滑坡处理专项方案

康临高速公路建设项目 隧道进出口滑坡处理专项方案隧道进出口滑坡处理专项方案 编制 审核 康临高速公路 KL6 合同段项目经理部 二 八年八月二十二日 隧道进出口滑坡处理专项方案隧道进出口滑坡处理专项方案 一 隧道概况一 隧道概况 南阳山隧道为上 下分离的四车道高速公路特长隧道 隧址位于甘肃省临夏回族 自治州和政县境内 穿越南阳山 上行线 K48 970 K52 260 全长 3260m 明洞 27m 下行线 K48 962 K52 290 全长 3290m 明洞 24m 隧道出口下穿省道 S309 线 进 出口处 级围岩地段 为提高围岩自身承载能力 提高岩体衬托能力 均设 超前大管棚注浆预加固处理后进行暗洞开挖 浅埋段 级围岩采用双侧壁导 坑先墙后拱法施工 深埋段 级围岩采用超短台阶预留核心土先拱后墙法施工 洞身 一 二次衬砌均采用模筑砼共同组成永久性承载结构 隧道进出口地处古滑坡地带 地质条件复杂 存在大量的软弱岩层 受地形 构造应力的影响 隧道开挖后出现滑坡 坍塌 大变形等问题 给隧道正常施工带来极大困难 二 下行线进口滑坡体地质概况二 下行线进口滑坡体地质概况 根据区域地质和综合勘察资料 隧道地处陇西黄土高原与青藏高原的过渡带 隧 道范围内主要为第四系全新统和更新统地层 隧道下行线K52 140 K52 340位于滑坡 地带 坡面植被发育 自然边坡25 左右 洞口段60米范围覆盖层厚6m 15m的坡积 亚粘土及亚砂土层 下伏上第三系临夏组泥岩 围岩软弱 土质松散 含水量大 顺 坡面向沟道内极易产生围岩失稳坍塌 影响隧道西端进 出口安全 2007年10月中下 旬出现蠕滑变形 S309公路 乡间便道均被错开 滑坡体表部横向拉张裂隙与纵向剪 切裂缝发育 滑坡体前缘冲沟沟底宽度仅5 10m 滑坡前缘空间狭小 该段原滑坡堆 积亚粘土体吸水饱和与泥岩层面之间形成软化带 滑体与滑床间的抗剪强度大大降低 当土体的下滑力超过接触面处的抗滑力时 产生滑移 三 进洞方案三 进洞方案 1 设计进洞方案 原设计考虑明洞开挖造成省道 S309 线中断 先改移 S309 线 同时填筑洞口冲沟 土方 起到反压作用 让滑坡体无进一步滑动的临空面及空间 明洞边仰坡采用 3 5m 锚杆挂钢筋网锚喷的临时支护 锚杆间距 1 5m 按梅花状布设 在暗洞开挖前 明洞 一次衬砌和仰拱施作完成 立即进行回填反压 尽量缩短边仰坡暴露时间 有利于滑 坡的稳定 在明暗交接处的套拱与长管棚对围岩进行预加固和棚架作用下 采用双侧 壁先墙后拱预留核心土法进洞 台车就位后立即进行二次衬砌施工 确保明洞段边仰 坡稳定和结构安全 待洞口工程完成后恢复 S309 省道通车 优点 常规施工法 工艺简单 造价低 明洞回填完成后 恢复 S309 线上跨明 洞 有效减小了 S309 线下沉及位移 缺点 明洞大开挖后 原山体力学平衡受到破坏 边仰坡临空面大 雨季施工容 易诱发古滑坡体活动 存在安全隐患 先明洞后暗洞施工顺序 增加暗洞施工工期 同时增加恢复 S309 线相关工程量 造成一定资源浪费 2 施工单位建议进洞方案 根据原设计隧道地质 地貌分析 结合洞口段滑坡实际情况 在洞口沟内起反压 抑制滑坡滑动土方未填筑完成 滑坡体存在临空面的前提下 应遵循 早进洞 晚出 洞 的原则 做到少开挖或零开挖 减小滑坡临空面 同时减少公路建设对自然地貌 植被等环境的破坏 建议减少开挖 缩短明洞 封闭 S309 线 改移交通 根据地形 暗挖进洞施工方案 将明洞变短为 6m 加强超前支护为两排大管棚 在管棚严注浆预 加固和棚架作用下 采取双侧壁导坑进洞 同时考虑暗洞施工时洞顶 S309 线有可能 下沉及位移 恢复运营时存在安全隐患 将 S309 线下 20m 一次衬砌中钢筋更换为工 字钢 增加衬砌强度 刚度 待二衬施作完成 混凝土强度达到要求后恢复 S309 线 通车 优点 避免明洞大开挖 减小滑坡临空面 有效降低滑坡活动机率 同时节约 S309 线开挖 恢复成本 减少地貌 植被 环境破坏 使公路与自然景观更加协调 提高隧道设计理念 缺点 隧道工程造价增大 初步估算明洞部分隧道每延米增加 3 5 万元 业主及设计单位在两方案对比后 认为前种方案已考虑对山体滑坡稳定 无安全 隐患 后种方案增大工程造价 所以采用原设计方案 四 四 首次滑移情况及处理措施首次滑移情况及处理措施 1 滑坡情况 隧道上行线进口按原设计方案 在完成暗洞口XK52 266 276段10m明洞一衬后 2008年8月20开始暗洞开挖 隧道左侧壁于2008年8月25日开挖至XK52 263掘进3m时 下行线仰坡拱顶诱发滑坡体的滑移 其原因是围岩很差 地表为古滑坡堆积体 大量 地表水下渗 使洞顶山体粘聚力下降 土体自重增大 隧道施工影响到滑坡体产生滑 移趋势 在隧道洞口仰坡的截水沟及其滑坡体上布置了一系列地表的沉降 位移观测点 观测结果表明 地表的沉降一直在增加 特别是于8月24 25日两天的强降雨后 降雨 前后 滑坡位移量达24cm 地表下沉两达9 2cm 且滑移速率呈加快趋势 地表出线一 条环状裂缝 裂缝最宽为8 5cm 裂缝最远端距仰坡开挖线11 5m 裂缝在仰坡出露处 南北距离31 5 m 仰坡处滑面距地表垂直高9 6m 滑坡体积约3200 m2左右 2 滑坡处理措施 滑坡滑移后 果断于 2008 年 8 月 25 日停止隧道侧壁掘进 依照滑坡圆弧法分析理 论 滑坡力矩 L 滑动面总长度 f 摩阻系数 c 黏聚力 Gi n i cLaiGifMs 1 cos 第 i 块的总量 在其他条件不变的情况下 只要减小滑坡体总量 G 其滑动力矩就会 减小 因此 确定治理方案为地表土体卸载 同时进一步完善滑坡范围防排水 该方 法简单易行 工期短 见效快 于 2008 年 8 月 25 日晚立即实施 主要工作如下 1 滑坡体平均下挖 2 5m 纵向深度平均为 10m 宽 33m 总体上前端低于后端 有利于排水 2 深挖地表裂缝 50cm 左右 采用有三七灰土夯填 略高于原地面 防止地表 水下渗润湿滑面 3 完善排水系统 将滑坡顶面全部覆盖防水材料 进一步防止地表水下渗 沿滑坡外缘做截水沟 XK52 215 处 S309 线做拦水带将路面排水截至边沟 防止路面 排水流入滑坡范围内 4 加强对滑坡体的监控量测工作 以四小时为间隔监控量测 5 加强初期支护为了克服前段施工时初期支护变形严重 模筑混凝土开裂等情 况 采用加强初期支护的方法 初期支护I20工字钢加密 同时S309线下20m范围内二衬 中增加工字钢 设计外 6 采取仰拱 二次衬砌紧跟掌子面的做法 一是可以协同初期支护共同承载 二是可以避免因初期支护暴露时间太长 或因雨水等原因造成强度不足而产生的变形 三是可以起到稳定滑坡体的效果 7 缩小每循环进尺 鉴于隧道围岩为泥岩 滑坡堆积体 有遇水软化的特性 围岩自稳性较差 为了避免造成大的开挖面 采用短进尺 多循环的施工方法 减小围 岩的变形 8 探明地质情况 根据施工图地质报告探明地质情况 确定滑移面 滑坡平面位置图 剖面示意图 显示 存在一个中层滑动面 深度约为12 15m 滑面为泥岩 古滑坡堆积土体之间的接 触面 下覆泥岩是相对隔水层 接触面抗剪强度很小 在饱和状态下抗剪强度极小 符 合滑动面的基本条件 下表选取具有代表性的地表观测点的监控量测记录 反映了滑坡开始活动至卸载 方案完成整个过程滑坡活动情况 地表 S1 3 点监控量测记录表 时间 项目 2008 8 232008 8 242008 8 252008 8 262008 8 272008 8 28 地表累计下沉 cm 1 2 2 9 9 1 9 19 2 9 2 地表累计下沉 cm 0 6 4 6 23 9 24 3 24 4 24 4 备注降雨前强降雨卸 载 后 3 处理效果 监控量测数据和曲线图显示 在实施以上处理方案后 滑坡体滑动得到了有效遏 制 滑坡很快趋于稳定 取得了较好的效果 暗洞施工恢复掘进 地表S1 3点监控量测曲线图 0 5 10 15 20 25 30 23日24日25日26日27日28日 日 期 2008年8月 沉降 位移量 cm 地表累计下沉地表累计位移 五 五 二次滑移情况及处理措施二次滑移情况及处理措施 1 滑坡情况 当隧道上台阶掘进至 XK52 215 10 月 21 日晚大雨后 再次诱发洞顶大面积滑坡 此次滑坡涉及范围很大 在 10 月 21 日至 10 月 30 期间 洞顶地表发展出现多条环状 裂缝 最大裂缝缝宽 25cm 裂缝错台最大处达 45cm 直接导致距暗洞口 50m 的 S309 线路面多处开裂右半幅不同程度下沉 暗洞 XK52 220 240 段一衬多处开裂 量测数 据表明 此段时间内 滑坡位移量达 194 0cm 地表下沉量达 77 7cm S309 线路面 左侧最大下沉量 42 6cm 暗洞 XK52 220 240 段洞顶下沉最大为 13 4cm 此前考虑到 围岩状况及滑坡影响 预留变性量为 25cm 相对收敛 4 9cm 滑坡体积约 22000 m3 以上 2 滑坡处理措施 面对严重的洞体变形及剧烈的山体滑坡 项目部相关技术人员相互商讨 共同制 定治理方案 具体方案为 1 抑制洞体变形 XK52 220 240 段上台阶一衬两侧拱脚以 50cm 间距施设 3 5m 长锁脚小导管 角度 控制于 30o 45o 抑制上台阶下沉 然后拉中槽跳马口开挖下台阶 半幅单次开挖长 度控制在 3m 以内 避免两脚同时悬空 下台阶每拱架增加 3 5m 长锁脚小导管两根 施设角度同上台阶 最后施工仰拱 使一次衬砌尽快形成受力环 彻底抑制洞体变形 2 控制山体滑移 明洞已经完成 立即实施明洞洞顶土方回填 对隧道仰坡滑坡体进行反压 在短 期内端墙无法完成的情况下 在明洞口衬砌两侧增加 3 5m 厚 高 8 5m 浆砌片石挡墙 起挡土作用 保证回填土方不沿坡面外溜 回填同步挡墙一起施工 3 完善防排水 处理地表裂缝 4 加强监控量测工作 适当加密地表布点及洞内布点 以四小时为间隔监控量测 保证各措施在确保安 全的基础上实施 同时掌握一手资料 指导施工 3 处理效果 在方案实施过程中 全过程监控量测 下表选取具有代表性的地表观测点 X2 3 洞内拱顶 A50 洞内相对收敛 E5 D5观测断面的监控量测记录 较为详实的反映了方案 实施过程山体滑移及洞体变形情况 山体滑移及洞体变形观测记录表 日期 2008 年 10 月 项目点号观测名称 2021222324252627282930 累计下沉 mm 07 521 944 556 165 475 877 077 377 677 6 地表 X2 3 累计位移 mm 020 456 895 8130 8164 0184 3190 5193 5194194 A50 拱顶累计下沉 mm 02 44 87 19 410 512 613 113 213 213 4 洞内 E5 D5 相对累计收敛 mm 00 71 52 23 13 74 04 34 54 84 9 随着洞门墙的砌筑和反压回填不断进行 地表观测点的监测结果表明 回填反压 临时浆砌洞门墙在阻止滑坡体滑动上效果明显 山体滑移及洞体变形在逐步得到遏制 这些措施有效地减缓了滑坡体的滑移 取得了很好的效果 六 总结六 总结 施工单位于 2008 年 8 月 22 日立即逐步实施既定方案 实践证明 为防止滑坡体 在施工过程中滑动 保证安全顺利的进行施工所采取的措施和施工方法是成功的 到目 前为止这些措施确实起到了阻止滑坡体滑动的作用 通过后期对滑坡体和隧道围岩变 形的监控量测 可以得出以下几点结论 1 在滑坡体滑动方向和隧道中线小角度相交条件下 浆砌重力式洞门挡土墙 明 洞顶回填土体反压 在阻止滑坡体滑动上起到了直接作用 2 在隧道进 出口地处古滑坡段条件下 隧道进洞方案选择合理与否至关重要 应尽量符合 早进洞 晚出