隧道洞口堆积体滑移破坏特征及综合治理技术

昝文博 柳雪丽 鞠森森

摘 要：隧道洞口边仰坡滑移是隧道施工中比较常见且危害性较大的一种洞口失稳灾害。以某隧道洞口堆积体滑坡为工程背景，深入分析洞口堆积体滑坡变形破坏特征，并从隧道洞口地质条件、设计施工以及排水设施等方面综合分析滑坡成因，进而提出了“早出洞、抗滑桩、截（排）水沟、急流槽、机械开挖或控制爆破”的综合治理技术体系，可为类似工程设计与施工提供参考。

关键词：隧道边仰坡;堆积体滑坡;变形破坏特征;综合治理措施

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： The slope sliding of tunnel portal is one of the most common and harmful instability hazards during construction process. Taking the deposits landslide of tunnel portal as the engineering background， this paper deeply analyzed the deformation failure characteristics of the deposits landslide and investigated the causes of the landslide from the aspects of geological conditions， design construction and drainage facilities. A comprehensive treatment technological system including early exit， anti-slide pile， cut（row） ditch， torrent gutter， mechanical excavation and controlled blasting. It can provide reference for the design and construction of similar projects.

Keywords： tunnel slope;deposits landslide;deformation failure characteristics;treatment measures

隧道洞口边仰坡滑移是隧道施工中比较常见且危害性较大的一种洞口失稳灾害，尤其是洞口段位于复杂松散堆积层时，隧道边仰坡出现滑坡失稳的概率将会成倍增加[1-2]。大量工程实践经验表明：洞口堆积体滑坡通常是在内、外部因素共同影響下而发生的，内部因素包括堆积体特殊的二元结构、岩体风化差异等，外部因素则包括降雨、地下水、工程扰动等，加之洞口段浅埋、偏压、顺层等不利因素，连续强降雨条件下地表水下渗致使坡体稳定性大大降低[3-6]。因此，深入分析隧道洞口堆积体滑坡变形破坏特征，并构建合理的综合治理技术体系，对于类似工程滑坡的预防和治理具有深远的指导意义和参考价值。

1 工程背景

贵州省都匀至安顺公路某隧道洞口边坡为两级坡，一、二级坡高分别为10 m和9.5 m，坡率依次为1∶0.5和1∶0.75，开挖形成12～14 m的临空面，第一级边坡防护施工已完成;左线仰坡为11 m，两级坡坡率均为1∶0.75，开挖形成10～12 m的临空面;右线仰坡为6 m，坡率为1∶0.75，左右洞仰坡之间形成约14 m的临空面，以上临时边仰坡防护形式均为锚杆喷射混凝土。隧道洞身段上部为工区驻地，距离隧道洞口约100 m，位于滑坡中上部，驻地后缘设置浆砌片石挡墙。该区域内依地形布设施工便道，部分地方形成1级边坡临空面，洞口场地布置如图1所示。

2018年5月1日至5月7日，项目所在地连续降雨，降雨量超过80 mm。5月3日下午，右线洞口仰坡出现滑塌，紧接着右侧便道上出现裂缝，然后驻地混凝土路面开裂、房屋破坏，工区后缘挡墙开裂;5月4日驻地后缘山体出现裂缝、垮塌，后缘出现1～2 m陡坎。受持续降雨影响，坡体表面裂缝逐渐扩张、局部垮塌，工区附近、洞口边坡破坏严重，处于蠕滑阶段。边坡变形破坏严重威胁公路施工安全，无法进行正常施工，具体情形如图2所示。

2 洞口堆积体滑坡特征及成因分析

2.1 洞口堆积体滑坡变形开裂特征

洞口边仰坡滑移分区及裂缝情况如图3所示。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区为边坡主要变形破坏区域，Ⅳ区滑移变形较小。坡体裂缝发育，主要为10条较大裂缝。Ⅰ区主要为隧道洞口左侧边坡，上部修筑便道，滑移方向为北东向，基本为垂直线路，对应裂缝为8#、9#;Ⅱ区为主要变形破坏区域，包括隧道出口及洞身段、工区驻地、施工便道等，滑移方向为北西、斜切线路，与线路的夹角约为43°，路基开挖，坡脚临空，对应裂缝主要为4#、5#、6#、7#;Ⅲ区位于项目工区驻地上部，与Ⅱ区以工区驻地后部开挖小型临空面、裂缝所在位置为界，基本平行于隧道走向，滑向工区方向，被工区及其前部岩土体阻挡，对应裂缝主要为2#、3#;Ⅳ区为上述分区中变形破坏最小的区域，对应裂缝主要为老裂缝l#、2#，未与前缘其他裂缝连通，是斜坡上水田、梯田因局部塌陷形成的，总体稳定、局部破坏。综合以上分析，判断该边坡变形为牵引式滑坡。

2.2 洞口堆积体滑坡成因分析

根据隧道洞口边仰坡滑移过程、地质勘察资料及现场施工情况，综合分析隧道洞口滑移成因。①地质因素。坡体覆盖层主要为碎石土、黏性土，局部夹块石，洞口段覆盖层较厚，孔隙率较大，松散覆盖层容易富集地下水。②降雨条件。项目施工区连续多日强降雨，降雨量超过80 mm，导致坡体趋于饱和，力学性质降低，边坡失稳。

③地表蓄水。滑坡中上部和顶部分布水田且蓄满水，地表水下渗致使坡体重度增大、稳定性降低。④施工不当。洞口临时边仰坡开挖、修筑场区施工便道形成临空面，松散岩土体受连续降雨软化，坡体抗滑能力降低;仰坡开挖后防护不及时，钢花管注浆不饱满，防护效果不佳。⑤排水不畅。隧道仰坡坡顶截水沟及临时排水措施不完善，疏排水效果较差，导致坡体浸水。

综上所述，边坡变形破坏是中、上部坡体因降雨持续下渗，土体饱和重度增大，力学性质降低造成的;滑坡中部加载、坡脚开挖、防护不及时，打破原有的力学平衡而引起边仰坡滑移失稳。

3 洞口堆积体滑坡综合治理技术

3.1 隧道早出洞，增加抗滑桩

现场钻孔勘察結果显示，原设计隧道洞口部分段落处于滑动面以上且覆盖层较厚，进洞较为不利，故隧道做早出洞处理。仰坡设置两级坡，在第一级仰坡平台处设抗滑桩支挡，分布于隧道洞身两侧，抗滑桩尺寸为1.8 m×2.4 m，抗滑桩桩长25 m左右;洞身段仰坡平台设置钢管桩防护，钢管桩直径108 mm，左洞仰坡顶部设置6排钢管桩，右洞仰坡顶部设置3排钢管桩。仰坡坡面采用锚杆挂网喷混凝土、注浆小导管挂网喷混凝土、三维网植草等防护措施。此外，抗滑桩施工须在旱季抓紧施工，桩基开挖应从两侧往中部施工，严格实行隔桩开挖。

3.2 放坡开挖，多重防护

隧道洞口左侧边坡山体较为陡峭，坡脚为块石土堆积体，厚为3～4 m，下伏4～5 m粉质黏土层，底伏中风化页岩和灰岩互层。边坡顶部为施工便道，施工便道左侧为山体，较为陡峭，采取强支挡方案。左侧边坡按三级放坡，在第二级平台处设置抗滑桩支挡，1～3级边坡分别采用锚杆框架植草防护、锚杆挂网喷混凝土+三维网植草、注浆小导管挂网喷混凝土+三维网植草防护。

3.3 完善排水系统

隧道边仰坡平台设置截水沟，仰坡顶5 m外设置排水天沟，左侧路基坡顶5 m外设置截水沟，隧道天沟与路基截水沟顺接。工区驻地左侧为一冲沟，地势最低，设置急流槽顺接截水沟中的水排至路基边沟中，路基截水沟积水通过急流槽排至涵洞中，由涵洞将积水排至隧道右侧松敏河中，路基左侧边沟加深至1.8 m，加强排水能力。施工中应注意临时排水，特别是隧道洞口右侧冲沟应采取临时排水措施，确保抗滑桩施工安全，不得由于排水原因造成路基失稳而引起次生灾害。

3.4 隧道洞口衬砌结构设计

洞口浅埋段采用Ⅴ级围岩加强型衬砌，超前大管棚+超前小导管预支护，开挖采用单侧壁导坑法施工。开挖方式宜采用机械开挖，如需爆破施工，须采用控制爆破技术，同时严格控制总装药量及单段最大爆破药量。此外，爆破施工中必须加强对隧道附近抗滑桩结构的震速监测，要求与爆源中心同一桩号处抗滑桩结构的震动速度控制在10 cm/s以内。

4 结论

①隧道洞口穿越复杂松散堆积体施工极易造成边仰坡失稳，堆积体物理力学性质差、工程规模巨大、加固治理要求高。因此，单一的边仰坡加固措施通常无法满足要求，需要综合采用多种优化组合加固措施。

②隧道洞口穿越堆积体时应强化防排水系统，防止地表水渗入土层，边仰坡稳定困难时，应及时采取中上部坡体卸载、加强排水、反压坡脚等多种优化组合措施对隧道洞口边仰坡进行综合处置。

③由于堆积体物理力学性质的多变性、土工试验技术的局限性以及施工因素的复杂性，边仰坡防护应采用动态设计，加强现场监测并及时根据监测数据动态调整设计方案。

参考文献：

[1]刘运泽，洪勇，李柏霄.隧道洞口古滑坡堆积体边坡综合加固治理技术研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2020（3）：351-358.

[2]李江，梁玺，吴银亮.某隧道出口堆积体边坡成因机理及综合治理方案研究[J].路基工程，2021（4）：232-236.

[3]李世琦，徐升，唐锐，等.顺层岩质边坡隧道洞口挤压变形处治技术研究[J].地下空间与工程学报，2020（1）：480-485.

[4]李广林，王亮，郭毅.浅谈隧道洞口仰坡滑坡成因及综合治理措施[J].现代隧道技术，2020（1）：1147-1151.

[5]谭昌荣，梁寿兴，董耀鹏，等.松散岩堆体隧道施工中边仰坡支护效果研究[J].公路，2020（11）：366-372.

[6]黄瑞，陈游东.土质隧道洞口边、仰坡滑移处治技术探讨[J].公路，2019（8）：241-245.

3931500338202