧道施工安全，需要對巖石邊坡進行防護。

2 工程地質條件

1) 地層巖性

根據地質勘察報告，各巖層分布及特征如下：山坡表層整體為燕山期侵入巖花崗巖，灰白色、黃褐色，青灰色，強～弱風化，節理裂隙發育，易受風化影響，發生崩落。

2) 地質構造

邊坡出露巖體節理裂隙發育，巖體整體為較破碎～較完整，主要節理有2組X形節理和1個節理密集帶：①150°～170°∠58°～59°，20°～55°∠52～89°，裂隙張開不均一，局部裂隙張開約10mm，延伸3～4m，未填充，粗糙，3～4組/m；②88°～103°∠71°～87°，215°～248°∠75°～88°，裂隙張開不均一，局部裂隙張開約10mm，延伸1～4m，未填充，粗糙，間距0.5～2m；③ 0°∠69°，節理密集。

3 礦山偏壓隧道邊坡防護方案

礦山段小里程方向里程范圍：DK35+070—DK35+410進行邊坡防護施工，清除影響范圍內已松動或不穩定、具有滑動跡象的危巖，清除并外運，盡量使坡面平順。邊坡防護采用2種施工方案，DK35+070—DK35+190陡崖采用GPS2主動加固系統防護，DK35+190—DK35+410段陡崖采用LF-150覆蓋式簾式防護網，二級邊坡DK35+245—DK35+305段陡崖采用GPS2主動加固系統防護。整治范圍內不穩定危巖大的凹坑部位采用C15片石混凝土嵌補支頂，其余地點采用M7.5漿砌片石嵌補支頂，巖體裂縫采用水泥砂漿嵌補填充。其中GPS2主動加固系統防護及LF-150覆蓋式簾式防護網，共計12 005m2，GPS2主動加固系統防護4 453m2，LF-15覆蓋式簾式防護網7 552m2，如圖1所示。邊坡防護網施工前需要進行清除灌木與危石以及巖腔支頂工作。

圖1 右側危巖落石邊坡防護設計立面

4 邊坡安全防護控制技術

4.1 主要施工方法

邊坡防護基礎采用人工垂直掏槽的方式清理邊坡表層，對山體鉆孔、清孔，植入鋼絲繩錨桿并注入水泥砂漿，保證注漿密實飽滿。防護網安裝時系統在40～60m進行分段，按50m進行分段。雙絞六邊形網鋪掛在環形網的內測(靠山體側)，用鋼絲將雙絞六邊形網固定到環形網上，每平方米固定不少于4處；每張雙絞六邊形網連接處應疊蓋不少于10cm。

4.2 邊坡防護施工工藝流程

邊坡安全防護施工流程如圖2所示。

圖2 邊坡防護施工工藝流程

1) 山坡清理

將危巖邊坡防護區范圍內的碎石、殘土進行清除與整理，同時需要對危巖邊坡上的原始植被進行相應整理，例如對樹木進行移植等。對妨礙施工的地形、坡面進行適當處理，以降低在施工過程中的風險。

2) 測量放線

測量放線使用M3全站儀與DSZ2水準儀。根據地質勘察報告與現場的地質情況，通過測量放線來確定相應的錨桿孔位，鉆孔間距依據地形情況進行相應調整。在危巖邊坡整個施工過程中對控制點進行妥善保護，同時應該將水平軸線的偏差控制在20mm范圍內。根據高程控制點布設高程控制網，需要精密的水準儀進行閉合試驗，同時確保測量誤差控制在200mm范圍內。

3) 腳手架搭設

腳手架搭設尺寸如圖3所示，為確保已搭設部分穩定，構架要求如下：①腳手架底座必須立于堅實平整的地面(混凝土)上。②待掃地桿與立桿布置好后，應將立桿底部與掃地桿牢固扣結。在架設第1水平桿時，將立桿垂直度校正后亦予以扣結，先搭設好位于一個角部兩側各1～2根桿長和1根桿高的架子，并按規定要求設置斜撐桿或剪刀撐，以形成穩定的起始架子，然后向兩邊延伸，至全周邊都搭設好后，再分步向上搭設。③在腳手架搭設過程中，需要根據實際情況對整個腳手架的垂直度進行調整以滿足規范要求。整個腳手架需要保證其垂直度滿足規范要求，腳手架的垂直度誤差需要控制在1/500L范圍以內, 不超過100mm。橫向斜撐與剪刀撐的搭設需要與腳手架縱向、橫向水平桿與立桿的搭設同時進行，剪刀撐必須在外側立面連續搭設與布置。

圖3 腳手架搭設尺寸

4) 鉆孔

鉆孔深度應按照設計深度進行。鉆孔深度要比設計的錨桿長度長5～10cm。錨桿應盡量垂直于坡面，同時應確保與水平面的夾角>15°。鉆孔直徑不得小于42mm。若因特殊情況不能成孔時，例如地層過于破碎或者松散，需要采用C15混凝土基礎 (尺寸>0.4m×0.4m) 對松散巖土體進行置換。

5) 注漿并插入錨桿施工

危巖邊坡防護錨桿施工如圖4所示。可以使用具有專用錨墊板或者帶有彎鉤的錨桿。但錨桿直徑≥20mm，或鋼絲繩錨桿用直徑≥16mm的鋼絲繩彎折后用繩夾或鋁合金緊固套管固定而成，或使用鋁合金套管固定，并在固定后的環套內嵌套雞心環，其鋼絲公稱抗拉強度不應低于1 770MPa，最小破斷拉力不小于150kN。水泥砂漿的強度等級大于M30, 或水泥漿(水灰比范圍0.45～0.55)，水泥砂漿(灰砂比范圍1.0～2.0)，確保漿液飽滿，注漿體養護部應>3d。

圖4 邊坡防護錨桿施工工藝

6) 凹坑部位處理

防護范圍內不穩定危巖大的凹坑部位采用C15片石混凝土嵌補支頂，其余地點采用M7.5漿砌片石嵌補支頂。

7) 安裝縱橫向支撐繩

尺寸為4.5m×4.5m布置的鋼絲繩錨桿需要與橫向 (φ16)、縱向 (φ12) 支撐繩相連接并預張拉。在以正方形分布的支撐繩內鋪設1張鋼絲繩網。縱向與橫向支撐繩需要穿過鋼絲繩錨桿的環套，這個過程需要用緊線葫蘆張拉，同時用錨桿外露環套與4個繩卡在兩端連接。

8) 從上向下鋪掛鋼絲格柵網

邊坡防護鋪掛格柵網施工如圖5所示。其中格柵網包括主錨固點、次錨固點、鋼絲繩錨桿、緩沖裝置等。格柵網應該對危巖邊坡的全區域進行覆蓋，其重疊寬度應>5cm，格柵網與支撐繩和格柵網之間要用φ1.5扎絲扎結。扎節點的間距應滿足以下條件：

圖5 邊坡防護鋪掛格柵網工藝

(1)

式中：l為扎節點間距；α為坡角。

9) 縫合鋼絲繩網

系統標準布置及縫合如圖6所示。從上往下用φ8鋼繩作為縫合繩對鋼絲網進行縫合。將四周支撐繩與1根縫合繩進行縫合，經預張拉組成1張鋼絲網，網繩和2個繩卡要在交匯處連接。纏繞型環形網與上支撐繩間用3.25T卸扣縫合，雙絞網搭接位置每段1m長采用長約1.5m的φ2低碳鋼絲縫合，穿孔間距為150～200mm；每段縫合鋼絲首尾對接，直至兩張網面的重疊部分被全部縫合，每段縫合鋼絲的始端與末端纏繞不少于3圈，并用φ2鋼絲對縫合位置進行綁扎，橫向縫合綁扎間距≤300mm，縱向縫合綁扎間距≤500mm；橫向拉繩并穿過網片穿孔間距≤1.1m。

圖6 系統標準布置及縫合

5 結語

本文以珠機城際二期礦山法偏壓隧道巖石邊坡防護工程實踐為背景，在綜合考慮工程概況、經濟性與施工效率的基礎上，巖石邊坡防護控制關鍵

技術采用GPS2主動加固系統和LF-150覆蓋式簾式防護網的形式。該技術在城際偏壓礦山法隧道的巖石邊坡解決了施工難、工期長的問題，具有經濟、易于安裝的優點，很好地防護了礦山法隧道施工過程產生的邊坡危巖落石，具有良好的經濟效益和社會效益。在此基礎上，由于本工程隧道洞口右側薄弱，施工錨桿及邊坡1m厚混凝土板，進而確保暗挖隧道前45m不會坍塌。