隧道洞口坡面滑坡治理措施研究

2021-04-14徐丽

中国设备工程 2021年7期

关键词：洞口坡面锚索

徐丽

（中铁十四局集团海外工程分公司，山东济南 250000）

阳（阳平关）安（安康）铁路是陕南重要铁路干线，西起宝成线，东至安康枢纽，连通西康、襄渝铁路。随着社会经济发展，既有铁路客货运能力已达到饱和，不能满足客货运发展需求，成为制约区域及沿海经济发展的瓶颈所在，需增建二线满足输运能力。

增建阳安铁路地处秦岭山脉以南，线路多以隧道为主，新茶镇隧道为其中一条隧道。新茶镇隧道位于西乡县附近大巴山地区，平均海拔400～800m，洞身地表起伏大。

1 工程地质和水文地质特征

1.1 工程地质构造及特征

新茶镇隧道进口坡面位于巴山弧形构造带与秦岭复合造山带衔接部位。区内北部跨及南秦岭活动带，恰处秦岭峰腰构造的南端，由于加里东期构造隆升，加里东期—海西期伸展—拉张构造，印支期褶皱造山及印支—燕山期收缩—推覆逆冲等地质构造作用的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。

隧道进口斜坡陡立，地表自然坡度40～60°，坡面岩体破碎，风化层厚8～15m。地表表层覆盖膨胀土，厚度1～3m。洞口斜坡上部岩体松动，存在垮塌、变形失稳隐患。

隧道进口北侧约20m为岩堆，岩堆长50m，宽25m，厚3～6m。岩堆物质主要为角砾土，坡面植被不发育，坡面岩堆已发生溜坍，形成圈椅状，溜坍前缘已被清理辟为耕地。坡面附近发育有区域断裂F6及其支断裂F6-1，破碎带宽度及破碎带物质变化较大，断带内物质主要为碎裂岩，局部为断层泥砾，不均匀含水。晋宁期辉长岩受构造影响，岩体局部发生浅变质蚀变，节理发育，岩体破碎-极破碎。

根据现场调查及新茶镇隧道进口坡面既有钻探揭示，地层主要为第四系全新统膨胀土、粗圆砾土、辉长岩和崩积细角砾土、粗角砾土。

粗角砾土（Q4col6）：灰黄色，位于进口左侧岩堆，一般厚度约1～2m，角砾成分以全风化、强风化辉长岩为主，含少量黏性土，土质不均，潮湿，稍密，Ⅲ级硬土。

细角砾土（Q4sl6）：灰黄色，位于进口右侧溜坍体，一般厚度约5～6m，角砾成分以全风化、强风化辉长岩为主，含黏性土，土质不均，潮湿，稍密，Ⅱ级普通土。

膨胀土（Q4pl9）：灰褐色，厚1～4m。成份主要为粉质黏土，土质较均。硬塑为主，Ⅱ级普通土，σo=120kPa。

粗圆砾土（Q4pl6）：杂色，砾石成份以辉长岩为主，圆棱状-浑圆状，粒径组成：Φ=2～20mm约占10%，Φ=2～20mm约占50%，Φ＞60mm约占25%，余为杂砂及黏土充填，潮湿－饱和，稍密，Ⅲ级硬土，σ0＝400kPa。

辉长岩（υ2）：青灰、浅灰色，受构造影响严重，岩体破碎－极破碎，呈碎石、角砾结构，全-强风化，Ⅳ级软石，σo=500kPa。

1.2 水文地质特征

地表水主要为洞身冲沟季节性流水，水量较少，主要受大气降水补给。隧道地下水主要为基岩裂隙水及构造裂隙水，受大气降雨及地表水补给。基岩裂隙水主要赋存于节理、裂隙中。构造裂隙水主要为区域断层F6破碎带内，且地表冲沟发育，常年流水。

2 滑坡情况

2.1 原设计情况

隧道洞口边坡临时防护采用网喷混凝土防护，Φ8钢筋网，间距25cm*25cm，Φ22砂浆锚杆长3.0m，间距1.5m*1.5m，梅花形布置，C25喷射混凝土厚度10cm。永久防护采用M10浆砌片石防护。为防止落石影响，洞顶铺面铺设SNS主动网防护。洞门采用柱式洞门。为确保进洞安全，在进洞施工前，在拱部开挖轮廓线外设一环Φ89长管棚，环向间距50cm，长度30m，钢管内设钢筋笼并采用砂浆填充；管棚间设Φ42超前小导管预注水泥浆加固地层，小导管环向间距50cm，长度3.5m。

2.2 第一次滑坡情况

隧道进口的便道修筑及边坡坡面清理期间边坡发生变形并出现溜坍现象、坡顶地面有开裂，进洞20m后，隧道洞口仰坡出现纵向不连续裂纹，边墙存在挤压、鼓包现象（如图1）。为确保现场施工及后期铁路运营安全，对新茶镇隧道进口洞口增设临时、永久防护措施：

临时防护：从洞口向洞内在中导钢架拱脚向上1m位置处横向加固6道Ф140无缝钢管，作为洞口处初支横向支撑，间距0.6m，横向采用Ф22钢筋连接。在下导拱脚向上60cm处、向上3m位置、采用潜孔钻钻孔，设Ф89无缝钢管注浆加固地层。纵向采用I16工字钢两道和Ф89钢管焊接良好，并喷C25混凝土。永久防护：洞口两侧各设置4根抗滑桩，桩长24m，桩间距6.0m；桩顶以上20m范围的边坡设置锚索框架梁护坡防护；桩顶20m以上至山体裂缝范围设置十字头锚索进行加固处理；对位于隧道仰坡沿裂缝中线灌注水泥砂浆，裂缝表层采用0.5m宽的5%水泥改良土填覆盖，裂缝处理长度为裂缝范围纵向各延长5m；进口结合地形设置了明洞11m；隧道洞门顶部仰坡以外设置一道被动防护网，被动防护网采用高度H=5m的RXI-100型拦石网，长40m，整治完成后如图2。

图1 隧道进口洞口边坡鼓包

图2 隧道进口洞口边坡整治图

2.3 第二次滑坡情况

隧道进口施工期间，因现场施工需求，对隧道洞口右侧坡面进行切坡，形成临空地形，切坡坡面采用喷射素混凝土防护，隧道施工完成后未对原地形恢复。长期因雨水下渗后，坡面溜塌较为严重，溜塌量约10000m³，滑向270°。溜坍体位于新茶镇隧道进口右侧约25～97m处，溜坍体前缘南北长约72m,东西宽约85m，沿施工便道展布溜坍体厚度约5～6m，溜坍体物质为细角砾土。边坡上方后缘出现较大的错台，错台高度2m；出现3条裂缝，裂缝宽度3～10cm，断续出现。边缘距离既有坡面格梁较近，随着降雨下渗影响，有进一步滑塌的可能性较大，延伸扩大后对新茶镇隧道进口仰坡右侧防护工程造成一定的安全风险。隧道洞口右侧坡面滑塌如图3。

图3 隧道洞口右侧坡面滑塌

根据现场调查，新茶镇隧道进口右侧坡面稳定性差，目前处于不稳定状态，在降雨不断影响下，地表水会持续下渗，坡面抗剪强度会降低，边坡的失稳坍塌范围易扩大。

为确保既有仰坡防护安全，及铁路运营安全，于隧道进口右侧下侧设置23根圆型抗滑桩，桩直径1.5m，桩间距3.0m，桩长16m，悬臂端长8m，桩桩顶设冠梁0.8（高）×1.75（宽）m，桩间设面板厚0.25m。右侧上侧设置10根方型抗滑桩，抗滑桩尺寸1.5*2.0m，桩中心间距6.0m，桩长20m，悬臂端长10m。

下部桩顶以上边坡采用锚索框架梁防护，框架梁采用C35混凝土现场立模施工，框架梁间距3.0m，截面尺寸采用0.4m×0.4m，底设置0.1m厚C25混凝土垫层，框架梁嵌入坡面0.2m，外露0.2m，沿纵向每隔15.00m设一道伸缩缝，缝宽0.02m，缝内用沥青麻筋全断面填塞。框架内铺设空心砖防护，培种植土厚度0.2m。框架梁顶及底部设置护脚及封顶，宽度及斜长均为1.0m，厚度均为0.5m，采用M7.5水泥砂浆砌片石砌筑。锚索采用4根Φ15.2mm高强度、低松驰钢绞线制作，锚具采用OVMD-4型,锚孔直径0.15m，锚索与水平面倾角为20°（向下）。锚索锚固段长5m，自由段长8～10m。锚索框架梁周边设置截排水沟，水沟与既有水沟须顺接。

对左右侧坡面沿裂缝中线灌注水泥砂浆，裂缝表层采用0.5m宽厚0.3m的5%水泥改良土填覆盖,裂缝处理长度为裂缝范围纵向各延长5m。

为降低施工风险，右侧下部圆桩采用钻孔施工，其余桩井施工采用挖孔，桩在开挖过程中，桩井基坑采用C25钢筋混凝土护壁，厚度0.2m，地面以上0.5m范围设1m高锁口。