隧道高仰坡失稳处治措施探讨

林运飞 刘敬霜

在山岭隧道建设过程中，由于地形地貌条件受限或造价控制等因素，部分隧道进出口设计采用高陡边仰坡。由于边仰坡失稳导致隧道病害或隧道施工不当导致边仰坡失稳的案例屡见不鲜，给隧道施工和运营带来巨大的安全质量隐患。文章结合靖西至龙邦高速公路乐村隧道工程实例，探讨了利用深层注浆加钢管群桩的措施对隧道高仰坡进行处理的過程和效果。

高仰坡;失稳;钢管群桩;注浆

0 引言

在公路山岭隧道建设过程中，隧道仰坡失稳的案例较多。造成仰坡失稳的因素也有很多种，如仰坡地质条件差、未避开雨季施工、支护不及时、开挖方法不当等。仰坡失稳后，处治方法也多种多样。本文通过研究仰坡失稳原因，并采取深层注浆加钢管群桩方式对坡体进行加固处理，取得了较好的成效，以期指导今后的隧道施工建设。

1 工程概况

1.1 隧道仰坡、洞身地质及原防护基本情况

乐村隧道进口段为剥蚀丘陵地貌，山体浑圆，地形起伏较大。隧道穿越一山脊，谷地和山顶高程在757～859 m之间，相对高差约102 m，隧道洞身最大埋深约67 m。进洞口段位于小山丘上，山体自然斜坡坡角为20°～40°，地表植被主要为松树及杂草等。隧道进洞口段斜坡坡角20°～35°，斜坡在天然状态下较稳定。边坡、仰坡主要由坡残积黏土及强风化硅质岩组成，被雨水冲刷较易滑塌。仰坡后方有一条三级公路，车流量较大。原设计隧道右洞进口仰坡为三级坡，坡比1∶1-1∶1.25-1∶1.25，最大坡高约27 m，坡面防护为拱形骨架防护，二级坡在第一次失稳后施作锚杆框架梁加强防护。仰坡原防护形式如图1所示。

隧道右洞进口围岩以全风化辉绿岩为主，大部分已风化成硬塑-坚硬黏土状，局部为强风化硅质岩及强-中风化辉绿岩，裂隙发育，岩体破碎，属极软岩-软岩，BQ值<250，一般无自稳能力。掘进时常有塌方发生，拱部及侧壁容易变形破坏，在支护不及时或施工方法不当的情况下，容易导致地面下沉或产生冒顶现象，施工时洞室偶有滴水状或淋雨状出水。

1.2 仰坡失稳情况描述

2018年7月，乐村隧道右洞YK22+809.5段掌子面发生塌方冒顶。在处治过程中，由于回填体未有效压实和及时封闭，仰坡第2级平台大范围开裂后未及时封闭，导致地表水下渗后软化坡体，进而引发平台二次塌陷。

2 边坡处理方案与效果

2.1 边坡处理方案

边坡失稳发生后，项目公司、设计院、总监办、总承包部等相关人员立即到现场进行勘察。经充分论证，四方一致同意根据坡体现状对加固方案进行调整，具体如下：

（1）立即封闭仰坡坡面、平台、坡后所有裂缝，仰坡第二级平台设置临时防排水措施，防止地表水下渗。

（2）采用深层注浆+钢管群桩对仰坡进行加固处理（仰坡防护平面如图2所示，系梁钢管排桩与格梁钢筋布置如图3所示）。

①深层注浆

（a）注浆孔位按2.5 m×2.5 m梅花型布置，孔径≥108 mm，孔底距离洞顶2.5 m。

（b）注浆范围：纵向范围为仰坡第2级边坡中部起往大桩号方向设13排注浆孔（间距1.25 m）;横向范围为右洞右边墙外4.5 m至右洞左边墙外9 m（距离约31.5 m）。

（c）注浆钢管采用42 mm、壁厚4 mm的带孔钢管，管长4～11 m。注浆钢管管壁钻注浆孔，开孔范围为管底至管底以上4 m范围内，孔径10～16 mm，间距20 cm，梅花型布置。距管底4 m处设止浆阀，注浆完成后可拔管，并注浆充满钻孔。

（d）化学浆液采用强度等级为P.C42.5的复合硅酸盐水泥配制，设计水灰比为1∶1（可根据现场情况进行注浆压力调整），初压为0.5～1.0 MPa，注浆管每延米注浆量（按开孔范围计）按1.62 m3/m参考。注浆前要进行配比试验，以试验的最佳配比为准。

（e）注浆要求添加速凝剂（水玻璃），剂量为水泥量的2%～5%，要求浆液的初凝时间≤0.5 h，终凝时间≤6 h。

（f）注浆孔采用干作业法成孔，钻孔角度与水平面垂直。成孔过程中应观测、记录岩芯岩土类别、性质及深度，核实与地质资料是否吻合，并作为注浆控制的依据。

（g）施工顺序：钻孔放样→成孔→下钢管→密封孔口保证注浆压力→深层注浆→封孔。施工应按先外排后内排、隔孔跳打的顺序进行。

（h）注浆顺序：应从小桩号往大桩号、由两侧向拱顶注浆。注浆前应做注浆试验，以确定注浆终止压力和扩散范围。

（i）终灌注浆标准压力：注浆压力达到1.5～2.0 MPa时且进浆量<1 L/min，持续20～30 min，或单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍。

②钢管群桩

（a）布设范围：在第3级坡脚处设4排长11 m钢管桩，桩顶为4×1 m系梁，布设示意及构造图见图3。横向范围为右洞右边墙外4.5 m至右洞左边墙外9 m（距离约31.5 m）。

（b）注浆钢管采用42 mm、壁厚4 mm的带孔钢管。钢管管顶以下1 m至管底按1 m的间距在管壁开孔，孔径为10～16 mm，上下相邻的孔位对称开于管壁两侧。

（c）化学浆液采用强度等级为P.C42.5的复合硅酸盐水泥配制，设计水灰比为1∶1（可根据现场情况进行注浆压力调整），初压为0.5～1.0 MPa，注浆管每延米注浆量（按开孔范围计）按1.62 m3/m参考。注浆前要进行配比试验，以试验的最佳配比为准。

（d）注浆要求添加速凝剂（水玻璃），剂量为水泥量的2%～5%，要求浆液的初凝时间≤0.5 h，终凝时间≤6 h。

（e）注浆孔采用干作业法成孔，孔径≥108 mm，钻孔角度与水平面垂直。成孔过程中应观测、记录岩芯岩土类别、性质及深度，核实与地质资料是否吻合，并作为注浆控制的依据。

（f）施工顺序：钻孔放样→成孔→下钢管→密封孔口保证注浆压力→注浆→封孔。施工应按先外排后内排、隔孔跳打的顺序进行。

（g）終灌注浆标准压力：注浆压力达到1.5～2.0 MPa时且进浆量<1 L/min，持续20～30 min，或单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍。

（3）清除第2级平台所有开裂的混凝土面层，清除顶面松动土体，并碾压密实，平台铺设复合土工膜（复合土工膜要求嵌于平台截水沟下），培土50 cm回填绿化，完善截排水系统。

（4）拆除因塌陷受损坏的骨架，并按相关要求重新施作锚杆拱形骨架，拱部与纵梁节点处补打12 m锚杆。同时增设系梁和地梁，尺寸及配筋与钢筋混凝土骨架相同，将所有格梁连为一体。

（5）洞门挡墙加高至第1级平台，并向两侧延伸至边坡，与两侧边坡坡面相接。墙背采用混凝土回填，高度不低于地梁，直接与地梁相接。要求顶部以下40 cm内铺设两层8 mm钢筋网片，间距20 cm×20 cm，层间距15 cm。

（6）仰坡第1级平台和两侧边坡第1级平台增设截水沟，完善排水体系。

（7）要求增设地表沉降变形监控量测，从第1级平台（左洞中心线处）开始，朝路线前进方向纵向每5 m一个断面（横向范围为左右每5 m一个断面，共3个断面），至第3级边坡坡顶，设沉降变形观测点。

（8）施工过程严格按照处治方案要求施工，保留施工记录资料、隐蔽工程影像资料等。

2.2 塌陷的处理效果

为监测仰坡处理效果，分别在仰坡和隧道内设置沉降观测点及位移监测点，通过观测数据来掌握变形情况。通过一个多月的监测，监控量测结果显示，仰坡累计下沉量为22 mm，累计位移量为15 mm，且逐步趋于稳定;隧道内拱顶累计下沉量为4.8 mm，周边位移累计位移量为4.26 mm，且已趋于稳定，初支无明显变化。监控量测数据表明，仰坡失稳处理效果良好。

3 结语

（1）隧道施工过程中，应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，尽量避免在隧道洞口设置高边仰坡，实在无法避免时应根据地质情况对仰坡进行放缓，及时施作防护措施。

（2）隧道洞口位置施工时，必须严格按照审批的施工方案进行施工，及时对掌子面进行初喷封闭，初支及时跟进，缩短开挖时长，必要时设置临时支撑，避免掌子面后方长时间空顶，从而降低塌方风险，减小大塌方的概率。

（3）隧道冒顶处理必须严格按照要求进行回填碾压，做好防水处理，以免产生其他次生灾害。

[1]广西交通规划勘察设计研究院有限公司.两阶段施工图设计第五册[R].2015.

[2]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].