公路隧道洞口滑坡的机制分析与影响因素研究

卢联川

（安徽省路桥工程集团有限公司，安徽 合肥 230031）

由于公路隧道项目建设大多位于山区或者地形结构复杂的区域，易导致洞口滑坡现象发生。当前，我国交通路网越来越密集，对于公路项目建设质量要求不断提升，在偏远山区，不仅要克服高差等自然环境因素的影响，同时还要从施工技术及高频率的工程施工病害的预防等方面加强研究。在众多公路隧道施工病害中，洞口滑坡是公路隧道施工中的常见病害类型之一。文章从洞口滑坡病害的发展过程、产生原因、数据监测等各个环节进行分析，提出相关治理方案，供参考。

1 工程简介

某复杂地质条件下的公路隧道工程位于岛屿支线工程段，为双向分离式隧道。该公路隧道全长4236m，设计净高5m，净宽9.68m，洞口滑坡位置发生于隧道进口右线，滑坡体积约5000m³。

1.1 地质条件

该项目工程地质勘察资料显示：隧道边坡表层主要以第四纪残坡积含亚黏土碎石为主，颜色浅黄色、中密度，遇水稳定性变差，土体厚度最大23m，结构下层中主要以强风化的细砂岩为主，隶属于砂岩类结构。由于该隧道工程在洞口位置处，仰坡、边坡交界位置为山沟，此地理位置的地表水相对丰富，并有水流经过，水流量可达0.4～0.9L/s；在雨季时，水流量会有所增加，最大可达4.9L/s。地下水形式以基岩裂隙水为主，降雨是最主要的地下水位补充方式。

1.2 边坡设计与施工

以实际设计图纸为参考依据，边坡设计中，高宽比为1∶0.5，边坡的高度为30m，边坡坡度方向未设置对应的台阶结构，且边坡主要以高陡为主。在该项目施工的过程中，主要以锚喷支护的形式进行地基土层的开挖，但是在开挖之初，并没有设计使用小导管进行注浆作业。经过相关监测发现，边坡另一侧的支护变形量较大，并且在坡面上出现贯通式的裂缝，依据此，又重新进行了小导管注浆，小导管的尺寸规格一般可控制在长6m、宽1.5m、φ42×4mm，并且布置的设计形式以梅花型为主。

1.3 地质基本构造与地震

从地质勘察的实际情况看，该项目施工现场及其周边地层产状相对平缓且处于稳定的状态，在施工区域均未发现断裂层，且场地区域内的地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震级烈度为6度。

2 滑坡特征及影响

2.1 滑坡特征

（1）滑坡的形成。该滑坡结构中主要以粉质黏土夹层为主，且为透水层，滑带区域遇到水后易呈现出软化状态，土体结构中的抗剪能力相对较低，导致土体结构呈现出滑动松散的状态。在隧道修建的过程中，该项目隧道遭遇暴雨袭击，且雨量较大，持续时间较长，滑坡的前部边缘均向外部区域进行扩散，形成了以渐进形式为主的牵引式的滑坡体系。

（2）滑体结构特征。滑体结构中，主要以松散的土层结构为主，且在土层的组成成分中，主要包含有粉质黏土夹层碎块石。粉质黏土具有可塑性强的特点，且较大部分分布于滑体结构的底部区域中，再加上滑体结构中的前部厚度体系相对较薄，后缘厚度相对较大，滑体结构的剖面位置呈现出“袜”状。

（3）滑体结构的特征。在地质勘察的过程中，滑体结构显示较为清晰，且在滑体剪切面结构中，存在局部的划痕，并且部分划痕呈现出一定量的擦痕，以发生滑体边坡结构剥落为主。在滑坡发生以后，滑体产生的最大位移接近8m，且滑体结构可直接作用于明洞上，明洞会受到一定量滑坡体的冲击力作用，导致明洞内侧结构中出现渗水现象和错台现象。

2.2 洞口滑坡成因及主要影响因素

依据实时洞口滑坡数据的监测，结合项目实际地质及地形条件，以调查实际施工环节的现状为主，分析出公路隧道洞口边坡滑坡的原因及主要影响因素。

（1）地质地形因素。此滑坡体地质以结构松散、渗水性好、力学性能差为主要特征，因此导致土层结构的抗剪能力较小，遇水后容易软化。由于下层土层结构中主要以细砂岩为主，且呈现出遇水软化的特点，此地质特征对洞口滑坡现象的出现提供了一定的便利条件。

（2）水的因素。在发生洞口滑坡的时间阶段中，天气主要以阴雨天气为主，地表水汇聚，使得地质土层结构中的岩体发生软化现象，导致土体结构内部的抗剪能力较弱，易产生滑动。同时，在滑坡产生后，由于隧道结构体系中没有产生明显的抵抗滑坡的推力，因此会造成隧道明洞结构开裂，导致渗水现象发生。

（3）人为因素。公路隧道设计及施工至关重要，从设计环节进行分析，如果设计中的边坡坡率较陡，再加上此区域地块的地质条件、雨水条件等，都会对土体结构的稳定性产生不利因素，而坡率设计为1∶0.5，对于防止洞口滑坡发生是不科学的。

（4）施工因素。从施工环节进行分析，在公路隧道施工的环节中，未涉及明洞的回填作业，这样不仅会造成开挖断面结构长期外露，同时也会造成边坡失稳，坡体结构的稳定性及变形量较大，严重影响洞口处边坡结构的稳定性。

3 洞口滑坡稳定性及评价

3.1 滑坡稳定性计算

（1）参数计算及工况。主要分为两个工况。工况1：土体结构自重+天然状态；工况2：土体结构自重+暴雨环境状态。洞口滑体结构稳定性计算统计数据如表1所示。

表1 洞口滑体稳定性计算参数取值

（2）计算结果。通过选择两个剖面结构，利用传递系数法，对两个剖面体进行稳定性计算，得出结果如表2所示。

表2 滑体稳定性计算结构统计

3.2 滑坡稳定性评价

依据对应剖面结构中的滑坡稳定性计算结果，同时结合实地的勘察设计现状，进行数据统计分析，发现滑坡体结构具有一定的变形迹象，且在滑体结构中，在天然状况下处于基本稳定性状态，在饱和的土体结构状态下处于不稳定的滑坡状态。当滑坡塌陷到达隧道洞口时，应暂停施工，分析洞口滑体的主要原因，并采取相关的治理措施。

4 隧道洞口滑坡治理方案及措施

4.1 治理方案的选择

从理论层面进行分析，公路隧道施工中的滑坡现象治理措施主要包含滑坡体结构的清除、支护围挡结构的使用、地表水的排水方案、回填反压等。不同的治理措施或方案，需要依据不同的滑体位置及地质条件等因素进行分析，选择不同的治理措施，后期工程开展的经济效益也不相同。

下面将重点分析支挡工程、地表排水处理措施的方案设计。

（1）支挡工程的施工方式及分类较多，主要以挡土墙的设计、抗滑桩的应用为主。抗滑挡土墙一般设计为重力式挡土墙，滑体产生后会呈现出前移的状态；抗滑桩结构从整体的受力特征上看，主要呈现出普适性，同时由于滑坡体结构的稳定性及对地质环境干扰性较小等特点，可实现多桩施工，以保证实现地质勘察设计科学性、合理性。

（2）地表排水主要会造成土体自重加大、下滑力增强、滑带土的抗剪力增大，同时导致地下水资源中的动力压力增强。在地表排水体系中，主要以改善洞口滑体结构的稳定性为主，不仅能够改善土体结构的地质环境，同时能够作为一种滑体治理的预防措施，因此在施工的过程中，必须结合其他工程类型对相关工程措施进行综合利用。

依据该工程的实际情况，抗滑桩的施工工期相对较长，且施工难度相对较大，因此会导致隧道施工周期难以符合要求。如果该工程采用地表排水与削方减载相互结合的治理措施，最终的洞口滑体治理效果会更为明显。

4.2 洞口滑体治理方案布局

首先对滑坡体后缘结构进行削方处理，然后再对洞口上部的覆盖层进行清理。

4.3 治理措施实施后的效果

对所选择的两个剖面结构进行稳定性计算分析，计算分析结果如表3所示。

表3 滑体稳定性计算成果统计

从表3的统计数据看，治理措施实施后，洞口滑坡结构稳定性符合施工安全的要求。

5 结束语

综上所述，公路隧道洞口滑坡现象的产生原因较多，主要包含设计施工环节、地质条件及水因素等，治理措施的选择需要结合滑坡稳定性，土层地质条件等综合分析。因此滑坡结构的动态发生过程及演变过程就显得尤为重要，尤其是在滑坡过程中的数据动态分析中，以突出稳定系数的计算为主，以为后续类似工程滑坡防治措施的制定奠定坚实基础。