某偏壓隧道洞口段滑坡整治技術

唐 勃

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢430063）

1 工程概況

某隧道洞口段長約300m為淺埋偏壓段，隧道上半斷面通過坡積土層和全風化層，隧道下半斷面穿越前震旦系建甌群（AnZJn）云母石英片巖,弱風化，節理裂隙很發育，巖體破碎，地下水不發育。該隧道明挖淺埋段地處剝蝕中低山區，隧道穿越的山脈主要走向為北北東向，山體連綿，溝壑縱橫，該段地形陡峻，自然坡度約30°～45°，溝谷狹長，呈條帶狀展布，呈“V”形谷，線位與溝谷走向近似小角度相交通過，溝谷地表無常流水，溝谷為山間洪水與地下水的排泄通道，受大氣降雨影響嚴重，雨水沖刷劇烈。設計在洞口段設置50m 長明洞，之后的淺埋暗挖段采用V級圍巖偏壓襯砌，雙側壁導坑法施工，高山側根據地形情況局部設置了抗滑樁和地表注漿加固處理。

2 滑坡形成過程

隧道進口由于征地拆遷長期無法實施，進口未能及時開展工作面，現場只能沿原溝谷地段（大致平行于線路方向）在隧道低山側開挖拉槽修建施工便道至明洞底面，布置施工場地。明洞施工完成后進入淺埋段暗挖施工，施工方法為三臺階臨時仰拱法施工?；虑坝捎诟呱絺瘸跗谥ёo變形嚴重侵入限界未施作二次襯砌，其兩側地段暗洞二次襯砌已經施工完畢。施工期間雨停后，排查地表排水系統時，發現邊仰坡坡面及坡腳大面積噴射混凝土空鼓，洞內襯砌拱腰位置有通長的裂縫，裂縫寬度最大達6.25mm，洞內對隧道襯砌內輪廓進行了測量，發現隧道橫向整體偏移，最大橫向偏移量約25cm。通過地表變形觀測發現：地表出現多處裂縫，大致分五組裂縫，均呈圈椅狀裂縫，最長貫通性拉張裂縫長近200m，裂縫張開、錯動，表面呈階梯狀，裂縫最寬25cm，形成臺坎30cm 左右，主要分布于隧道右側高山側山體范圍，距線路中線50～160m 范圍，滑坡后緣抵近低山山脊。

地表測繪顯示隧道所處山體已經發生滑坡，滑坡長度約160m，寬度約120m，滑坡前后緣高差85m 左右，滑坡方向自隧道所穿越山體高山側向低山側隧道明洞開挖臨空面及平行于線路方向的施工便道開挖臨空面方向滑動，大致滑動方向為北東16°方向。見圖1。

圖1 隧道地表變形狀況

受滑坡影響，隧道洞內二次襯砌右側拱腰及左側邊墻發現有通長的貫通裂縫，裂縫寬度最大達6.25mm，量測顯示隧道襯砌高山側拱腰向洞內的最大位移17.6cm，低山側拱腰向外最大位移為23.1cm，隧道整體向低山側發生橫向偏移。見圖2。

圖2 隧道襯砌裂縫狀況

滑坡發生后，對地表位移進行了監測，水平累計位移值為57～68mm，平均變化速率為1.01mm/d，最大變化速率為5.5mm/d。

3 滑坡成因及推力計算

3.1 滑坡成因分析

結合地質測繪、補勘資料、深層變形觀測情況、洞內裂縫情況及監控量測資料顯示，現場該段山體正處于持續變形狀態，且深部變形較大。產生滑坡主要原因：受近期持續強降雨影響，大量地表水下滲致使土體含水量增加，土體容重加大，抗剪切強度降低，致使邊坡穩定安全系數一定程度降低；該段斜坡坡腳洼形溝谷，容易匯集地表水和地下水，受匯水沖刷與浸泡，惡化了邊坡坡腳處的工程地質條件；以上因素共同影響，造成該段地表斜坡失穩，滑坡產生。

結合地表裂縫及變形觀測等方面資料顯示：該處滑坡形態呈現牽引式疊式滑坡，滑坡主體處于全風化地層?；麦w量約33×104m3，為大型滑坡。結合深層變形觀測情況，初步判定滑坡厚度最大可達22m左右，屬于深層滑坡。主滑方向朝向隧道明挖段，滑坡走向與隧道交角約37°，滑坡主軸方向為北東16.6°?；庐a生的壓力荷載作用于襯砌，造成襯砌拱腰及墻腳剪切開裂。

3.2 滑坡推力確定

結合現場勘探地質取樣情況，共計取原狀樣25組，開展土工抗剪強度試驗，結合測斜變形觀測資料，選定滑面上下試樣進行統計，試驗結果統計如表1所示。

表1 土工抗剪強度試驗統計表

結合該段滑坡土質特性，滑坡參數指標采用飽和快剪指標。通過上述試驗統計顯示，指標離散性低，確定滑坡體范圍地層指標c=6.5kPa，φ=25.2°。

據滑坡形態，選定滑坡主軸方向前后斷面進行綜合內摩擦角反算，結合滑坡處于整體變形發展形態，分三種情況進行反算內摩擦角，分別為K=0.98（滑坡下段滑出）、K=1.0（滑坡整體現狀）、K=1.05（滑坡沿隧道越頂滑出），反算情況及反算結果見表2。

表2 內摩擦角反算結果

對比土工試驗結果及綜合內摩擦角反算情況，兩指標較為接近，考慮到土工試驗指標為滑坡體地層統計指標，反算綜合內摩擦角為推定滑坡面指標，基于安全考慮，同時考慮土質滑坡特性，參考類似工程滑坡條件，選定c=10kPa、φ=20°為滑坡體計算指標。按照安全系數K=1.05 及c=10kPa、φ=20°計算隧道洞身段所要承受滑坡下滑推力為5212kPa。

4 滑坡整治方案

4.1 應急處治措施

滑坡發現后，現場立即采用粘土對山體裂縫進行夯填密實封堵，防止雨水再次滲入滑動體；同時暗挖施工段利用隧道進口棄渣場的石質棄渣（運距約1km）在低山側進行反壓回填，限制滑坡進一步發展，回填高度初步定為隧道拱頂以上4m。反壓回填處理后變形明顯減少。

4.2 整治方案比選

結合線路右側滑坡形態及該段隧道工程現況，滑坡下滑推力較大，滑坡中下部受荷段過長，滑坡中部錨固段大多處于全風化層地層中，設置單排抗滑樁提供抗力有限，設置多排樁則需超大截面、超長樁長，基于現場情況，考慮采用三種方案進行方案比選：

（1）多排樁+局部減載方案。針對滑坡下滑力較大，滑體整體埋深較大，滑坡中部滑體埋深過大等滑坡形態特征，并考慮降低施工擾動影響，臨近隧道高山側設置抗滑樁，坡頂方向設置門式抗滑樁，滑坡中部設置椅式抗滑樁。該方案共設置88 根抗滑樁，樁截面4m×3.5m，最大樁長達45m。

（2）鋼架樁+抗滑樁+小減載方案。該段滑坡滑體中部滑面埋深過大、地質條件差等條件，對滑坡坡面采取逐級減載，以便沿滑體中部設置鋼架樁，坡腳設置單排抗滑樁，對坡腳進行反壓回填。該方案共設置53根抗滑樁，樁截面4m×3.5m。

（3）單排抗滑樁+大減載+反壓方案。針對該段滑坡滑面埋深、風化層深厚、滑坡裂縫已發展至山脊線附近等特點，該方案施工組織較為簡單，同時結合坡腳既有棄渣場規劃進行反壓回填，該方案共設置24 根抗滑樁，樁截面3m×2.75m。

排樁+局部減載方案特點:超長抗滑樁施工過程中存在較大安全風險，并且施工工期長、施工擾動大、工程費用過高（工程費用估算5490萬元），但征地面積小，土石方數量低，生態環境影響小。鋼架樁+抗滑樁+小減載方案特點：抗滑樁施工同樣存在較大安全風險，施工擾動大，工程費用相應降低（工程費用估算3028 萬元）。單排抗滑樁+大減載+反壓方案特點：工程費用相對較低，征地、減載土方數量較大，但總體工程費用低（工程費用估算1044萬元），施工風險相對較小，施工工期也相對縮短。

通過綜合分析比選，確定選用單排抗滑樁+大減載+反壓方案。

4.3 滑坡整治施工

結合線路右側滑坡形態及該段隧道工程現況，滑坡下滑推力較大，滑坡中下部受荷段過長，滑坡中部錨固段大多處于全風化層地層中的特點，設計采用單排樁+大減載+反壓進行處理。

滑坡減載：對既有溜坍及滑坡范圍坡面進行減載加固處理，減載過程應自上而下順坡開挖，避免雨季施工；減載土方于坡腳反壓回填或分層堆載于附近棄渣場；減載坡面坡率為1∶1.5，平臺寬度5m，每級邊坡高8m，減載坡面及平臺采用種草灌+植喬木防護，分段開挖分段防護。增設抗滑樁：在DK19+282～+475 段隧道右側設置27根抗滑樁，樁樁間距（垂直主軸方向中—中）為6.0m，樁身均采用C35鋼筋混凝土現澆。樁身截面尺寸為2.75m（寬—垂直主軸方向）×3.0m（厚—平行主軸方向）；1#～17#樁樁長27m；18#～27#樁樁長24m。減載后的坡面防護：坡面清載后采用種草灌+植喬木防護。排水施工：減載邊坡平臺設C25 混凝土梯形截水溝；于樁頂或回填面以上邊坡平臺不小于1.0m 處設2～3排仰斜排水孔，排水孔長20m，上傾10°，縱向間距15m；在滑坡周邊設C25 混凝土現澆環形截水溝，環形截水溝呈梯形；溝谷采用隧道石質棄渣和滑坡減載土方反壓回填，遠離滑坡體側設置排水溝?；卤O測：在抗滑樁與隧道（明洞）間、邊坡頂部平臺鉆孔埋設測斜管，管底部設置于穩定地層內，要求坡面加固防護工程及明洞、隧道工程施工過程及工程竣工一年內加強監測；沿坡面設置位移監測樁，設置于邊坡坡腳、塹頂及抗滑樁樁后位置。

4.4 滑坡段襯砌結構處理

為滿足滑坡整治低山側反壓回填需要，對明洞襯砌結構進行加強處理，明確縱向開裂地段進行拆換處理。

明洞處理：配合滑坡治理，明洞頂反壓回填土厚度達8～10m，需對DK19+410～+460 段明洞結構進行加強，明洞采用1m 厚鋼筋混凝土結構，明洞兩側拱腰以下采用M10漿砌片石進行回填。襯砌開裂變形地段處理：襯砌裂縫較寬，裂縫已貫通，變形較大，襯砌整體結構已破壞，考慮后期運營安全，進行拆換處理，拆換前先采用5m 長直徑50mm 鋼花管對隧道拱墻圍巖進行注漿加固處理，鋼花管孔底環向間距1.5m，縱向間距2m；對拆換段初期支護及二次襯砌進行加強，初期支護厚度調整至30cm，二襯襯砌厚度調整至60cm。未施作二次襯砌地段處理：僅施工了初期支護地段，受滑坡影響變形嚴重，進行拆換處理，拆換前先采用5m長?50mm 鋼花管對隧道拱墻圍巖進行注漿加固處理，鋼花管孔底環向間距1.5m，縱向間距2m；注漿漿液采用1∶1 水泥漿液，注漿壓力按0.3～0.5MPa。先對初期支護進行拆換，拆換段初期支護及二次襯砌進行加強，初期支護厚度調整至30cm，二襯襯砌厚度調整至60cm。

5 結語

該隧道淺埋段發生滑坡后，通過現場補充勘探、監控量測、滑坡原因分析、滑坡推力檢算，經方案比選后采用的反壓回填、大減載、增設抗滑樁方案，滑坡整治后效果好，整治代價小。淺埋偏壓段在低山側拉槽施工卸載、明洞坡腳開挖后長期不施作明洞、設計局部抗滑樁和地表注漿措施施作不到位，在地表強降雨惡化工程地質條件后容易引發滑坡。