小净距三线隧道滑坡堆积带洞口施工技术

林早华

(六盘水路桥发展总公司　六盘水　553000)

小净距三线隧道滑坡堆积带洞口施工技术

林早华

(六盘水路桥发展总公司六盘水553000)

摘要隧道洞口滑坡体问题是隧道工程建设中经常遇到的问题，整治不当会严重威胁隧道施工和后期运营安全。针对德宏路1号三线隧道小净距、洞口段处于滑坡堆积带和埋深浅的工程难点特点，根据相关地质资料和现场实际情况，制定了抗滑桩加固、地表注浆、明洞接长和坡体加固的处理措施以稳定滑坡体。开挖中加强洞内支护，采取监控量测和超前地质预报指导施工，保证了施工安全。

关键词隧道滑坡体施工技术抗滑桩动态施工

隧道建设中,由于设计选线、地质等多方面的原因，在开挖过程中特别在洞口段开挖时,经常会出现边坡失稳，山体滑坡的现象。受滑坡体的影响，隧道往往开挖困难，可能引起大的塌方和山体移动，特别是对于三线、四线大断面隧道，施工风险更是成倍增大。施工中若滑坡体整治不彻底，将会严重危险隧道施工和后期运营安全，造成衬砌严重变形、开裂甚至坍塌等破坏，严重影响线路的正常运营[1-2]。本文通过分析隧道的地质条件和实际施工情况，总结了小净距三线隧道滑坡堆积带洞口施工技术。

1工程概况

德宏路1号隧道为小净距三线隧道，最大开挖宽度16.82 m，出口处于滑坡堆积带，受此影响，开挖中出现了地表塌陷、道路坍塌和山体滑坡等险情，进洞异常困难。因地形条件限制，线路左侧为土质边坡，易形成岩土质顺向坡，自稳性差，右侧为弱风化灰岩。隧道出口段埋深7～23 m，回填残积覆盖层厚。围岩为强风化泥岩，灰黑色，薄～中层状，节理裂隙发育，富含裂隙水，强度低，成拱条件差。

2洞口体滑坡形成过程

(1) 2014年初开始对1号隧道洞口进行边仰拱坡施工，按网喷+框架锚杆植草防护。线路左侧为三级边坡，一级为临时边坡，坡率1∶0.5，二级坡率1∶0.5，三级坡率1∶0.75。洞口仰坡坡率1∶0.75，上台阶开挖至明暗交界里程。

随着开挖范围的不断扩大，地表和山体出现明显顺线路方向和左侧山体滑坡位移，边坡框架开裂，洞顶地表沉陷，左侧山体出现多条地裂缝。施工期间，在地表设置4个监测断面，左侧边坡设置2个监测断面，共24个位移监控量测点，监测表明测点位移变化明显并持续增大。

(2) 2014年6月13日，对中岩柱土方开挖中，挡土墙发生滑移，引起洞顶地表严重开裂和塌陷，旅游公路路面严重变形开裂，路基挡墙坍塌，山体裂缝迅速发展。地表监测点最大位移X方向(顺线路方向滑移)累计达到1 101.2 mm，Y方向(左侧山体滑坡方向)累计达到867.8 mm，Z方向(竖向沉降)达到-1 015.8 mm。

可以看到整个山体滑坡体已经形成，坡脚开挖是诱发滑坡体最重要的因素。施工期间正值雨季，大量的雨水通过裂缝渗入土体，一方面加大了土体的重量，另一方面降低了滑动面的抗剪强度，加剧了滑坡体的发展[3]。

3滑坡体整治

1号隧道出口是典型的软弱围岩浅埋偏压隧道，小净距三线隧道开挖断面大，左右洞施工效应显著。根据补勘资料和物探资料显示，冲沟内回填、残积覆盖层厚度达到8.4～10.5 m，以下为强风化泥岩,裂隙发育，稳定性差。隧道洞口和左侧边坡开挖，扰动了整个山体，破坏原山体坡面的平衡状态，形成了山体滑移。隧道开挖过程必然会加剧线路左侧滑坡体，引起山体滑坡和隧道塌方。因此隧道进洞前首先应整治滑坡体，限制山体扰动[4]。

滑坡体整治比选方案如下：①削坡减载法，削坡减载法主要是减载,即通过清除滑坡体的上部一部分,以减小滑体的下滑力；②地表注浆法，通过注浆固结土体；③明挖法；④抗滑桩加固；⑤接长明洞法。削坡减载法和明洞开挖法需要大量开挖土方，将破坏整个山体环境，同时该隧道上方有旅游公路和一座高压电塔，环境影响和征拆难度大，这2种方法不可行。

按照彻底整治滑坡体，尽量减小对森林公园地貌环境的影响，确保隧道施工和运营安全的原则，通过综合比较确定“抗滑桩加固+地表注浆+明洞接长+坡体加固”的整治方法。抗滑桩加固设桩位置灵活,对边坡稳定性影响小,施工便捷,工期短,加固效果显著。通过分析地形地貌及下伏地层，对已发生、预测可能发生的滑坡，抗滑桩须进入稳定地层[5]。滑坡体整治加固平面图见图2。

图2　滑坡体整治加固平面图

3.1　抗滑桩施工

根据滑坡体变化情况和隧道开挖后山体将受 到的影响程度，在左侧山体和中岩柱3处不同位置设置抗滑桩，共14根，抗滑桩桩长25.0 m，桩径2.0 m，混凝土强度C30。其中左侧边坡和仰坡交接处设3根，桩板墙尺寸14.5 m×9.9 m×4.5 m；中岩柱位置设4根，桩板墙尺寸15.0 m×6.7 m×4.5 m；左侧边坡设7根抗滑桩，桩间根据露出人行道顶面的抗滑桩高度设置8～9块挡土板，每块挡板高1.0 m、厚0.5 m。

采用桩板墙对中岩柱进行加固，桩板墙尺寸12.05 m×14.5 m×10.0 m，采用台阶型布置,共分为5层,第2层~第5层插打直径108 mm无缝钢管至仰拱面以下，横向间距0.75 m,用I18型钢联系,每排共19 m,最大桩长21.45 m，其中第2层布置2排。底下2层和抗滑桩相连，整体形成桩板墙。

3.2　地表注浆

隧道洞顶地层土质极为疏松，为保证暗挖施工安全，同时减少地面沉降，对洞顶地表(如图2注浆区域)进行注浆加固，以达到改良土体的目的。

注浆采用直径×壁厚=50 mm×4 mm无缝钢管，梅花形布置，相邻间距1.5 m，横向共布置50排。隧道范围注浆管深入隧道拱顶以上1 m范围内，长度5.48～18.36 m，开挖线外侧注浆管打设深度至隧道仰拱底部，长度18.05～25.05 m。注浆采用水泥浆，水泥浆水灰比1∶1，注浆压力在0.5～1.0 MPa，注浆量按注浆体积范围内充填率为0.05考虑。

地表注浆后，地层疏松土固结明显，注浆效果明显。

3.3　接长明洞

左幅明洞从ZK3+854.5接长至ZK3+867.5，总长变为20 m。左幅明洞从YK3+866.5接长至YK3+879.5，总长变为20 m。暗洞复合衬砌和明洞衬砌间设置沉降缝，洞门完成后回填土与现状地面线顺接，回填顶部设置粘土隔水层。

3.4　坡体加固

仰坡和边坡采用网喷+框架锚杆植草防护，框架梁节点间距2 m，截面尺寸0.3 m×0.3 m，C25现浇钢筋混凝土，钢筋骨架节点采用直径32 mm自进式中空注浆锚杆固定，第二级边坡采用9 m长钢管，第三级边坡采用12 m长钢管，锚固角度一般为150～300，锚杆外露端头与钢筋骨架箍筋焊接连接。框架每20～25 m设一伸缩缝，缝宽2 cm，内填沥青防水材料。左侧边坡分级开挖，二级边坡1∶1开挖，三级1∶1.15开挖，右侧边坡为裸露岩石，按1∶0.5放坡。

4开挖变更设计

4.1　洞内支护

在滑坡山体强大的作用力下，隧道洞初期就出现了管棚套拱挤溃错台，初期支护严重开裂变形，支护强度明显不足，为此调整隧道衬砌类型，将由原设计SVa-X型衬砌结构变更为SV加-X型衬砌结构。

(1) 超前支护。拱部130°范围直径×壁厚=45 mm×4 mm小导管超前支护，长L=4 m，纵向每4榀拱架设置一环，间距1.4 m，环向间距0.4 m。

(2) 初期支护。拱部采用直径25 mm中空注浆锚杆，长L=4 m，范围由原设计的90°扩大为120°，间距@=60(纵向) cm×80(环向)cm调整为@=35(纵向) cm×80(环向)cm。拱墙采用直径50 mm钢花管注浆加固，长L=4.5 m，间距@=60(纵向) cm×80(环向)cm调整为@=35(纵向) cm×80(环向)cm。初期支护C25喷射混凝土28 cm，拱部及边墙钢筋网由原设计的直径8 mm单层钢筋网调整为双层直径8 mm钢筋网，型钢钢架由原设计的I20a工字钢拱架、0.6 m/榀变更为I22a工字钢拱架、0.35 m/榀，钢架与围岩之间的喷混凝土保护层厚度为 6 cm，临空一侧的喷混凝土保护层厚度为 4 cm。

(3) 二次衬砌。二次衬砌采用S8，60 cm厚度C30钢筋混凝土。直径22 mm HRB400双层钢筋，主筋间距由16.67 cm，全环布置。

4.2　大管棚加长

大管棚长度由30 m加长至40 m，采用直径×壁厚=108 mm×6 mm无缝钢花管，环向间距0.4 m，拱部140°范围共布设50根。倾角2°～3°(不包括线路纵坡)，管棚施工时先打有奇数有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查质量。

5洞内开挖施工

洞身开挖采用浅埋暗挖法施工，考虑到施工效率，采用环形开挖预留核心土法施工。施工中严格遵循“管超前、不爆破、短进尺、少扰动、强支护、早成环、勤量测、二次衬砌紧跟”的施工原则，主要控制措施如下。

(1)采用人工风镐配合挖掘机分部开挖，坚持短进尺和短台阶。每循环进尺0.4 m左右，开挖后立即喷射混凝土封闭岩面(包含掌子面)，上台阶长度3～5 m，下台阶长度3～5 m。

(2)上下导坑钢架均采用2根6 m长、直径89 mm锁角钢管，防止侧壁大变形。

(3) 初期支护封闭成环后进行仰拱衬砌及回填。及时施工二衬，二衬距掌子面距离不大于15 m。

(4) 三线隧道矢跨比小，拱部受力大，施工中根据监控量测数据及时施加临时支撑，控制围岩和支护变形，确保隧道施工安全。

6动态施工

施工中加强洞内外监控量测和超前地质预报，实行动态设计和动态施工，及时反馈信息，以便合理调整支护参数和施工方法，及确定临时支护的拆除时间。

6.1　监控量测

(1) 地表位移监测。滑坡体整治后，再重新布置位移监测点，共布置测点21个，其中左侧边坡布置6个，右侧边坡布置1个，2个桩板墙上共布置6个(图3中阴影区域)，地表布置3排监测点，测点布置见图3。

图3　地表监测点布置示意图

监测表明地表和滑坡体位移变化显著，左侧边坡2-1～2-3和3-1～3-3测点位移变化量最大，X方向累计滑移164.9～391.9 mm，Y方向滑移349.2～624.0 mm，Z方向沉降-139.3～-330.1 mm。桩板墙上测点5-1～5-4位移变化量最大，X方向累计滑移-189.9～-308.2 mm，Y方向滑移121.6～179.7 mm，Z方向沉降-10.8～-30.4 mm。

(2) 周边收敛和拱顶下沉。周边收敛和拱顶下沉布置在同里程，每5 m布置1个监测断面，每台阶布置1条收敛测线，拱顶下沉布置3个监测点，分别为拱顶测点和拱腰测点。

周边收敛累计变化值为-17.6～-69.3 mm，拱顶下沉值远大于周边收敛，累计下沉量为-97.9～-453.60 mm，施工过程下沉速度为-5～-20 mm/d，拱顶测点和拱腰测点同时下沉。

(3) 深层水平位移。在边坡2处位置共布置4个深层水平位移测点(见图3)，监测结果见表1，表中水平位移为孔顶变化值。

表1　深层水平位移监测结果统计

左侧边坡和仰坡交接位置的测点1和测点2X方向累计位移量为51.93 mm和43.83 mm，Y方向累计位移量为16.42 mm和30.71 mm，变化范围在管口以下11.0 m。中岩柱测点3和测点4X方向累计位移量为166.92 mm和150.84 mm，Y方向累计位移量为-87.61 mm和-66.71 mm，变化范围在管口以下13.0～15.0 m。

根据深层水平位移监测成果，可以确定滑坡体滑移面。该隧道滑坡体滑移面为管口以下11.0～15.0 m，这说明抗滑桩设计长度是合适的，山体滑坡治理是成功的，隧道后期运营安全是有保障的。

6.2　超前地质预报

采用探地雷达在地表布置测线网，对隧道址区的围岩情况进行了详细的调查，主要确定围岩分界面和地下水分布情况。

(1) 右幅。在8.5～9.6 m深度范围为岩性分界面或风化分界面；在9.6 m以下内岩体较为破碎，局部围岩含水率有所增加；右幅YK3+834～YK3+837测线在14～24 m深度范围围岩裂隙发育，含基岩裂隙水，含水量较前段丰富，但岩体内部应无大的积水带。

(2) 左幅。在8.4～10 m深度范围为岩性分界面或风化分界面；在10 m深度以下岩体较为破碎，局部围岩含水率有所增加；15～23 m深度范围内围岩裂隙发育，含基岩裂隙水，含水量较前段丰富，但岩体内部应无大的积水带。

6.3　动态施工措施

(1) 监测表明地表和滑坡体位移变化显著，应控制边坡的一次开挖量，当位移数据增大时，暂停开挖或及时回填反压。雨季时，地表裂缝及时密封处理。

(2) 三线隧道以控制沉降变形为主。做好锁角钢管施工；当变形持续增大时，立即增设临时竖向和斜向支撑。

(3) 监控深层水平位移是滑坡体监测的有效手段。该隧道滑移面较深，明洞施工完成后，应尽早施工洞门，进行洞顶回填。

(4) 鉴于左侧边坡位移变化明显，为确保坡体稳定和运营期线路安全，在ZK3+888.5～ZK3+914设置6根小型抗滑桩，桩长10.0 m，桩径1.2 m，混凝土强度C30，间距5.1 m，桩板墙尺寸为2.2 m×1.2 m。

(5) 做好超前地质预报工作，掌握隧道前方围岩情况。

7结语

本文针对德宏路1号三线隧道小净距、洞口段处于滑坡堆积带和埋深浅的工程难点和特点，根据相关地质资料和现场实际情况制定了抗滑桩加固、地表注浆、明洞接长和坡体加固的处理措施稳定滑坡体。开挖中加强洞内支护，采取监控量测和超前地质预报指导施工，进行信息化动态施工。目前该隧道已顺利通到洞口段，这表明本工程所采取的整治措施是有效、可行的，能够确保隧道运营安全，对类似小净距三线隧道滑坡体堆积带进洞工程施工具有重要的参考价值。

参考文献

[1]晏启详,何川.隧道施工对潜在滑坡体的影响及滑坡整体数值分析[J].铁道建筑,2005(5):38-41.

[2]叶涛.抗滑桩在边坡治理中的应用[J].西部探矿工程,2002(6):1081-1106.

[3]周大华,付正飞,汪西华.云岭隧道滑坡体稳定可靠度分析[C].第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集.北京:科学出版社, 2006:493-498.

[4]江帆,熊裕林,韩瑞祥.某超大断面高铁隧道出口段失稳分析与加固处置措施[J].安徽建筑工业学院学报:自然科学版,2013,21(6):25-30.

[5]闫超平.复杂地形、地质情况下隧道洞口段设计[J].铁道标准设计,2012(6):117-120.

Entrance Construction Technology of Small-distance

Triple-line Tunnel in Landslide Stack Area

LinZaohua

(Liupanshui City Traffic Investment Development Limited Liability Company, Liupanshui 553000, China)

Abstract：Tunnel entrance landslide problem is a frequently encountered problem in the construction of tunnel. Improper handling measures would threat tunnel construction and security in operational period. Dehong Road NO. 1 tunnel is a small-distance triple-line tunnel. The entrance construction faces a great difficulty that the entrance is located at landslide area and shallow buried section. According to the geotechnical data and location condition, several handling measures have taken to reinforce the landslide, including anti-slide pile, cement grouting into soil and open cut tunnel construction. In the process of excavating, strengthening reinforce support inside the tunnel and taking monitoring measurements and geological advanced forecast to guide construction have been adopted to ensure tunnel construction safety.

Key words:tunnel; landslide; construction technology; anti-slide pile; dynamic construction

收稿日期：2015-09-10

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.016