滑坡体浅埋隧道进洞分析及应对措施

蔡景石

中铁十五局集团第一工程有限公司 陕西西安 710000

1 背景概况

临夏至大河家高速公路建设项目控制性工程积石山隧道土建工程位于临夏回族自治州积石山县胡林家乡喇叭咀-尕阴洼东侧山沟，线路采用分离式隧道通过。积石山隧道左幅设计全长1025m，最大埋深约为129m；右幅设计全长1021m，最大埋深约为122m。积石山隧道出口，洞口埋深浅，土体结构较松散，土体自稳能力差，洞口施工过程极易引起塌方。积石山隧道左线出口处存在滑坡体，该滑坡体为中浅层滑坡，滑坡后壁较高，后缘处平台宽大平缓，局部存在微沉陷现象。滑坡体宽56米，长208米，厚度约3米，体积约3万立方米，属于浅层中型推移式滑坡[1]。

积石山县有山地、高山综合气候特征和季风气候特征。年均降水量600mm，秋季7-9月降雨量约占全年降雨量的59%，本项目开工时间为6月份，正值当地雨季，降雨量大，滑坡体受雨水影响稳定性更差，对隧道进洞造成的影响大。

2 综合分析

由于受水文地质情况及季节性气候影响，对于本身即不稳定滑坡体，加上洞口工程和边仰坡施工对原有地形地貌的破坏及扰动，必然会加剧滑坡体的滑动。因此，第一步即先对滑坡体进行处治，先初步稳定滑坡体，在尽量控制滑坡体的移动，形成初步稳定后再进行洞身施工。洞身施工时，根据已有的地质资料结合现场的收集的动态数据，采用相应的措施，保证进洞施工全过程滑坡体和隧道洞身的稳定性，方可确保顺利进洞。

3 方案的细化和制定

3.1 滑坡体影响分析和处治措施

（1）滑坡体及其影响分析。通过背景材料和现场实际勘查可知，该滑坡体属于浅层中型推移式滑坡，对于推移式滑坡，其破坏形式主要有两种，一种是整个滑坡体沿滑动面发生推移破坏，另一种就是滑坡体后缘沿滑动面发生推移破坏，前缘局部沿滑坡体软弱部分发生剪切破坏。固要保证滑坡体稳定，就是要达到使其摩阻力与下滑力相等的临界状态。积石山隧道出口位于滑坡体的前缘，施工前期场地平整和洞门修建，以及后期进洞时暗洞的开挖施工，都会破坏滑坡体的应力发生改变，进而破坏滑坡体的临界状态使滑坡体发生滑移破坏。

隧道施工前期场地平整和洞门修建，以及后期进洞时暗洞的开挖施工对滑坡体的破坏是不可避免的，因此只能最大限度地减小对滑坡体的影响，并采取措施减小滑移。而施工前期正值雨季，雨水的进入会造成双向破坏，一是增大滑坡体的下滑力，二是会减小滑动面摩阻力，进而加速滑坡体的滑移破坏。

（2）滑坡体处治措施。根据对滑坡体及其影响分析结合滑坡体治理的措施（排水、力学平衡、改变滑带图）决定采取如下措施，首先，排除地表水，防止雨水进入滑坡体内部；其次，尽可能减小对滑坡体应力的改变，通过在滑动面以下基岩上施做支撑渗沟，以稳固滑坡体及排除滑坡体内部渗流。

①排水。水对滑坡体稳定是一个非常关键和基本的要素，因此在治理滑坡体前的第一步就是要先治水。滑坡体处治前，为防止在治理滑坡体时雨水对清理面的冲刷，在滑坡体滑动面上方及四周设置临时截、排水沟，将地表水排除在滑坡体外，防止地表水渗入滑坡体内；为避免对原状土的扰动，采用人工开挖。

②滑坡体处治。根据设计及现场实际情况，支撑渗沟间距8米，截面尺寸为1米×1米，采用无沙透水混凝土浇筑，下铺透水土工布。渗沟的开挖宜自下而上分段开挖，开挖长度视坡面坡度状况、地下水及地质结构状态而定，根据现场实际情况，长度为21m至32m不等。支撑渗沟埋深置入土层滑动线以下不小于1米的稳定土层。沟底做成台阶状，台阶长度3-4m，台阶面做成3%的反坡。开挖达到基底高度后，立即对基底进行清理整平，然后采用透水土工布进行铺设，土工布搭接长度不应小于30cm。铺设时采用U形钉将土工布固定在沟槽内，防止滑落、移位。无砂混凝土是干硬性的混凝土，在浇筑前，用水湿润基面，防止混凝土水分流失加速水泥凝结。由于无砂混凝土中水泥量有限，只能包裹骨料颗粒，因此，在浇筑时不得采用强烈振捣或夯实，否则将会使水泥浆沉积，破坏混凝土结构均匀性，并在底部形成不透水层。滑坡治理过程中加强监控量测，采取动态监控措施，发现问题及时撤离施工人员并采取加固措施[2]。

3.2 进洞分析及应对措施

（1）进洞方案剖析。隧道洞口处于滑坡体，且全部为松散腐殖土及淤泥堆积体，几乎没有自稳能力，套拱及管棚施工完成后受土压力的作用，套拱局部被撕裂。固进洞方案的选择以及措施对隧道能否安全顺利进洞关键所在。

采用CD法进洞对洞身的稳定性以及后期收敛都能有效地控制，但考虑到现场先期CD法实际成型较困难，且CD法施工时，先导坑一次开挖高度太大，开挖后支护施工前无法保证洞身稳定，且开挖的进度相对较慢，受空间限制不适应机械作业，综合考虑，现场采用微台阶预留核心土开挖方法进洞。开挖自上而下分上台阶、中台阶、下台阶、仰拱，其中，中台阶和下台阶开挖分左右侧错开跳挖。

（2）应对措施。

①上台阶开挖每次控制循环进尺1榀（间距60cm），开挖后立即进行支护。为保证钢支撑能有效抵抗洞身侧壁的土压力，保证新安装的钢支撑在喷射混凝土强度达到受力前的钢拱架承压能力，提高纵向的刚性连接，让钢支撑形成整体受力体，减小应力集中，现场拱架在拱脚处采用长度60cm的I18工字钢让所有拱架纵向连接成整体。每榀拱架安装4根φ42锁脚锚管（每侧2根），锁脚锚杆与拱架间设置锁环，确保锁脚锚管有效锁住拱脚。

②中台阶开挖每次循环进尺控制在1-2榀拱架。中台阶开挖后钢支撑需要承受更大的土压力，同时在土压力作用下的沉降最明显，为了有效抵抗土压力，减小初期支护的沉降，中台阶拱架纵向采用长度50cm的I18工字钢进行连接，让拱架整体受力，同时在连接的工字钢中部割孔，采用长6m的φ108无缝钢管作为锁脚锚杆，有效减小初期支护的沉降变形。

③为确保拱架结构能形成有效受力体，防止局部产生应力集中而导致拱架变形失稳。首先拱架加工后严格试拼，现场安装时测量准确定位，拱架连接钢板必须密贴，每个台阶连接处采用砂箱内放混凝土垫块，可以保证拱架未闭合前的基地承受能力，同时防止因下一个台阶开挖时破坏连接钢板而使拱架连接不密贴。

④仰拱未闭合前，拱架相当于由洞身两侧向中间挤压的两个纵向悬臂结构，在土压力作用下，就会变形而发生破坏，从而导致拱架变形或失稳。因此，在仰拱施工时，将靠近掌子面的两榀拱架两侧之间用工字钢连接，在支撑拱架中部采用工字钢与拱顶支撑，使之临时转换成一个简支结构，在同等力的作用下，减小其弯拉变形，可有效防止拱架变形或失稳。

⑤由于地质原因，超前大管棚施工后，注浆效果不明显，因此，在进洞施工过程中，掌子面及其顶部极易发生大的掉块或坍塌。为确保施工过程的安全，采取加密超前小导管方法，每隔一榀拱架即在拱部施工一环超前长度4m的φ42小导管，有效地防止大的掉块或坍塌事件。

⑥加强施工过程中的监控量测工作，加大监控量测的频率，及时收集洞身、支护及地表的变形和沉降数据，认真分析数据，时刻掌握变形和收敛情况，准确的指导现场施工。

4 结语

随着基础建设的加大加强，通过滑坡体浅埋隧道进洞的隧道在所难免，本文密切结合现场实际，从滑坡体和隧道进洞两种特殊施工条件有机结合，进行了综合分析，通过分析，采取相对应的措施，保证了隧道安全进洞，有效降低了施工风险，减少了未知风险带来的经济损失，创造了效益，取得了良好的效果。对今后类似问题地解决，提供了一定的参考依据[3]。