滑坡體淺埋隧道進洞分析及應對措施

蔡景石

中鐵十五局集團第一工程有限公司 陜西西安 710000

1 背景概況

臨夏至大河家高速公路建設項目控制性工程積石山隧道土建工程位于臨夏回族自治州積石山縣胡林家鄉喇叭咀-尕陰洼東側山溝，線路采用分離式隧道通過。積石山隧道左幅設計全長1025m，最大埋深約為129m；右幅設計全長1021m，最大埋深約為122m。積石山隧道出口，洞口埋深淺，土體結構較松散，土體自穩能力差，洞口施工過程極易引起塌方。積石山隧道左線出口處存在滑坡體，該滑坡體為中淺層滑坡，滑坡后壁較高，后緣處平臺寬大平緩，局部存在微沉陷現象?；麦w寬56米，長208米，厚度約3米，體積約3萬立方米，屬于淺層中型推移式滑坡[1]。

積石山縣有山地、高山綜合氣候特征和季風氣候特征。年均降水量600mm，秋季7-9月降雨量約占全年降雨量的59%，本項目開工時間為6月份，正值當地雨季，降雨量大，滑坡體受雨水影響穩定性更差，對隧道進洞造成的影響大。

2 綜合分析

由于受水文地質情況及季節性氣候影響，對于本身即不穩定滑坡體，加上洞口工程和邊仰坡施工對原有地形地貌的破壞及擾動，必然會加劇滑坡體的滑動。因此，第一步即先對滑坡體進行處治，先初步穩定滑坡體，在盡量控制滑坡體的移動，形成初步穩定后再進行洞身施工。洞身施工時，根據已有的地質資料結合現場的收集的動態數據，采用相應的措施，保證進洞施工全過程滑坡體和隧道洞身的穩定性，方可確保順利進洞。

3 方案的細化和制定

3.1 滑坡體影響分析和處治措施

（1）滑坡體及其影響分析。通過背景材料和現場實際勘查可知，該滑坡體屬于淺層中型推移式滑坡，對于推移式滑坡，其破壞形式主要有兩種，一種是整個滑坡體沿滑動面發生推移破壞，另一種就是滑坡體后緣沿滑動面發生推移破壞，前緣局部沿滑坡體軟弱部分發生剪切破壞。固要保證滑坡體穩定，就是要達到使其摩阻力與下滑力相等的臨界狀態。積石山隧道出口位于滑坡體的前緣，施工前期場地平整和洞門修建，以及后期進洞時暗洞的開挖施工，都會破壞滑坡體的應力發生改變，進而破壞滑坡體的臨界狀態使滑坡體發生滑移破壞。

隧道施工前期場地平整和洞門修建，以及后期進洞時暗洞的開挖施工對滑坡體的破壞是不可避免的，因此只能最大限度地減小對滑坡體的影響，并采取措施減小滑移。而施工前期正值雨季，雨水的進入會造成雙向破壞，一是增大滑坡體的下滑力，二是會減小滑動面摩阻力，進而加速滑坡體的滑移破壞。

（2）滑坡體處治措施。根據對滑坡體及其影響分析結合滑坡體治理的措施（排水、力學平衡、改變滑帶圖）決定采取如下措施，首先，排除地表水，防止雨水進入滑坡體內部；其次，盡可能減小對滑坡體應力的改變，通過在滑動面以下基巖上施做支撐滲溝，以穩固滑坡體及排除滑坡體內部滲流。

①排水。水對滑坡體穩定是一個非常關鍵和基本的要素，因此在治理滑坡體前的第一步就是要先治水?；麦w處治前，為防止在治理滑坡體時雨水對清理面的沖刷，在滑坡體滑動面上方及四周設置臨時截、排水溝，將地表水排除在滑坡體外，防止地表水滲入滑坡體內；為避免對原狀土的擾動，采用人工開挖。

②滑坡體處治。根據設計及現場實際情況，支撐滲溝間距8米，截面尺寸為1米×1米，采用無沙透水混凝土澆筑，下鋪透水土工布。滲溝的開挖宜自下而上分段開挖，開挖長度視坡面坡度狀況、地下水及地質結構狀態而定，根據現場實際情況，長度為21m至32m不等。支撐滲溝埋深置入土層滑動線以下不小于1米的穩定土層。溝底做成臺階狀，臺階長度3-4m，臺階面做成3%的反坡。開挖達到基底高度后，立即對基底進行清理整平，然后采用透水土工布進行鋪設，土工布搭接長度不應小于30cm。鋪設時采用U形釘將土工布固定在溝槽內，防止滑落、移位。無砂混凝土是干硬性的混凝土，在澆筑前，用水濕潤基面，防止混凝土水分流失加速水泥凝結。由于無砂混凝土中水泥量有限，只能包裹骨料顆粒，因此，在澆筑時不得采用強烈振搗或夯實，否則將會使水泥漿沉積，破壞混凝土結構均勻性，并在底部形成不透水層?；轮卫磉^程中加強監控量測，采取動態監控措施，發現問題及時撤離施工人員并采取加固措施[2]。

3.2 進洞分析及應對措施

（1）進洞方案剖析。隧道洞口處于滑坡體，且全部為松散腐殖土及淤泥堆積體，幾乎沒有自穩能力，套拱及管棚施工完成后受土壓力的作用，套拱局部被撕裂。固進洞方案的選擇以及措施對隧道能否安全順利進洞關鍵所在。

采用CD法進洞對洞身的穩定性以及后期收斂都能有效地控制，但考慮到現場先期CD法實際成型較困難，且CD法施工時，先導坑一次開挖高度太大，開挖后支護施工前無法保證洞身穩定，且開挖的進度相對較慢，受空間限制不適應機械作業，綜合考慮，現場采用微臺階預留核心土開挖方法進洞。開挖自上而下分上臺階、中臺階、下臺階、仰拱，其中，中臺階和下臺階開挖分左右側錯開跳挖。

（2）應對措施。

①上臺階開挖每次控制循環進尺1榀（間距60cm），開挖后立即進行支護。為保證鋼支撐能有效抵抗洞身側壁的土壓力，保證新安裝的鋼支撐在噴射混凝土強度達到受力前的鋼拱架承壓能力，提高縱向的剛性連接，讓鋼支撐形成整體受力體，減小應力集中，現場拱架在拱腳處采用長度60cm的I18工字鋼讓所有拱架縱向連接成整體。每榀拱架安裝4根φ42鎖腳錨管（每側2根），鎖腳錨桿與拱架間設置鎖環，確保鎖腳錨管有效鎖住拱腳。

②中臺階開挖每次循環進尺控制在1-2榀拱架。中臺階開挖后鋼支撐需要承受更大的土壓力，同時在土壓力作用下的沉降最明顯，為了有效抵抗土壓力，減小初期支護的沉降，中臺階拱架縱向采用長度50cm的I18工字鋼進行連接，讓拱架整體受力，同時在連接的工字鋼中部割孔，采用長6m的φ108無縫鋼管作為鎖腳錨桿，有效減小初期支護的沉降變形。

③為確保拱架結構能形成有效受力體，防止局部產生應力集中而導致拱架變形失穩。首先拱架加工后嚴格試拼，現場安裝時測量準確定位，拱架連接鋼板必須密貼，每個臺階連接處采用砂箱內放混凝土墊塊，可以保證拱架未閉合前的基地承受能力，同時防止因下一個臺階開挖時破壞連接鋼板而使拱架連接不密貼。

④仰拱未閉合前，拱架相當于由洞身兩側向中間擠壓的兩個縱向懸臂結構，在土壓力作用下，就會變形而發生破壞，從而導致拱架變形或失穩。因此，在仰拱施工時，將靠近掌子面的兩榀拱架兩側之間用工字鋼連接，在支撐拱架中部采用工字鋼與拱頂支撐，使之臨時轉換成一個簡支結構，在同等力的作用下，減小其彎拉變形，可有效防止拱架變形或失穩。

⑤由于地質原因，超前大管棚施工后，注漿效果不明顯，因此，在進洞施工過程中，掌子面及其頂部極易發生大的掉塊或坍塌。為確保施工過程的安全，采取加密超前小導管方法，每隔一榀拱架即在拱部施工一環超前長度4m的φ42小導管，有效地防止大的掉塊或坍塌事件。

⑥加強施工過程中的監控量測工作，加大監控量測的頻率，及時收集洞身、支護及地表的變形和沉降數據，認真分析數據，時刻掌握變形和收斂情況，準確的指導現場施工。

4 結語

隨著基礎建設的加大加強，通過滑坡體淺埋隧道進洞的隧道在所難免，本文密切結合現場實際，從滑坡體和隧道進洞兩種特殊施工條件有機結合，進行了綜合分析，通過分析，采取相對應的措施，保證了隧道安全進洞，有效降低了施工風險，減少了未知風險帶來的經濟損失，創造了效益，取得了良好的效果。對今后類似問題地解決，提供了一定的參考依據[3]。