溝谷段隧道洞口滑坡綜合加固治理方案

劉傳利 桂登斌

摘要：我國西南片區地質災害頻發，其中滑坡災害最為常見。文章以云南大關至永善高速公路溝谷處椿坪2號隧道洞口段為依托，采用理論分析、數值模擬分析了該洞口坡體的穩定性，并針對具體施工提出相應處治方案，得到結論：（1）采用傳統理論計算手段分析得到坡體穩定性暴雨狀態下為1.006，天然狀態下為1.099;并采用數值模擬驗證該坡體穩定性在暴雨狀態下為0.99，天然狀態下為1.043，兩種手段相互驗證了該滑坡的不穩定性，需采用有效治理手段。（2）依托工程洞口處施工場地窄針且坡體不穩定，提出以坡體治理為主，方便隧道施工為輔的溝谷段洞口綜合治理方案，采用溝谷回填+抗滑樁及抗滑擋墻相結合的綜合治理方案。

[作者簡介]劉傳利 （1983—），男，碩士，高級工程師，從事公路隧道設計、咨詢和科研工作。

近年來，我國西南片區高速公路發展很快，在西南山區公路交通不僅隧線比大且自然災害頻發，然而隧道洞口段滑坡綜合治理一直是導致隧道洞口段難以安全開挖的首要問題。

國內外大量學者針對溝谷段滑坡的穩定性、綜合治理方案進行了大量研究。張鵬元[1]針對滑坡場區地質、水文概況采用全埋入式抗滑樁對貴州中寨隧道洞口段滑坡進行處理;李曉旭[2]采用PLAXIS有限元計算軟件驗證了板樁墻在滑坡治理方面效果明顯，并指出洞口開挖前做好預支護及臨時排水可以降低洞口滑坡的可能;張偉等人[3]采用非線性有限元法對該洞口滑坡進行了分析，得到了塑性區分布特征及滑面位置;王國欣等人[4]提出有限元模擬和監控量測相結合的方法是防治隧道洞口滑坡的可靠手段;

綜上所述，有大量學者對沿河傍山修建隧道洞口段滑坡治理進行了大量研究，但未有對綜合治理隧道進洞施工進行分析研究。因此，本文采用數值模擬、理論計算等手段對云南大關至永善高速公路椿坪2號隧道出口段滑坡穩定性進行分析，并給出相應方案的優化建議，可為今后類似工程治理與研究提供參考。

1 工程概況及滑坡特征

椿坪2號隧道洞口位于魯溪村金竹林，出口位于魯溪村禹家河溝，設計為分離式雙洞隧道，右線隧道起訖樁號K48+431～K49+591，全長1 160 m，坡度-2.600 %，隧道最大埋深約372.0 m，位于K48+840處（圖1）。

椿坪2號隧道出口所處的魯溪村禹家河溝屬季風影響性高原氣候，雨水充沛，春濕多雨，其降雨多集中于4～7月，約占全年降水量的53 %;隧道出口區的主干河流為金沙江，主要支流有大關河、灑漁河、上小河等河流;地表徑流主要來源于上游冰雪融化及季節性降水。受年內、年際降水量不均影響，汛期降水集中，徑流量大，河水暴漲。溝谷上游有松散堆積體，暴雨季節易發生泥石流。

由于椿坪隧道出口洞口處發生兩次小滑塌，為確保滑坡整治方案的合理性，現場采用瞬變電磁解釋推斷出洞口處斷面坡體巖層分布如圖2所示，其中洞口段覆蓋層為厚度約12.8～31.5 m的碎石土，下覆基巖為中風化灰巖。

根據椿坪隧道出口段坡體斷面地層剖面圖，結合現場工程地質勘察資料，其中地層巖土物理力學參數選取如表1所示。在邊坡治理工程實施前，結合各潛在滑動面的變形特點及穩定程度，根據上表中各土層物理力學參數，采用GB T32864-2016《滑坡防治工程勘查規范》[5]中坡體穩定系數計算公式對不同工況（天然工況、暴雨工況）的洞口處坡體穩定性進行計算，計算結果如表2所示。

通過對該隧道進口位置坡體分析研究，可得到結論：洞口位置處滑塌體受降雨及溝谷沖刷影響，處于欠穩定狀態，建議加強支護，避免牽引后面山體下滑，上部堆積體所處的深層滑面滑動安全系數在正常工況及暴雨工況下皆屬于欠穩定狀態。

2 滑坡穩定性數值模擬

采用FLAC6.0數值模擬軟件，采用軟件內置滑坡強度折減法穩定性系數計算方法，按式（1）將圍巖強度參數粘聚力c和內摩擦角φ值同時除以一個折減系數F得到一組新的c′、φ′值，依次迭代計算最終得到坡體破壞狀態的折減值F，即為坡體穩定系數。

式（1）中，F為折減系數;c為巖土材料的粘聚力;φ為巖土材料的內摩擦角;c′為按F值折減后的粘聚力，φ′為按F值折減后的內摩擦角。

其洞口段坡體二維穩定性計算模型長、寬、高分別為395 m、5 m、350 m，約束模型前、后、左、右及下邊界，其中模型分為上覆碎石土層和下覆中風化泥巖層，土體物理力學參數如表1所示，坡體天然、降水條件下穩定性數值模擬計算結果如圖3、圖4所示。

通過圖3、圖4結合GB T3284-2016《滑坡防治工程勘察規范》可知，未處理暴雨工況下滑坡體安全系數為0.99，處于臨界失穩狀態;未處理天然工況下滑坡體安全系數為1.043，處于欠穩定狀態。與穩定性計算公式計算結果差距約為6 %，驗證了數值模擬計算的可靠性。

無論天然狀態下或暴雨狀態下都不宜直接進行隧道施工，需對其進行加固預處理。

3 滑坡治理方案

3.1 坡體治理方案

根據上節對椿坪2號隧道洞口的滑坡安全穩定性進行計算分析發現，未進行處理的隧道出口邊坡上部堆積體在暴雨狀態下處于不穩定狀態，在天然狀態下處于欠穩定狀態。現通過分析對洞口段坡體進行綜合治理，設計方案為：

（1）考慮現場施工實際情況，由于河溝的反壓回填擴大工區施工場地。即考慮在椿坪隧道出口洞口處進行填溝，將右洞沖溝順直到右洞口的右側，在沖溝后緣修建截排水溝，盡量將地表水引到其它沖溝內。

（2）考慮抵抗上部堆積體下滑力，即在椿坪2號隧道出口處施做抗滑樁+樁板墻及抗滑擋墻，并在上部堆積體處進行地面錨索加固，如圖5所示。

3.2 隧道進洞預處理方案

椿坪2號隧道進洞主要采取措施如下：第一步，完成禹家河溝填溝方案，施作洞口截水溝;第二步，施作長為14 m抗滑樁及抗滑擋墻，呈“H”字形布置;第三步，施作17.5 m明洞，采用直徑1.5 m長30 m樁基進行明洞基底加固，并用鋼花管對明洞基底注漿加固;第四步，施作長為25 m的108×6 mm熱軋無縫鋼管的雙層超前大管棚;第五步，待明洞樁基及基底處理達到設計強度后，進行上覆土回填。具體方案示意如圖6所示。

4 結論

對椿坪2號隧道隧道滑坡穩定性進行分析，采用文獻調研、數值模擬等方法，驗證了隧道進口滑坡處于不穩定狀態并提出了相應治理方案，得到結論：

（1）采用條分法計算得到溝谷段椿坪隧道2洞口段坡體穩定性暴雨狀態下為1.006，天然狀態下為1.099;并采用數值模擬驗證該坡體穩定性在暴雨狀態下為0.99，天然狀態下為1.043。兩種手段皆說明了該滑坡的不穩定性，需采用有效治理手段。

（2）本文依托工程洞口處施工場地窄針且坡體不穩定，提出以坡體治理為主，方便隧道施工為輔的溝谷段洞口綜合治理方案，采用溝谷回填+抗滑樁及抗滑擋墻相結合的綜合治理方案。

參考文獻

[1] 張鵬元.公路隧道洞口滑坡分析與綜合治理[J].中外公路，2018，38（01）：43-46.

[2] 李曉旭.高速公路隧道洞口滑坡穩定性分析及治理措施[J].公路，2017，62（12）：292-295.

[3] 張偉，焦玉勇，郭小紅.隧道洞口滑坡穩定性分析與防止措施 [J].巖土力學，2008，29（S1）：311-314.

[4] 謝雄耀，黃宏偉.公路隧道洞口滑坡的機制分析及監測預報[J].巖石力學與工程學報，2006，（2）：268-274.

[5] 滑坡防治工程勘查規范： GB/T 32864-2016 [S]. 北京： 中國標準出版社， 2016.