厚滑坡體地層穩定性增強控制技術研究

潘嘉誠 廖鵬 熊忠皇

中交路橋南方工程有限公司 北京 100000

在山嶺區進行隧道開挖施工時，時常會遇到諸如松散沉積體、坡積土等特殊地層，嚴重影響隧道施工的安全性和經濟性。我國已建成的一些重要的隧道工程（如張花高速公路劉家院子隧道、蘭渝鐵路四方山隧道以及兩河口水電站交通工程主線隧道）建設之初均遇到滑坡體工況。相對于穩定的土質或巖質邊坡，松動滑坡體的存在給隧道進洞帶來巨大的安全問題和更大的施工難度。滑坡體穩定性差，在暴雨及人工擾動下極易發生再次失穩。

大慶至廣州高速公路南康至龍南段擴容工程C7標段的馬槽仔隧道，起止樁號為K124+475～K126+320，長度為1845m，隧道內輪廓總寬15.6m，內輪總高10.0m，凈空斷面積102.6m2，屬于公路長隧道。

隧道軸線走向大致為由北至南，隧道平位于直線上，隧道段沒有超高加寬，隧道為雙向橫坡2%，隧道縱坡進洞口處為2.5%、出洞口處為-1.5%，進出洞口洞門形式均為端墻式。隧道區地處構造剝蝕低山地貌區，山勢總體呈南東走向，支脈、沖溝呈樹杈狀，地形起伏大。隧址區內最高點位于隧道右側，標高為550m，最低標高約為233m左右，相對高差約317m。受連續降雨和洞口土體穩定性差等因素影響，在隧道進口處出現了較大規模的滑坡病害，大幅提升了隧道工程的進洞施工的難度。

圖1 隧道洞口厚滑坡土體滑坡照片

從物理力學指標以及依托工程圍巖實際情況來看，研究項目地質環境相對于完整巖石隧道或其它破碎巖層隧道具有一定的特殊性。主要體現在：洞口段頂部為松散結構的含粉質粘土和全風化泥灰巖；地下水活動較強，局部存在高揚程的承壓水；松散滑坡體影響范圍超過100m，并已封閉隧道洞口段。上述工程問題的存在必然會對工程施工時的變形控制、穩定性控制、安全問題以及現場施工組織產生不利影響，并會嚴重影響工程的建設進度。

為提升洞口邊坡的穩定性，改善厚滑坡體地層的受荷性能，提高現場施工效率和邊坡支護質量，學者和工程技術人員進行了系列有針對性的研究，如謝云峰[1]對梨樹山滑坡的成因機制及防治措施進行了分析研究；劉義等[2]闡明了青海東部西寧盆地北緣紅層滑坡成因機制；趙剛[3]系統分析了山村滑坡的成因及防治措施；李乃旺等[4]揭示了煤系地層路塹邊坡滑坡機理；童欣等[5]長了降雨對滑坡的穩定性影響程度；王濤等[6]系統分析了地震對金沙江金坪子滑坡的穩定性影響情況；梅偉標等[7]對中山市大型滑坡地質災害隱患點穩定性進行了分析研究；鄔學農等[8]基于方圓村1組滑坡實際情況，研究了滑板的防治措施；鐘帆等[9]結合工程實際，研究了邊坡滑坡的主要誘因；劉小青[10]提出了煤系地層滑坡支護加固技術。

鑒于此，為克服邊坡土體穩定性差、現場施工效率低、邊坡綠化效果差等工程難題，文章基于依托工程實際情況，對厚滑坡體地層邊坡支護施工結構和工程技術進行系統研究，形成了厚滑坡體地層穩定性增強控制技術。

1 工程技術問題及施工難點

1.1 土體穩定性組合提升

在道路工程建設過程中，對于易發生淺層滑坡的邊坡通常會打設抗滑錨桿、澆筑擋土墻等手段進行土體整體性增強；具體施工時，需現根據工程勘測資料和理論計算成果，判斷滑坡的位置、范圍，然后根據穩定性提升的要求，采用相應支護措施。除此之外，還應采取相應的加固手段，確保結構安全可靠。

1.2 支護結構體系整體性增強困難

厚滑坡體地層的穩定性受土體的應力歷史、固結密實情況、土體整體性、土性分界面以及土水相互作用情況影響顯著，其中厚滑坡體地層在降雨或工程施工擾動等作用下極易產生失穩，并可能產生較大范圍的滑坡。

1.3 邊坡整體性提升困難

在進行滑坡體加固施工過程中，通常會對固定區域采取補強、固化、加筋等方面的技術措施，現狀技術雖可在一定程度上改善邊坡土體的受荷響應情況和穩定狀態，但加固技術難以解決整體坡面穩定性提升的問題，導致對局部區域的穩定性控制失效。

2 施工結構改善設計及特點分析

2.1 邊坡滑動面分析

（1）滑動面：根據第三方測斜結果，滑動面位于土巖界面附近，局部切入全風化頁巖層內，最大滑移深度15m。

（2）滑動方向：右洞主滑方向約349°，與路線夾角34°；左洞主滑方向約2°，與路線夾角24°。

（3）滑動體積：第一次右洞滑坡體最大寬度約48 米，滑動方向最大主軸長度約65m，滑坡體面積約2500 ㎡，體量約30000m3；第二次左洞滑坡體最大寬度約71m，滑動方向最大主軸長度約130m，滑坡體面積約7100㎡，體量約85000m3。屬中型土質滑坡。

（4）滑動方式：為重力牽引式滑坡。

圖2 邊坡滑動面勘測情況

2.2 滑坡原因分析

（1）由于隧道洞口地質為堆積體及全風化泥灰巖，地質條件差，隧道洞口套拱及管棚施工完成后因連續暴雨等原因導致隧道洞口上方土體出現滑塌。

（2）隧道洞口進口前端為路基挖方段，路基挖方施工行成了新的臨空面，導致山體邊仰坡失穩，坡體出現大量縱橫向裂縫。

（3）施工期間，出現了連續暴雨并下滲，導致松散堆積體的巖土體物理力學參數持續惡化，加上隧道洞口開挖后在坡面形成了一個較大的臨空面，使得土體反壓力大幅減小，進而產生土體滑移。

2.3 改善設計

基于大慶至廣州高速公路南康至龍南段擴容工程C7標段的馬槽仔隧道洞口處的工程地質環境和施工技術難題，對現場施工結構進行優化設計，圖3是松散堆積體地層邊坡組合增強結構圖，圖4是松散堆積體地層坡頂壓頂框梁結構圖。

圖3 松散堆積體厚滑坡地層邊坡組合增強結構示意圖

圖4 松散堆積體地層坡頂壓頂框梁結構圖

圖5 現場施工圖片

（1）先通過勘測確定穩定土層與欠穩定土層之間的滑動界面位置；在邊坡頂部消減欠穩定土層，并挖設坡面平臺，減小下滑力；自挖設的坡面平臺向穩定土層打設錨固管樁或抗滑樁，并在錨固管樁內部設置錨固拉筋。

（2）在錨固管樁或抗滑樁的頂端設置連接筋體，待錨固管樁形成強度后，在坡面平臺上支模澆筑混凝土形成壓頂框梁，并使錨固管樁與壓頂框梁底面的導向套管連接。

（3）采用外部張拉設備對錨固拉筋施加緊固拉力，再通過壓頂框梁內的拉筋錨具將錨固拉筋與壓頂框梁連接牢固，然后在拉筋錨具的外側設置錨具封閉體。

2.4 特點分析

（1）松散堆積體厚滑坡地層邊坡組合增強結構自坡面平臺向穩定土層打設錨固管樁，通過外部壓漿設備向錨固管樁內部壓漿，形成管腔注漿和界面注漿體，可在提升錨固管樁的剛度的同時，改善后滑坡體地層的承載性能。

（2）厚滑坡體地層穩定性組合增強結構在坡面平臺上布設壓頂框梁，并可通過壓頂框梁內的壓力擴散板為錨固拉筋提供預應力錨固支撐，進一步提升穩定性增強結構的整體性。

3 厚滑坡地層支護施工

3.1 施工過程

施做洞口橫向抗滑樁及明洞左側豎向抗滑樁→導向墻段預留核心土開挖拉槽，同時開挖防護邊坡→導向墻基礎處理→打設導向墻基礎豎向鋼管樁→施工導向墻鋼架→施工導向鋼管等附件及導向墻混凝土→大管棚施工→明洞套拱段預留核心土開挖拉槽，同時開挖防護邊坡→套拱基礎處理→打設套拱基礎豎向鋼管樁→澆筑套拱混凝土→洞頂反壓回填→開挖套拱段核心土并及時處理隧底基礎→施工隧底碎石盲溝→施做套拱段明洞仰拱及部分仰拱填充→施做套拱段明洞防排水及襯砌→施做洞門結構→雙側壁施工暗洞襯砌；

隧道套拱及明洞完成后在可在其頂部回填至原地面為宜，增加反壓效果。回填采用袋裝沙石土或碎石，并用水泥砂漿封閉回填區空隙，回填厚度控制在5m內。

3.2 施工注意事項

（1）施工過程加強地表及抗滑樁的位移變形監測及頻率，若地表出現裂縫或變形異常，應立即停止施工，并通知各參建方。

（2）施工過程做好臨時排水措施及截水溝，做好地表引排工作，將地表水引離滑塌體。

（3）進行明洞回填施工時，應注意對明洞襯砌外緣背貼的防水板的保護，防止其發生破碎問題，回填土體應采取兩側對稱分層夯實的方式進行填筑。

（4）做好施工組織及放線，避免管棚與豎向加固鋼管相互干擾。

（5）暗洞開挖遇到地表豎向加固鋼管應割斷，嚴禁機械硬碰硬拉。

（6）洞口外路基應嚴格按照施工圖施工，左洞與右洞之間嚴禁開挖，應保留左右線之間土體，以免造成又一次滑塌。

4 結論

受諸多不確定性因素影響，厚滑坡體地層的穩定性與整體性一直是隧道洞口邊坡開挖工程施工控制的難點。文章針對厚滑坡體地層穩定性增強控制結構施工的難點問題，進行了有針對性的技術研究，得到了以下結論：

（1）基于依托工程實際情況，勘測確定厚滑坡體地層的滑動面位置，提出了厚滑坡體地層穩定性組合增強結構，闡明了提出結構的技術特點。

（2）結合厚滑坡體地層穩定性增強控制結構的特點，對現場施工技術措施進行分析，闡明了結構的施工過程和施工注意事項。