小净距隧道洞口古滑坡处治方案探讨.doc

小净距隧道洞口古滑坡处治方案探讨张昌勇 郁其才（中铁隆工程有限公司）摘要本文介绍了小净距隧道洞口古滑坡处治过程和方法，详细介绍了施工的各个步骤和相关的参数，该方法对同类型的边坡处治有一定借鉴作用。关键词滑坡处治 竖梁 抗滑桩 锚索1、 工程概况1.1隧道概况与基本地质情况董家山隧道是国道317（213）线的共用段成都汶川第一座隧道，全长24095m，是都汶高速公路最长的隧道。出口洞口段位于古滑坡体内，岩体破碎，左右洞之间中岩柱最小厚度仅3.73米。属于典型的双线、双洞、小净距隧道。该隧道的岩质较差，围岩以灰色薄层状泥岩，砂质泥岩为主夹少量炭质泥岩及薄煤层（小于0.5m），并与黄灰色粉砂岩呈不等厚互层组成。软质岩约占2/3，硬质岩约占1/3。泥质岩及炭质泥岩失水后易崩解，遇水易软化，裂隙发育，易破碎。围岩多呈块碎状镶嵌结构，稳定性较差。层中赋存瓦斯等有害气体。隧道围岩以类为主。1.2 古滑坡体概况隧道出口段位于下白果坪滑坡地带，隧道轴线与滑坡主轴基本一致，所处路段LK17+378+520，纵长142m,宽160m，面积约2.1万平方米，厚818m，体积27.3万立方米，属中型堆积古滑坡。滑坡体上地表多为耕地果林。滑坡地面宏观上比较明显，总体呈圈椅状，滑坡后缘形成一圆弧形斜坡，坡角3035，滑坡两侧有鼻状山脊，滑坡中部为一平坦的平台，并略向山内倾斜。滑坡前缘为一坡角30的斜坡，其上植被茂密，前缘以外为一坡角4050砂岩基岩陡坡。滑体主要为块、碎石土组成，堆积杂乱，浅部夹一层12米厚的粉质粘土。通过钻孔揭露，滑带土为0.21.5m低液限粘土，12层，并形成明显的隔水层，使滑体含水层略具承压力。滑体及崩坡积层之下为三叠系须家河组二段第八、九层，第八层岩性为黄灰色、灰色厚层状细中粒砂岩，胶结疏松，含较多煤包体、煤屑，分布于滑床中、前部及前缘外围，第九层岩性为深灰色泥岩夹薄层炭质泥岩，煤线与黄灰色粉细砂岩互层，岩层走向NE5565，倾向SE，倾角3545，向山内倾斜，岩体以块碎状镶嵌结构为主，浅埋，强风化段为类围岩。通过勘测地表未发现新的裂缝和变形迹象，表明古滑坡处于稳定状态，滑坡体中前部堆积较厚，滑面平缓，有反压阻滑作用，由于双洞连拱洞口开挖（开挖后高度达1216m，宽度达20余米），加之前部深路堑及岷江大桥桥台施工，开挖后滑体前部原有反压阻滑物质已大部分挖除，经分析计算，开挖后将会影响和破坏滑体的稳定状态，引起滑坡后部及两侧局部复活滑移。图2 隧道出口段古滑坡地形图及纵剖面图2、 古滑坡初期处治方案根据滑坡位置的地质特征确定了初期处治的指导思想：采用清方减载、挡墙、拱形骨架、挂三维土工网填土植草、植灌木、喷播有机基材植草、截（排）水设施、纵向渗沟综合防护。（图3）2.1 边坡治理图3古滑坡处治平面图采用1：0.751：1.25的坡比对边坡进行清方减载，每级坡高10米，其中第一、第二级坡面采用拱形骨架挂三维土工网填土植草、植灌木防护，其上坡面采用挂三维土工网植草、植灌木（1：1.001：1.25坡面）及喷播有机基材植草（1：0.75坡面）防护；每及坡面间设23米宽的平台，采用M7.5浆砌片石封闭，并设M7.5浆砌片石拦水坎，从中间向两侧以横坡2降低； 在坡口5米以外设置坡顶截水沟，各平台拦水坎内的水均汇集到截水沟并与相邻合同段边坡截水沟顺接。2.2隧道出口洞口处治边沟采用矩形边沟（左则用盖板封闭）同时为了洞外水不致排入洞内，洞口边沟沟深0.60米，向汶川方向以纵坡0.3加深边沟，在边沟下部设置纵向渗沟，渗沟深可调整，以满足沟底向汶川方向纵坡不小于1；在右侧第一级平台内侧设挡墙，墙高2米，其上边坡采用1：1.50清方，每级坡高10米，坡面采用挂三维土工网植草、植灌木防护；由于地基土潮湿，设计在路面地面以下的路床换填0.8米砂砾石。2.3隧道出口左侧路堑边坡变电所周围的边坡治理：距左线中线左侧5.7m以外设横向宽30m的变电所平台。在坡脚处设片石砼挡墙，墙高25m。3、 古滑坡最终处治方案3.1 变更处治方案的原因图5 左侧坡顶截水沟的沉降滑坡处治自2004年1月施工以来，由于边坡开挖后地质情况与详勘报告有出入，仰坡段第六级平台以上基岩面深度加大，岩石破碎，节理裂隙发育；纵12断面至右侧高压铁塔之间局部地段第四系堆积层和滑坡堆积体的厚度比原设计增大较多。左侧边坡及仰坡上部土层出现裂缝，表层覆盖层局部坍滑。当针对右侧滑坡，隧道洞门以上仰坡，以及隧道出口左侧边坡在施工开挖过程中逐步揭示出来的工程地质情况和问题，分步进行了多次设计变更，并于2004年6月形成变更汇总文件，在汇总文件中，洞顶仰坡按1：11：1.50坡比清除覆盖层，坡面采用竖梁锚杆加固，左侧坡脚设抗滑桩，至2004年7月，隧道仰坡右侧抗滑桩施工已完成，隧道仰坡开挖除左侧第一级边坡尚未开挖到位以外，其余已全部完成。但仰坡左侧于7月上旬产生浅层滑塌，次生滑坡后壁裂缝自第一级边坡贯通至第四级边坡，并且裂缝有进一步加宽的迹象，造成左侧LK17+402+428段已作好的坡顶截水沟出现滑移和沉降（近20cm）。如图5边坡上部（第七级与第八级边坡之间）坡口以外约20米一处民房地面产生裂缝，缝宽最宽达2cm,根据锚杆钻孔地质资料，发现左侧第一级第四级边坡覆盖层厚度仍然较大，基岩面坡度较陡约35。基岩以炭质页岩为主，其表层覆盖层稳定性较差，同时仰坡右侧坡口线以外坡积土体发生滑塌，边坡出现多处裂缝，原右侧铁塔基座上挡墙裂缝宽达210cm,基座外侧已垮塌。3.2 滑坡治理方案针对边坡处治过程中揭示的问题，特别是针对滑移问题较为严重，故采取如下措施：A、仰坡及部份边坡采用竖梁压力注浆锚杆加固；B、左侧仰坡增设预应力锚索结合坡脚抗滑桩加固；C、变电站不开挖；D、增设抗滑桩。图6图6 滑坡治理最终方案平面图3.2.1布设抗滑桩在洞口线路右侧沿线路方向设A型抗滑桩7根；左侧沿线路方向设C型抗滑桩10根；洞口左侧横向在变电所范围内设B型抗滑桩共8根；在右侧边坡上原铁塔位置下方设D型抗滑桩4根。A、B型桩断面尺寸为2.0*3.0m，桩长1620m不等，桩中心距5m； C、D型桩断面尺寸为1.8*2.4m，C型桩长1620m不等，D型桩长13m，桩中心距5m。抗滑桩埋入稳定层深度不小于桩长的1/3。C型桩C1C8#桩间挂挡土板，挡土板厚30cm，长370cm，宽50cm，共两种类型，采用C25钢筋砼进行预制。3.2.2竖梁压力注浆锚杆及垫墩锚杆洞口仰坡（A区）采用竖梁压力注浆锚杆加固。在左侧的26级坡面即坡面变形及局部浅层稳定性较差区（A1区）在竖梁间增设垫墩锚杆加固。锚杆钻孔深度分别为11.2m、14.2m，锚杆11.0m、14.0m，孔径为110mm，锚杆采用32螺纹钢筋。锚杆设计抗拔力为125KN，钻孔直径110mm，倾角20。锚杆为全长粘结锚杆。封锚采用C20砼，净保护层厚度不小于35mm。锚杆施工前应进行施工工艺及拉拔试验，以确定合理的注浆压力、注浆量等参数以及是否能满足设计所要求的抗拔力。若试验过程中发现坡体内存在较大裂隙，注浆量远大于设计值时，可通过局部提高浆液浓度，分时段间隔注浆或在大裂隙孔段设PVC管等方法保证注浆效果。锚杆间距一般为4m，在坡体岩性较差、节理裂隙较发育处若坡体不稳定层厚度较大时，应适当增加锚杆和注浆的数量，由于边坡地下水较丰富，竖梁间设仰斜式排水孔，泄水孔间距8m，上下排交错设置，上倾10，钻孔孔径为110mm，内设外径110mmPVC带孔波纹管。泄水孔应尽量设在坡面出水点位置，由于B5#桩以上坡面出水点水量大且集中，不宜排入桩顶后排水沟中，可直接用不带孔PVC管将水流引至变电站排水沟中，并可兼作后期养护水源，3.2.3预应力锚索 在第七级坡面的左侧，坡顶截水沟以外的原自然坡面（B区）设预应力锚索。采用4s15.2mm预应力锚索，钻孔孔径均为130mm，长28.5m，在基岩中锚固长度为10m，与水平面夹角20，水平间距4m。宜采用间隔成孔法，防止邻孔干扰。在滑体内成孔困难时，应采用套管护壁。 4s15.2mm预应力锚索设计锚固力为500KN，超张拉值为1015。锚索张拉应分两次逐次张拉，第一次张拉值为总张拉力的70，两次张拉间隔时间不小于5天，由于坡面为堆积体，锚索预应力损失较大，在张拉结束后3个月左右，须对锚索进行补张拉。垫墩采用C25钢筋砼。为了保证墩体稳定性及边坡后期景观效果，要求垫墩必须完全嵌入坡面以下。3.2.4网格骨架挂三维土工网植草绿化 洞口仰坡A区即采用竖梁压力注浆锚杆加固区，竖梁间的坡面采用喷播有机基材防护：首先在竖梁间的坡面上采用18钢筋设固网锚杆长1.1m，间距1.01.0m。在固网锚杆上挂铁丝网，然后再喷播有机基材、栽植灌木。在隧道左右侧边坡的一、二级坡面（C区）上用浆砌片石作网格骨架护坡，网格间挂三维土工网（EM4），然后填土植草、植灌木。4、小净距洞口加固 洞口仰坡即洞口范围内的一级坡面的加固采用锚喷（见图6的洞口仰坡加固区）、挂网支护的施工顺序是先喷射5cm厚混凝土，施作42注浆小导管L=6.0m1.2*1.2m呈梅花型布置，挂设8钢筋网25*25cm；再喷射第二层混凝土（厚5cm）。为防止洞口II类围岩开挖时坍塌，围岩洞口浅埋段施工中左洞采用注浆长管棚超前支护进行加固，长管棚长度30m，环向间距为40cm，采用6mm厚108热轧无缝钢管制作。管壁间隔15cm，梅花形布眼，眼孔直径为8mm。右洞采用双排42注浆小导管L=6.0m，环向间距为40cm，两排间距20cm，洞内搭接长度3.0m。管壁间隔15cm，梅花形布眼，眼孔直径为6mm。注浆采用水泥水玻璃双液浆。配合比为：水泥：水玻璃=1：0.5（体积比）。长管棚沿隧道开挖环形轮廓线以外20 cm布设，以10的外插角纵向钻孔，将长管棚打入围岩，用胶泥封堵导向管与长管棚之间空隙之后进行双液注浆。5、治理效果通过对古滑坡的治理后一年半的监测和实际结果来看，得出如下结论：、通过对边坡的位移和沉降观测，古滑坡已处于稳定；、从隧道成功进洞及小净距段隧道的成功实现，证明洞口仰坡等洞口加固方案是行之有效的；、经过2005年百年一遇的暴雨考验，说明边仰坡的防排水系统是完善的。6、 结论与体会 古滑边的治理能否成功是关系到隧道能否进洞和小净距段能