某公路隧道洞口边仰坡滑塌事故的分析与处治

(西华大学土木建筑与环境学院 四川 成都 610039)

在公路隧道施工中，洞口浅埋段的地质条件往往很差，导致稳定性不好，极易发生失稳滑塌事故，尤其是在山区的土质地段[1]。处治滑塌事故需要分析其成因，确定失稳破坏的机制，从而找到对应的处治措施，及时施作以防止二次坍塌[2]。

隧道洞口边仰坡发生滑塌的原因一般有以下几个方面：(1)实际施工场地地质条件与原设计勘察结果不符；(2)洞口施工时处于雨季期间，雨水浸入土体增加了边坡自重；(3)出洞口外的施工对边坡扰动过大，影响边坡稳定性。

本文通过结合某隧道洞口施工的实际情况，依据该滑塌事故处治过程，并结合隧道监控量测数据，深入分析了该隧道出洞口边仰坡滑塌事故诱因，总结出对此类滑塌事故的处治措施，为隧道安全施工提出一定的经验价值。

一、隧址区概况

某一级公路一期一标段连家山隧道左线起止里程为ZK9+705～ZK10+100、右线起止里程为K9+709～K10+075，左线长395m，右线长366m，平面线型为直线，左线Ⅴ级围岩395m，Ⅳ级围岩0m，右线Ⅴ级围岩366m，Ⅳ级围岩0m。

隧址区地貌上属于深切丘陵低山地貌单元，位于万年桠背斜东翼，岩层呈单斜产出，岩层产状平缓，倾角7°，岩层倾向与线路大角度相交，为砂质泥岩、粉砂岩互层产出。隧道出口位于一斜坡陡坎坡脚，地势平缓，线路走向281°，陡坎坡向337°，坡度约70～80°，坎高18m左右，基岩裸露地表，岩性上部为粉砂岩，下部为砂质泥岩，坎脚平缓，坡度为10～15°，被残破粉质粘土层覆盖，地表为旱地。

表层堆积体主要由大块石、松散碎石质土组成，有明显架空现象，底部边界软化严重；粉质粘土遇水强度下降；风化层风化裂隙发育，岩体破碎，稳定性差。

二、滑塌原因分析

2018年7月17日，连家山隧道右线因未提前在洞外施作管棚，导致发生冒顶事故。施工单位将洞外坍塌土体清除后对仰坡进行喷浆硬化。清淤过程对边坡土体进行过度开挖，严重破坏了坡脚土体稳定性。2018年8月10日，隧道左线出洞洞口仰坡在连续多日降雨后发生崩塌破坏，经测量人员测算破坏土体方量达2000m3。从地表沉降的监控数据来看，发生滑塌前，地表土并未出现较大沉降趋势，处于正常波动范围。因此，考虑为左线洞内掌子面爆破开挖扰动了洞外仰坡围岩土体。

根据现场勘测调查，发生了多种形式的边坡破坏，包括局部塌陷破坏、表层剥落堆积破坏、崩溃破坏和围岩滑动破坏。经过现场多方调查分析，发生滑塌事故主要原因有如下几点：

(1)边坡山体岩层风化严重，组成物质结构松散，泥质含量高，土体自身力学性能差，土体抗剪强度低，遇水极易软化。山体自然边坡坡度>45°，边坡岩体在具备临空条件下的自稳能力差；(2)地下水、地表水丰富，未采取有效的截、排水措施。当水渗入破碎岩层后，增大了上部岩土的下滑力，降低其抗剪强度。由于边坡坡脚土体结构破碎松散，影响了坡体的稳定性，坡面形成的拉张裂隙又加剧了地下水的下渗。期间又有连续强降雨，暴雨时整个坡体呈饱和状态；(3)坡体内部隧道的爆破开挖形成临空面，破坏坡体的自然平衡条件，在自重力作用下，使上部强风化层内部产生应力松驰，从而引发坡体失稳滑塌。

三、滑塌土体处治措施

针对连家山隧道出洞洞口段边坡滑塌破坏形式，综合考虑边坡地质条件和施工工期因素，采取以下措施进行治理。

(1)对滑塌处的危石及时进行清理，清理土体时注意保护滑塌土体上方的边坡稳定。在边坡上方设置截水沟，防止降雨后地表水浸入破坏的土体中；(2)清除危岩后对仰坡进行回填夯实，并设置为多级台阶，坡度及高度适中；(3)对仰坡施作注浆锚杆。锚杆施作自上而下，严格控制孔位和孔深，保证注浆压力，做好注浆记录。打入锚杆后再进行挂钢筋网喷射混凝土，使锚杆与土体、锚杆与锚杆连成整体；(4)根据隧道施工相关规范指导，采取“早进洞、晚出洞”原则，将左线暗洞向外延长十五米。(5)在仰坡上设置新的沉降观测点，在洞内设置监控量测观测点，及时进行拱顶下沉和周边收敛变形观测，严格按照规范要求进行量测，绘制时态曲线，及时分析反馈。

四、预支护施工展望

连家山隧道施工中并未采取预支护措施，这也是间接产生滑塌事故的影响因素之一。隧道超前支护的方式主要有超前导管、管棚等。超前小导管是稳定开挖面的一种非常有效的辅助施工方法。在软弱及破碎岩层施工中，超前小导管对松散岩层起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。管棚作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用[3]。由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑。为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短，被认为是隧道施工中解决冒顶的最有效最合理的施工方法。

五、结语

隧道洞口段边坡土体往往具有风化严重、软弱破碎等特点，在洞外边坡开挖和洞内爆破开挖等人为扰动因素下，形成具有潜在滑动趋势的结构，非常容易产生失稳滑塌等地质灾害，导致工期延后甚至损害人身财产安全。处于隧道洞口段施工期间，应对边仰坡的土体岩层地质情况进行详细分析，确定出洞施工方案，及时施作超前支护。发生边坡滑塌失稳事故后，及时组织各单位人员，处理危岩和破碎土体，打入注浆锚杆并挂网喷浆，必要时对仰坡进行回填压实，对洞内及地表进行监控量测，实时掌握沉降变形数据，指导开挖施工。

本次连家山隧道边坡滑塌事故处治过程表明，本文所述对边坡土体整治措施达到预期效果，其后并未再次发生此类事故。通过后期监控量测数据反馈，边坡及洞内均处于稳定状态。该公路隧道滑塌处治措施为相似地质情况的隧道洞口段施工提供了施工经验和参考。