秦岭Ⅲ号隧道北端洞口滑坡治理施工技术方案与质量控制

顾西峰

摘 要:随着我国高速公路向山区纵深的发展，穿越山区修建的隧道地质条件越来越复杂，给隧道的设计与施工提出了更高的要求。本文结合西汉高速公路穿越秦岭Ⅲ号隧道时遇到的洞口滑坡采取的治理方案与施工质量控制措施予以介绍。

关键词:隧道滑坡技术方案质量控制

1.工程概况

国道主干线（GZ40）涝峪口—筒车湾高速公路秦岭Ⅲ号隧道为双线单洞。隧道下行线为直线形，上行线北段为直线型，出口为曲线型。上下行线相距50～100m。隧道勘察期间发现隧道进出口处在一个稳定的古老滑坡体上。滑坡沿隧道方向长130m，垂直隧道方向宽120m，滑体厚25～38m，体积约20*104m3。主滑方向为NE350，与隧道方向一致。上行线隧道靠滑坡西侧附近穿过，洞顶紧靠滑动带以下通过，下行线在滑坡中穿过，穿越滑体约45m，该古滑坡目前虽没有变形，但其稳定程度达不到高速公路设计要求，隧道通过时必须进行加固处理。另外近几年省内高速公路施工时对滑坡扰动后，造成滑坡的局部或整体复活情况较普遍，针对此情况必须及时全面治理。

2.滑坡形成条件及影响因素

滑坡位于付家河右岸斜坡上，岩石组成为变质砂岩、变质粉砂岩、片岩等。岩层呈近北方向向斜的单级构造，区内断裂构造地质比较发育，该滑坡属于破碎岩体的切层滑坡。古老滑坡产生的原因主要为西付家河在此高程时的冲刷，可能还有地震和暴雨的影响。西付家河下切以后，滑坡前缘变陡，但仍处于相对稳定状态。

3.治理方案

3.1治理原则

（1）在保证隧道施工过程和运营中滑坡的稳定，保证公路运输安全。

（2）在保证隧道安全的前提下，尽量节约治理投资。

（3）采取抗滑支挡、注浆和坡面排水相结合治理措施，一次根治，不留后患。

3.2主要治理措施

（1）预应力锚索抗滑桩：由于滑坡在开挖隧道、暴雨、震动等各种因素的直接影响下，将处于欠稳定状态，因此首先确保滑坡的整体稳定性，在隧道洞门两侧及其附近设置预应力锚索抗滑桩，在隧道口两侧各设一根截面3*4m的预应力锚索抗滑桩，桩长为28~30m，因隧道跨度大，桩间距达16m，桩承受推力较大，每桩设4孔预应力锚索，锚索长47m，锚固段长15m，每孔由11根￠15.24钢绞线组成1束，钻孔孔径150m，设计拉力1300KN，锁定拉力1040KN。隧道口以外的预应力锚索抗滑桩除与紧邻隧道口桩的间距为5.5m外，其他各桩间距为6m，截面2*3m，桩长22~30m，每桩设3孔由11根￠15.24钢绞线组成1束，锚索长34~47m，锚固段长15m，钻孔孔径为￠150mm，设计拉力1300KN，锁定拉力1040KN。

抗滑桩桩背断面图：

上行线因靠近滑坡边缘，只设一根抗滑桩，视施工开挖实际地质情况可加长或缩短桩长，必要时在此桩以外增加抗滑桩。

（2）滑体注浆；为了防止隧道开挖造成滑体松动或滑动及隧道部位滑坡推力能有效作用到两侧的抗滑桩上，在隧道两侧距隧道轴线各11m共22m范围注浆，对滑体进行注浆加固。

注浆孔从地面垂直向下钻至滑动带以下2m，要求钻孔孔径不小于￠70m，浆管管径￠40mm，注浆深度范围为：滑动带以下2m，滑动面以上及隧道顶以上15m，在该范围顶部设止浆塞，注浆压力不小于0.3MPa。钻孔长度可据实调整。

隧道进口滑坡注浆布置示意图：

（3）地面截排水沟：为有效排除地面对滑坡稳定性的影响，在滑坡区设两条截排水沟，一条设在滑坡界外不少于5m处，另一条设在洞口以上，均向下游侧向排水。截排水沟断面形状可根据地形条件采用不同形式。根据当时地质勘察成果，地下水埋藏较深，可以不考虑滑体内地下排水。（设计洞口海拔较高）

4.施工组织及工艺控制

4.1施工组织：滑坡治理最佳时间为枯水季节。K标项目经理部中铁十八局四公司于2002年11月进场承担秦岭Ⅲ号隧道施工。而独头掘进的洞口正处在古滑坡上，为了给进洞施工创造便利条件，在业主同意边进行支洞开挖进入正洞施工边进行滑坡治理情况下，2002年12月1日开始滑坡治理工程施工，计划工期150天完成。当时组织一个抗滑桩施工队伍和一个钻孔注浆施工队同时施工，抗滑桩队负责抗滑桩的开挖和灌注砼及地面水沟；钻孔注浆队负责滑体注浆及预应力锚索施工。要求在对地面截水沟进行冬季开挖，然后铺彩条布临时排水，待冬期过后一个月内完成设计规定的排水沟。滑体注浆采用4台钻机同时施工，每台钻机正常完成工作量40m/d，注浆采用两台注浆机紧跟钻孔施工。抗滑桩施工时采取跳桩分节开挖，每桩每两天完成一循环，每天完成1米；预应力锚索抗滑桩在每根抗滑桩完成后紧跟进行施工。

4.2施工工艺控制：

4.2.1地面截水沟；

（1）施工方法：地面截水沟施工土方采用十字镐人工开挖，石方采用小型松动爆破辅以人工风镐清理，水沟底为土质基础按设计铺垫20cm厚碎石夯实才能砌筑，水沟采用7.5MPa浆砌片石，砌筑工艺应符合规范要求。

（2）施工控制：为了保证滑坡的稳定和施工安全，应当先作好地面截水沟，后施工预应力锚索抗滑桩和洞身部分注浆，然后才能开挖洞门进行施工；排水工程施工应遵循先纵后横、自上而下、分段进行的程序，开挖沟道、回填、夯实、沟道砌筑等工序应在同施工段连续完成；截水沟每隔10-15m设置一道伸缩缝，缝宽2cm，内填沥青木板；砌筑水沟片石极限抗压强度不小于30MPa，严禁用风化石砌筑。

4.2.2滑体注浆：

由于隧道为主要的地下构造物，且岩体破碎，在开挖、暴雨、震动等各种因素的影响下，与之相邻岩体的微小变形与破坏，都可能影响隧道的安全。为了提高隧道开挖时的安全度，在隧道顶部滑体内采用垂直钻孔注浆，使组成滑体的松散、破碎岩体胶结，以期在正常施工条件下，隧道施工不产生塌方和大的变形，增加隧道开挖时围岩的稳定性和滑坡整体稳定度。滑体注浆工程主要针对隧道洞身和洞顶进行，范围沿隧道中心线左右各宽11m，当时钻孔直径采用￠80mm，注浆管直径￠40mm，孔间距为2m，成梅花形布置，注浆材料为水泥砂浆，浆液水灰比为1：1，灰砂比为1：1，注浆范围顶面采用止浆塞堵塞，注漿压力为0.3-0.6MPa，在注浆过程中对注浆压力和配合比进行校正，采用从孔地向上反浆式注浆。每个注浆孔深度均应深入滑面以下不少于2.0m，在钻进过程中应根据钻进及出渣情况判断滑面位置，根据滑面位置对钻孔空身作必要的调整。隧道两侧预应力锚索相干扰的注浆孔首先注浆，然后在钻锚索孔。为了保证施工过程中滑坡的稳定，严禁开水钻进，采用风动冲击钻进。注浆先从注浆范围外围注浆形成帷幕以减少跑浆，注浆时注意观察裂隙跑浆现象以采取有效措施。当时钻孔采用2台全液钻机和2台地质钻机，注浆采用注浆机。钻进和注浆时必须作好原始记录，监理工程师和设计人员可根据实际情况调整孔深和查验注浆情况。

4.2.3抗滑桩施工；

（1）测量放线：采用全站仪精确放线定位，并作好护桩。抗滑桩要按方向及控制桩身的坐标放样。

（2）抗滑桩开挖：抗滑桩锁口平台开挖时，邻近山体坡比为1：0.5-1：0.75，坡脚采用浆砌块石挡墙，坡面采用φ22螺纹钢砂浆锚杆L=25m，挂网φ8间距离200*200mm，喷15cm厚C25混凝土的锚喷网支护，确保施工安全。桩身开挖土方采用十字稿开挖，石方采用小型松动爆破配合人工风镐清理，卷扬机提升出渣。桩身开挖必须跳桩分节开挖，每节开挖深度1m，开挖第一节护壁与锁口砼一同施工，其余每开挖一节，作好一节护壁，护壁砼及锁口砼均按设计图纸施工，当护壁砼具有一定强度后方可进行下一节开挖。开挖时经常检查桩中心、垂直度、净空尺寸，发现问题及时处理。在开挖桩孔过程中，要对桩孔地质情况进行地质记录，核对地层岩性及滑面位置，如发现与设计情况不符时，应及时与监理及设计人员联系，以便及时作出设计变更。

（3）桩身钢筋及砼：桩身钢筋在钢筋加工厂统一加工，现场焊接并绑扎成型，注意焊缝质量及制作规范。在桩身钢筋放入前，在桩坑地铺一层1：3水泥砂浆垫层，厚10cm，桩坑挖到设计标高后进行验槽，保证封底砼厚度。桩身砼浇注采用输送泵利用串筒滑入桩孔，插入式振捣器振捣密实，全桩混凝土不间断一气呵成，不留施工缝，否则应采用措施加强。对桩身砼质量及成桩情况必要时作小应变检测或预埋导管法检测。施工时应注意保证桩头预埋件位置准确，并须待桩身混凝土与锚索锚固体的强度达到设计强度后进行锚索张拉。

4．2．4预应力锚索施工：

4.2.4.1预应力锚索施工工艺流程图：

4.2.4.2施工注意事项：

4.2.4.2.1抗滑桩锚索设计荷载1300KN，锁定荷载1040KN。

4.2.4.2.2锚索孔位测放应准确，偏差不得超过3cm，倾角允许误差1°。考虑沉渣的影响，为确保锚索深度，实际钻孔深度要大于设计深度1.0m。锚索设计外倾角2°，考虑隧道的开挖会引起锚索锚固拉力降低，且部分影响到隧道，隧道两侧两桩共4根的桩靠隧道两侧的锚索不可外偏，施工时需特殊对待，认真组织，精心操作，以免锚孔偏斜侵入隧道内。

4.2.4.2.3锚索成孔禁止开水钻进，以确保锚索施工不至于恶化滑坡岩体工程地质条件，钻进过程中应对每孔地质变化（岩层情况）、进尺速度（钻速、钻压等）、地下水情况以及一些特殊情况做现场记录。若遇塌孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理或跟管钻进。

4.2.4.2.4锚索成孔后的孔径不得小于设计值。钻孔完成后必须使用高压空气进行清孔，以免降低水泥砂浆与孔壁岩体的粘结强度。

4.2.4.2.5锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线，直径￠15.24mm，强度1860MPa。要求顺直、无损伤、无死弯。

4.2.4.2.6锚固段必须除锈，除污泥，按设计要求绑扎分线环；自由段除锈后，涂抹黄油并立即外套钢管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封。

4.2.4.2.7锚索下料采用砂轮切割，禁止电弧切割。考虑到锚索张拉工艺要求实际锚索长度要比设计长度多留2.0m，即锚索长度L锚=L锚段+L自由段+2.0m。

4.2.4.2.8锚索孔内灌注1：1水泥砂浆，水灰比0.4~0.45，砂浆体强度不低于30Mpa，采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力大于0.4Mpa，压浆不能中断。当砂浆体强度达到设计强度后，方可进行张拉锁定，在砂浆未完成固化以前不得拉拔和移动锚索。

4.2.4.2.9锚索张拉作业前必须对张拉设备进行标定。正式张拉前先对锚索进行试张拉，荷载等级为0.1倍的设计拉力。

4.2.4.2.10锚索张拉分无五级进行，每级荷载分别为设计拉力的0.25、0.5、0.75、1.0、1.1倍，除最后一级需要稳定10~20分钟外，其余每级需要稳定5分钟，并分别记录每一级钢绞线的伸长量，在每一级稳定时间里必须测读锚头位移三次。锚索张拉除考虑预张拉外还要考虑交替分级张拉，交替张拉可保证桩的各孔锚索受力均匀，张拉后若发现有明显的预应力损失，应及时进行补张拉。

4.2.4.2.11张拉到最后一级荷载变形稳定的，卸荷至锁定荷载。锚索锁定后切除多余钢绞线，补注桩身及套管部分水泥浆，用C25砼及时封闭锚头。

预应力锚索是预应力锚索抗滑桩工程中的关键，对整治工程的成败起着至关重要的作用。在设计时，锚索、水泥砂浆与围岩的抗剪强度均是考虑现有统计资料选取的，施工前必须进行现场锚固力拉拔试验，确定实际锚固力大小，验证设计参数选择的是否合适，并根据现场试验结果对设计加以修正。在秦岭Ⅲ号隧道抗滑桩锚索张拉前，先进行3组拉拔试验，每组3孔，孔深不小于15m，锚固段各取6m、8m、10m，试验时采用破坏试验，试验结果发现设计合理。

5.施工监测

同一区段的治理工程应在同一连续工期内连续施工及竣工，以防其強度未达到标准强度前或在零星施工中遇到破坏。施工中派测量人员加强施工监测和工地巡视，应备有应急措施，确保施工人员安全。依照相应施工规范在施工范围内布置观测点，在施工期间按照规范规定的频率观测沉降及位移，并根据变形情况及时采取措施确保施工安全。该段滑坡在治理结束完成后，进行了两年的观测至目前未发现有位移和沉降变形的现象。

6.结束语

在隧道设计选线时尽量避免线路穿过滑坡地段，实在没有更好的方案可选时，应当对滑体内地质状况认真调查、钻探和分析以确保设计到位，否则会造成二次滑坡，也给建设各方带来极大不利。在隧道施工时遇到滑坡必须制定可行的施工方案，不能盲目冒进。在滑坡治理结束后应定期观测，以提供可靠的数据对设计进行二次验算和指导以后的设计。随着我国高速公路的建设大力开展，有许多条公路将穿越山区。作为建设各方要积累经验，积极探索，提高产品效益，为我国公路事业的快速发展奠定基础。

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