浅谈隧洞进出口高边坡加固技术

武云华 邵云海 孟唐锟

摘 要：众所周知，在进行隧洞施工建设的过程中，为了能够更好地处理那些岩质高边坡类问题，很多情况下都需要采取有效措施做好加固与治理工作，避免出现滑动现象，让边坡能够更加具有稳定性，从而确保相关施工建设可以顺利完成。

关键词：隧洞进口;高边坡;加固技术

近年来，随着各地城市化进程的不断加快，人们对于水利工程的依赖性在逐渐增强，而在很多工程建设中，不可避免地会遇到隧洞施工。同样地，水利工程建设也不例外，针对实际施工过程中遇到的高边坡现象，需要应用有效的加固技术来保证水工隧洞进出口部位的稳定性与安全性，最大限度地保障整个工程施工作业的有序开展。

1 工程概况

滇中引水工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程中的标志性工程，也是中国西南地区规模最大、投资最多的水资源配置工程，是我国在建的最大引水工程。滇中引水工程中以水源工程和输水工程为主，输水线路总长664km，设计流量为135m3/s～20m3/s，隧洞总长612km，占比高达92%。红河段途经石屏、建水、个旧三县市，全长109.513km，其中隧洞19条，长93.764km，占线路总长的85.62%;其中3个隧洞的长度超出10km，总长度为47.34km，占了隧道总长的51%，分别是19.52km长的大坡子隧洞、12.92km长的龙树隧洞以及14.90km长的小路南隧洞，隧洞开挖的断面规模在（3.5～4.0m）×（4.4～4.9m）范围内，众多的隧洞施工带来了许多隧洞进出口边坡处理问题。

2 隧洞进出口高边坡的加固措施

2.1 合理应用混凝土抗滑结构技术

在对该项工程中的隧洞高边坡进行加固处理时，混凝土式抗滑桩技术拥有良好的实践效果，因为抗滑桩可以有效应对滑坡问题，特别是当滑动面的倾角弧度较小时，效果更是极为显著，所以此技术被广泛应用到隧洞边坡的治理过程中。与此同时，在开展比较大规模的开挖以及爆破作业时，使用抗滑桩技术能够有效降低滑坡事故发生的概率，而滑体密实度、含水情况以及施工环境等诸多因素都会给抗滑桩的间距和平面位置带来重大影响。除此之外，当抗滑桩开挖深度到3～4m之后，可以在井壁喷上厚度为30～40cm的混凝土，并采用喷锚挂网抑或是打锚杆来对岩体比较好的井壁进行支护操作;当喷射10～15cm厚的混凝土时，要在局部塌方位置处增加钢结构作支撑，直到抗滑桩开挖的效果满足相关设计要求后，还需要做好钢筋绑扎以及钢轨吊装相关工作。在进行混凝土的浇筑作业时，可以按照水下混凝土所具备的配合比情况，在相关设备的作用下完成拌合操作，并将制作而成的混凝土运输到施工现场进行浇筑施工，值得注意的是，要尽可能将浇筑的厚度控制在1.5m以内[1]。

众所周知，混凝土沉井隶属于框架结构，在具体的施工操作中需要分为数节来开展。其在滑坡工程中不仅能够起到良好的抗滑桩作用，也能有效抵挡土墙压力，很多情况下都是在对沉井受力状态、场地布置以及基坑条件等因素的综合考虑下完成相关设计工作，在平面上呈现出“田”字形，而横隔墙与井壁厚度也需要契合相应的下沉重量。当然，通过对混凝土框架结构的合理应用，能够在很大程度上增强整个滑坡体的稳定性，避免出现地表水渗入以及坡体风化的问题，再加上框架本身具备结构物轻、施工方便、排水性好以及适用面广等特点，所以在滑坡治理方面受到了广泛青睐。除此之外，针对那些岩性条件比较好的位置来说，可以采取锚杆抑或是喷混凝土的方式来保护坡面，这样不仅能够有效改善滑坡体受力的平衡性能，还能在很大程度上避免滑坡体发生变形延展现象。若是高边坡夹泥层上的岩体结构在滑动过程中产生裂缝问题，那么就需要在相应部位下的一定高程坡脚处，合理应用混凝土浇筑方式进行处理，防止出现滑坡[2]。

2.2 有效分析锚固技术的应用

在对预应力锚索展开边坡加固操作时，因为其本身有着保护边坡岩体结构、施工效率高、干扰小以及受力可靠等优势，所以在很多水工隧洞工程的边坡处理过程中得到了广泛应用，若是使用胶结内锚头式的锚索形式，那么就需要采取后张法来进行相应的施工作业。对于预应力锚索而言，主要包括锚索体以及内、外锚头这三部分，其中，内锚头主要是将纯水泥浆或是砂浆当作胶结材料;外锚头则是钢筋混凝土类的结构，需要确保和基岩接触面间所产生的压应力维持在合理范围内。为了让锚索的受力情况变得更加均匀，可以设计一款比较小型的千斤顶，采取“分組单根”的张拉方式，让相关操作流程得以简化，进而有效增强锚索受力的均匀程度，并且锚索在对张拉进行补偿时，可以在大型千斤顶的作用下实现整体张拉效果[3]。

与此同时，无黏结的锚索结构拥有显著优点，大多数钢绞线都能受到护套与防腐油剂的双重保护，且能够满足重复张拉的要求。因为在具体的施工作业中，不管是内锚头还是钢绞线附近的水泥浆材，都是需要一次性完成灌入，并在浆材凝固之后才能进行张拉，这样就省略了一道工序，让相关工效得到有效提升，但是价格投入也就相对比较高。在对隧洞进口部位的高边坡进行处理时，预应力锚杆加固方式也比较常见，虽然可以有效减小滑坡产生位移的速度，但是却无法使滑坡问题彻底解决。在雨季，为了最大限度地保证滑坡体前施工安全性，就需要稳定相应的滑坡体，并在一定高程部位合理设立预应力锚杆。

除此之外，因为岩层破碎之后很难开展锚杆钻孔操作，所以自钻注浆式锚杆就是一个很好的选择，为了让锚固力得到有效增强，可以将锚索的荷载力确定为500kN，而锚固的段长控制在8～10m范围内，锚固砂浆的强度不能比30MPa低，锚杆需要和压网钏筋进行焊接，采取孔底反向的方式进行注浆，并一次完成全孔注浆作业，直到锚梁混凝土的强度达到15MPa之上以及结束锚索注浆28天之后才能开始张拉，可以将其分成三个不同的压力段来进行操作，即100kN、250kN以及500kN，在每级压力下需要稳定至少5min后才能增加下一级的荷载，而最后一级则要稳定15min才能实现锁定。与此同时，张拉锁定之后，必须在锚环之外预留大约10cm的钢绞线，其余部分都切除掉，并采用细石混凝土进行封锚处理。除此之外，在格梁的中部埋设土工格栅，在框格的中部埋设泄水管，埋深均为30cm左右，而锚梁则需要全部埋进土里，尽可能保证底部的平直性，不能超出地面30cm以上，而局部地形变化比较大的地方，则可以适当做出转折，但也不能超出地面15cm以上[4]。

2.3 充分应用减载与排水等措施

在条件允许的情况下，需要优先考虑减载压坡的加固方式，不同倾向的陡倾岩层会给滑坡体后缘产生重大影响，导致其朝着相应角度的傾向处滑动，这样就能将一定的下滑力传送到治坡建筑物或是滑坡体前缘，从而给整个滑坡的稳定性造成不利影响，由此可见，合理控制后坡的滑移度，这样能够在很大程度上缓解滑坡状况。与此同时，若是有地表水渗入到滑坡体中，那么不仅会让其重量得以增加，加大滑动力，还会降低上岩层内部的摩擦力，这些都会不利于滑坡体的坚固性与稳定性，针对滑坡体之外山坡中的地表水而言，可以通过修建排水沟来进行排水;而对于坡体范围内存在的地表水，如果在开裂部位，那么用黄土就能简单地封堵住，在低洼积水位置，则需要用废渣进行填平。

3 隧洞口锁口段的衬砌与支护施工

隧洞口边坡治理主要是确保隧洞安全进洞施工，在边坡治理的同时，隧洞口锁口段施工也尤为重要，及时对进口段进行混凝土衬砌施工对整个边坡安全有重要意义。众所周知，对于水工隧洞来说，其主要的施工内容就是开挖、清渣、衬砌、支护以及灌浆等，其中，常见的衬砌与支护方式包括喷锚型支护以及现浇混凝土。实际在进行现浇衬砌施工作业时，和常规意义上的水利工程建设工序别无二致，涉及的工作内容比较烦琐，主要有分缝、立模、扎筋以及混凝土振捣等;而针对隧洞施工中的喷锚支护而言，是使用喷射混凝土、钢筋锚杆以及钢筋网等结构来对洞室围岩展开单独或是联合性支护工作的统称。若是采取钢筋砂浆型的锚杆方式，那么就可以先往钻孔中注入砂浆之后再将锚杆插入，也可以反过来，先插入锚杆再进行砂浆注入，经过一段时间的凝固硬化后就会得到钢筋砂浆式锚杆[5]。

实际在进行混凝土的喷射作业时，因为水泥用量比较大，再加上其中掺杂了速凝剂，所以会在很大程度上加快凝结硬化的速度，这种情况下，加强养护力度就显得很有必要。通常在完成混凝土喷射工作后的1～2h就可以开始进行洒水养护，尽可能让混凝土一直保持良好的湿润状态，养护7～14d能够起到最佳的效果。除此之外，因为开挖会对岩体结构造成破坏，让围岩应力全部集中到一定范围内，要想将这种应力有效抗消，就需要应用到强度、刚度以及稳定性都比较强的材料，使其逐渐形成新的平衡状态，其中，构架支撑与喷锚支护就能有效解决这个问题。钢结构支撑在那些破碎且稳定性不高的岩层中更加适用，不仅能够承受较大的压力作用，还拥有耐久性好、占据空间小、可重复使用以及不用撤除等优势，所以在很多工程建设中受到了广泛青睐。

4 结语

综上所述，隧洞高边坡加固工程有着很强的实践性，会涉及很多学科的知识，要想有效解决这种复杂程度较高的问题，那么将理论和实践有机结合起来就显得很有必要。需要派遣专业人员做好地质勘察工作，并仔细分析其中存在的机制情况，不仅要结合地质与工程、定量评价与定性分析，还要结合系统思维和不确定的思维，这样才能最大限度地提高高边坡理论和实践操作水平，更好地完成水工隧洞工程施工作业。

参考文献：

[1]刘大群.姚家山电站输水隧洞进口边坡稳定性分析与抗剪洞加固措施[J].水利规划与设计，2017，000（001）：138140.

[2]赵德才，许列，夏云东.夹岩水利枢纽工程两路口隧洞进口右侧边坡加固处理效果分析[J].水利水电快报，2020，41，825（09）：1317.

[3]单卫华，李德兵.浅谈锦屏二级引水隧洞近岸坡岩溶洞段灌浆技术设计[J].中国科技纵横，2015.

[4]陈晓江，俞丹，孙家波，等.进水口边坡与引水隧洞洞群开挖及加固处理设计[J].云南水力发电，2017，33（0z1）：4042，53.

[5]李国祥.两路口隧洞进口右侧边坡加固处理效果分析评价[J].华东科技（综合），2018（11）：110111.