晋济高速公路隧道边坡崩塌处治与效果分析

张 俊 猛

(山西交通控股集团有限公司晋城高速公路分公司,山西 晋城 048000)

1 依托项目边坡崩塌原因分析

晋济高速公路月湖泉隧道出口边坡危岩落石所在山体边坡与公路路面最大高差达200 m，边坡一般上部及下部陡立，中部有一至两处缓坡平台，陡立区高度约60 m～80 m；山体坡表基岩裸露，主要为灰岩、白云岩等，属硬质岩，岩体节理裂隙较发育，岩体岩层近水平；边坡顶部植被茂盛，坡度较缓，坡体中部通常有一至两处缓坡平台，缓坡平台处植被茂密；陡立区岩体受多组节理面切割，易产生岩块剥落导致上部岩体临空，该临空区岩体在自身重力及节理裂隙面等作用下形成危岩，陡崖顶部边缘由于卸荷裂隙发育，岩体完整性较差，发育有数量较多、块径相对较小的危岩，极易坠落或倾倒形成落石和坍塌体对公路线路危害极大；2015年—2017年每逢雨季，均有大小不等的危岩块石坠落，砸坏月湖泉隧道出口附近观景台走廊及梯步或在路面上形成坑槽，严重影响交通安全。为了防止边坡崩塌，提高边坡的稳定性，对边坡进行加固处理。文章以月湖泉隧道出口边坡处治为例，制定方案进行边坡加固，并开展变形观测，评定处治效果。

2 月湖泉隧道出口边坡崩塌处治方案

从边坡顶部向下安装能级为1 500 kJ的覆盖式帘式网至上部陡崖崖脚，将落石进行引导至中部缓坡平台，覆盖式帘式网防护宽度约86 m，防护平均高度约71 m，防护面积约6 100 m2；在中部缓坡平台设置R×I-Y-150型柔性被动防护网，将上部覆盖式帘式网引导的落石拦挡，防止有危岩掉落至下部隧道口附近，防护高度5 m，防护宽度约95 m；在下部陡崖边坡顶部设置GPS2型主动柔性防护网，防止下部陡崖边坡上的危岩掉落，防护面积约960 m2；对危岩带WYD3，WYD4顶部裂缝进行灌浆封填，防止雨水进入裂缝导致风化进一步发展；针对重点危岩(带)采用锚杆(索)进行锚固，锚杆深度根据危岩(带)厚度确定，分别为4 m，8 m，12 m以及15 m；清除坡表易松动崩落的危岩块体。

3 月湖泉隧道出口边坡崩塌处治技术

3.1 覆盖式帘式网处治技术

1)设计要点。

覆盖式帘式网结构主要包括钢丝绳、锚杆和金属网，所选用的钢丝绳钢丝强度不应低于1 770 MPa，作热镀锌防腐处理。采用水泥砂浆锚杆，锚杆钻孔孔径超过50 mm，孔深应超过设计深度10 mm以上，注浆采用M30的水泥砂浆或水泥浆，覆盖式帘式网设计详见图1。

2)施工要点。

砂浆锚杆注浆应从孔底向上反压注浆，以保证锚孔内部注浆的饱满度。在晴天或旱季，采用人工垂直掏槽方式进行基础开挖施工。覆盖式帘式网采用分段施工，一般分段长度为50 m。格栅网搭接宽度不得少于10 cm，环形网的内侧铺设格栅网，使用钢丝绑扎固定，且1 m2固定数量不得少于4处。

3.2 主动柔性防护网处治技术

1)设计要点。

钢丝绳网、支撑绳选用的钢丝强度不应低于1 770 MPa，并采用热镀锌作防腐处理。钢丝绳网为菱形网，使用十字卡扣编织，钢丝不能有断丝、脱丝现象。钢质十字卡扣厚度应大于2 mm，抗错动力不应小于5 kN，十字卡扣抗脱落力不小于10 kN。钢丝绳锚杆使用φ16 mm钢丝绳制作，锚杆顶部长度大于3 m，中部和下部长度应大于2 m。锚固后锚杆抗拔力不小于50 kN。

2)施工要点。

施工前彻底清除坡面上的浮土及浮石，测量放样确定锚杆孔位。锚杆钻孔孔深不得小于设计值，孔径应大于50 mm。锚杆注浆采用M30水泥砂浆(水泥浆)，在存在化学侵蚀区域注浆选用M35水泥砂浆(水泥浆)或水泥浆。应保证注浆饱满度，注浆后养生时间不少于3 d。安装纵横向张拉绳，当张拉绳长度小于15 m时，张紧后用2个绳卡固定；当张拉绳长度超过30 m时，张紧后用4个绳卡固定；长度在15 m～30 m时，固定绳卡数量为3个。格栅网沿边坡自上而下进行布置，搭接长度不小于5 cm，并用扎丝固定，固定间距不大于1 m。自上而下布设φ8 mm钢丝绳网，并做好缝合、张拉和固定。主动柔性防护网断面图见图2。

3.3 被动柔性防护网防护技术

1)设计要点。

被动柔性防护网结构主要组成部分包括钢柱、钢丝绳、金属网和消能装置等。钢柱采用型钢制作，不能接焊，表面作防腐镀锌处理。钢丝绳和环形网钢丝强度不应低于1 770 MPa，并采用热镀锌作防腐处理，环形网抗顶破力不小于610 kN，金属网抗顶破力不小于20 kN。消能装置设计采用独立单元组，可进行更换。

2)施工要点。

被动防护系统可以拦截滚石，施工前进行测量放样确定钢柱基座位置，并根据落石防护情况适当调整钢柱间距。锚杆注浆、基础开挖、防护网安装要求同覆盖式帘式网。消能装置的安装位置应以能够保证充分发挥消能作用为准。格栅网搭接宽度不小于5 cm，格栅网与环形网采用钢丝固定，固定点数量为1 m2不少于4处。被动柔性防护网设计平面图见图3。

4 边坡加固处治效果分析

4.1 边坡加固后水平位移观测分析

在预定位置埋设测点后使用全站仪量测观测点坐标，作为初始值，之后按量测频率要求每两周观测一次。统计观测数据，记录在表1中。

表1 月湖泉隧道出口边坡崩塌处治后水平位移观测值

分析表1数据，各测点观测前期水平位移变化量较大，后期变化速率逐步放缓。三个观测点中，观测点2的水平位移最大累计值较大，为14.2 mm，其他两个点分别为13.1 mm和12.6 mm。按照规范要求，水平位移累计值的警戒值是20 mm，各测点均为超过警戒值，说明加固后边坡水平位移得到有效控制。

4.2 边坡加固后沉降位移观测分析

在预定位置埋设测点后使用仪器测定观测点的高程，作为初始值，之后按量测频率要求每两周观测一次。统计观测数据记录在表2中。

表2 月湖泉隧道出口边坡崩塌处治后沉降位移观测值

分析表2数据可知，测点2的累积沉降变形量较大，为9.8 mm，其他两点的沉降变形量分别为9.2 mm和9.6 mm。按照规范要求，边坡沉降量警戒值为20 mm，三个观测点位移值均小于警戒值，说明加固后沉降变形得到有效控制。

4.3 总体分析

隧道出口段边坡加固处治后，通过布置测点观测边坡水平位移和沉降位移，变形量均不大，且存在一定的规律。水平位移观测结果表明，加固处治前期变形量较大，变化速率较快，后期变化速度较慢，变化量较小且逐步趋于稳定。各测点水平位移累积变形量均远小于规范要求的20 mm，且人工巡查中未发现开裂现象。沉降位移变形规律也呈现为早期变化速度和变形量较大，后期变形量和变化速率均较小且逐步趋于稳定。各测点沉降位移累积变形量最大值为9.8 mm，远小于规范要求的20 mm，说明加固后隧道出口边坡稳定性，加固效果良好。

5 结语

通过制定加固方案，对晋济高速公路月湖泉隧道出口边坡崩塌进行处治，布置测点并进行变形观测，分析后得出以下结论：

1)水平位移观测结果表明：边坡加固后三个观测点最大水平位移累计值为14.2 mm，小于规范要求的警戒值20 mm，说明水平位移得到有效控制。

2)沉降位移观测结果表明：三个观测点的累积沉降变形量最大值为9.8 mm，小于规范要求的警戒值20 mm，说明沉降位移也得到有效控制。

总之，通过对隧道出口段边坡处治加固，边坡变形量明显降低，且趋于稳定，说明加固达到了预期效果。