路桥隧道出口边坡变形原因和治理设计与施工技术

摘要：简述了某路桥隧道出口边坡工程、地质情况和边坡变形情况、分析了边坡变形原因，确定了边坡滑动面的位置并对其进行了稳定性计算。从设置抗滑桩、设置坡面框架和骨架、在锚索框架梁内设置喷锚网、在锚杆框架梁内设置喷锚网、设置路堑挡土墙和排水系统等方面，阐述了隧道边坡治理的设计与施工技术。从在锚杆框架梁内设置喷锚网、在施工便道左侧设置矩形侧沟等方面，阐述了施工便道治理的设计与施工技术，取得了边坡变形得到了成功抑制和保持稳定的治理效果。

关键词：路桥隧道出口；边坡变形；治理设计；施工技术；滑坡主轴

0" "引言

随着中国高速公路的蓬勃发展，众多道路工程项目投入建设。然而在规划隧道位置时，经常面对复杂多变的地质条件，使得在隧道施工过程中地质灾害的发生频率不断增加。尤其是位于隧道洞口边仰坡的不良地质条件，高陡边坡开挖后易发生溜坍、滑塌等地质灾害，影响路桥建设与运营[1-2]。

隧道洞口边坡的治理需根据其地质条件，优选经济合理的支护方案。抗滑桩在边坡治理中有着广泛的应用，其抗滑能力较强，施工工艺简单，受到众多边坡工程设计方案的青睐[3-4]。锚索（杆）框架梁在降低工程成本、促进边坡生态绿化方面的作用尤为突出，广泛应用于岩质边坡中，已经成为一种常见而可行的解决方法之一[5-6]。

当边坡设计需要在经济与美观之间取得平衡的治理效果时，经常会考虑采用锚索（杆）框架梁与双排抗滑桩的综合支护方案。本文以路桥隧道出口边坡为研究对象，从边坡岩体结构方面深入调查边坡失稳原因，针对相应问题设计支护方案，以期为相关工程提供借鉴。

1" "工程概述

某路桥隧道出口呈平面扇形，自然坡度在20～40°之间。隧道出口前缘最宽处约为110m，总面积约为7020m2，边坡厚度在6～16m之间变化。坡地表面存在一层覆盖着碎石土和粉状黏土的覆盖层，其下方是三叠纪法郎组B段泥岩。该边坡区域受附近断裂带和地层褶皱的影响，岩层中岩石的节理和裂隙显著，岩石呈现高度破碎状态，泥岩厚度在5～50m之间。

该边坡区域的地质结构主要呈现出纬向和西北向构造格局，构造体系活跃程度较高。在隧道出口附近，观察到存在断层和背斜迹象。地表水主要来自季节性冲刷水以及偶尔出现的泉水，水源主要受到大气降水的影响，因此在不同季节之间水量出现显著变化，干季时水量相对较少，而雨季时水量则较为充沛。

2" "隧道出口边坡变形情况及原因分析

2.1" "边坡变形情况

2.1.1" "出现坍塌和较大裂缝

在隧道出口平行导坑左侧，距离导坑口外侧大约10m的施工便道边坡发生了坍塌。为了应对该情况，采取了一系列的整治措施，包括截水排水和对边坡进行挂网喷锚防护等措施。然而，尽管采取了上述施工措施，该边坡仍然再次发生了坍塌。

此外，在距离平行导坑口69～75m的地方，有两条较大的裂缝，其中一条裂缝长度约为63m，深度约为4.5m，进入风化层约3m，宽度在1～5cm之间，延伸方向为西至东，基本与平行导坑垂直。

2.1.2" "出现房屋结构裂缝

在距离隧道出口左侧80m的位置，有的房屋出现了斜向开裂现象，这可能是由于这些房屋的基础不均匀下沉所引发。沿着施工便道下方的排水沟也出现了两条横向裂缝，分析认为，其原因在于坡面上本来存在一层较厚的碎石土层，而后修建便道的废渣被堆积在坡面上，造成便道局部表层土壤松散，从而导致松散土壤向排水沟内部滑坡和开裂。该隧道出口区域还能观察到一些水平方向的微小裂缝，这可能由于地表湿润程度的变化所导致。

2.1.3" "显露边坡滑坡迹象

在隧道出口上方显露出边坡滑动迹象，边坡滑坡主轴断面如图1所示。由图1可知，从隧道出口上方起，有一条较大的裂缝与裂缝1接近平行，该较大裂缝距离裂缝1约28m，长度约为30m，宽度在1～3cm之间。此外，在距离洞口上方约100m的位置，村庄里一些民房的墙体出现了开裂现象。

2.2" "边坡变形原因分析

2.2.1" "边坡岩体比较破碎

由于受到附近断裂带和地层褶皱的影响，该边坡区域表面布满了密集的岩石节理和裂隙，岩石本身比较破碎，使得风化带的厚度相对较大。由于隧道出口的边坡和施工便道的地势较高，其高度在20～35m之间，导致了较大的悬崖面。在重力作用下，边坡岩体的风化层不稳定，产生朝着悬崖面蠕滑变形的现象，最终导致滑坡事件的发生[7-8]。

2.2.2" "边坡滑坡前发生蠕动

边坡在发生滑坡之前，正在经历蠕动阶段，主要形变表现为边坡表面的开裂及可明显观察到的形变，尚未出现连续滑动面，滑坡前缘的剪切位置尚不明确。根据实地勘察和分析，通常情况下，该类滑坡可能会朝着边坡底部的挖掘部分发生剪切，同时牵引着位于其后方的土壤和风化层向下滑移，可能会对隧道及平行导坑工程造成不利影响。

3" "边坡滑动面的位置确定及稳定性计算

3.1" "边坡滑动面位置确定

采取了一系列监测及钻孔窥视，对滑坡体上滑动速度最快的滑坡主轴及滑动面进行了分析。在滑坡体的后部，滑动面位于粉质黏土层中，而其他滑动面则位于岩体强烈风化层中。

3.2" "边坡稳定性计算

根据充分的室内试验数据，以《铁路工程地质手册》为指导进行了参数计算。随后对隧道主体工程范围内的边坡及施工便道范围内的典型断面进行了稳定性分析，对边坡断面剩余推力进行了计算[9-10]。边坡断面剩余推力计算结果如表1所示。

4" "隧道边坡及施工便道治理设计与施工技术

4.1" "隧道边坡治理设计与施工技术

4.1.1" "边坡滑坡主轴断面治理设计方案

考虑到边坡的变形和稳定性问题，结合所计算的边坡剩余推力较大，设计并采取了多项综合治理方案，具体方案包括设置抗滑桩、设置坡面框架和骨架、在锚索框架梁内设置喷锚网、在锚杆框架梁内设置喷锚网、设置路堑挡土墙和排水系统等。隧道出口边坡滑坡主轴断面治理设计示意如图2所示。

4.1.2" "设置两排抗滑桩

在隧道出口施工便道的上部以及平行导坑出口边坡的变形区域，设置两排抗滑桩：第一排桩编号从1～19号，共计19根，每根桩的横截面宽度为2.0m、高度为3.0m。其中1～3号桩之间的间距为7m，6、7号桩之间的间距为10.5m，7、8号桩之间的间距为5.5m，其余桩之间的间距均为6.0m。1、2号桩的长度为25m，而3～19号桩的长度在14～19m之间变化。

在隧道出口上方，设置了第二排抗滑桩，总计15根，编号从20～34号。桩的横截面尺寸包括宽度为1.75m、高度为2.25m，以及宽度为1.75m、高度为2.50m的两种不同规格。桩之间的间距均为6m，而桩的长度在14.0～23.5m之间不等。每个桩的间隔内还设置了挡土板，其高度范围为3～6m。

4.1.3" "坡面框架和骨架的设置

坡面框架和骨架应平整至与坡面上的水沟和管沟无缝连接，以确保坡面排水能够顺畅进行。骨架施工采用嵌槽方法，即在边坡上事先开凿槽口，然后将骨架嵌入坡面，同时按照设计要求建立有效的挡水边缘，以确保坡面排水顺畅。

4.1.4" "在锚索框架梁内设置喷锚网

隧道出口边坡分为5个级别，经过修整后，坡面的坡度达到了1：1.25。在第3级边坡段采用了在锚索框架梁内设置喷锚网护坡，长度为99.2m。锚索锚固滑动岩体，以防止破碎岩体的掉落。锚索之间的连接节点间隔为4.0m，采用C35钢筋混凝土在现场进行模具搭建和浇筑。每根锚索由1个孔和4根束组成，锚索直径为15.2mm，钻孔直径为115mm，倾斜角度为18度。每个锚索都包含了一个长度为10m的锚固段，以及一个长度为1.5m的张拉段。

4.1.5" "在锚杆框架梁内设置喷锚网

在边坡上设置了6组测力装置，每组测力计的测量范围为1200kN。在施工之前进行了拉拔试验，以验证锚固段的设计参数是否符合要求。在第1级至第4级的边坡区域内（第3级边坡不包括在内），使用锚杆框架梁内设置喷锚网来进行坡面支护。喷锚网的节点间距设置为4m，锚杆长度为8m，倾斜角度为25º。

4.1.6" "设置路堑挡土墙和排水系统

在施工便道左侧的坡脚，设置一座重力式路堑挡土墙，其总长度为37.0m。挡土墙的起点和终点高度均为4m。在第20、21号桩之间设置了一座重力式路堑挡土墙，其终点高度为3m。

在便道路堑边坡上设置了包括吊沟在内的排水系统。吊沟的顶部与天沟相连，其底部与水管涵相连。每个桩的顶部均使用0.2m厚的C25混凝土进行封闭。在第1级、第2级、第3级和第4级边坡的上部平台上均设置截水沟。

在施工便道的左侧坡脚位置，配置一个矩形截面的侧沟。侧沟的设计是为了将水排往远离线路的方向，与现有的埋设管涵相连接，以确保良好的排水系统。

4.2" "施工便道治理设计与施工技术

4.2.1" "在锚杆框架梁内设置喷锚网

便道开挖后的路堑边坡长度为155.6m，在该范围内采用锚杆框架梁内喷锚网护坡方法。在路堑边坡的顶部地表清理完成后，按照原始坡面的走向布置了锚杆框架梁内的喷锚网进行坡面保护，其节点间距为4m，锚杆长度为12m，斜度为25°。

4.2.2" "在施工便道左侧设置矩形侧沟

在施工便道的左侧坡脚处设置了一个矩形侧沟，其深度为0.6m，底部宽度为0.4m，壁高为0.2m。侧沟与隧道主体工程区内的侧沟和新添加的埋设管涵之间无缝连接，采用C25混凝土进行浇筑，且在远离路线方向进行施工。

4.3" "边坡治理效果

通过对边坡失稳的细致分析及有效的支护方案，边坡变形成功得到了抑制，在今后的施工中边坡依然保持稳定。

5" "结束语

本文通过对隧道出口边坡的地质条件和变形过程进行分析，确定边坡变形主要是由断层和背斜影响下岩体破碎、风化以及边坡较高和陡峭所致。边坡稳定性计算结果表明，边坡存在一定的变形倾向，需要采取治理措施加以控制。为此提出了抗滑桩、削坡、锚索框架梁、锚杆框架梁、排水系统等治理设计与施工技术。设计方案与施工技术实施结果显示，边坡的变形得到了成功控制，本文所述隧道边坡治理设计方案和施工技术可为类似工程参考和借鉴。

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