公路隧道洞口边坡崩塌治理方案探讨

(国城建(福建)建设发展有限公司，福州350800)

公路隧道洞口边坡崩塌治理方案探讨

■陈朱莺

(国城建(福建)建设发展有限公司，福州350800)

吉壁隧道修建于上世纪70年代，洞口边坡高度大，坡度陡，坡面岩体节理裂隙发育，常年受地表水冲刷影响，局部出现崩塌掉块。文中根据该边坡地质情况特点，对边坡形式、防护措施及施工注意事项等进行了探讨。该边坡设计方法可为类似工程提供参考。

隧道路口边坡崩塌排水施工

1 工程概况

福建省罗源县吉壁隧道修建于上世纪七十年代，洞口边坡里程桩号为B0+000～B0+080(洞门位置桩号为B0+080)，原道路两侧及洞口上方开挖形成的人工边坡高约5～24m，坡度约70～85°，边坡坡面上部分布薄层残坡积土，下部为中风化流纹质熔结凝灰岩，坡面岩体节理裂隙发育。由于建设过程中，受资金、技术条件等各方面因素限制，边坡未经过任何防护处理，经过多年风化，坡面形成众多松动岩块，且边坡高度大，坡度陡，如图1和图2，近年来，多次产生岩质崩塌，小掉块，对过往行人生命财产造成严重威胁。

图1 隧道洞口边坡

2 边坡崩塌原因分析

崩塌是一种常见的边坡病害，是原有岩土体失稳时在重力和其他外力作用下，脱离母体沿已有的结构面产生位移，突然从较陡的斜坡上崩落下来并顺斜坡猛烈翻转、跳跃，最后堆落在山脚。

图2 地表水冲刷坡面

边坡所在地地形地貌受区域地质构造和岩性控制，区内地形切割强烈，山峦起伏，沟谷纵横。以流水侵蚀作用和重力作用为主，剥蚀度较大。

边坡高度最高处达24m，坡度陡峻。部分坡体出现剥、碎落，坡脚局部存在崩塌堆积体。

区域所在地为亚热带湿润季风气候区，年降水量较大，且集中在夏秋两季。地下水基本类型为碎屑岩类孔隙-裂隙水，碎屑岩类孔隙-裂隙水富水性主要受裂隙发育程度和岩性的控制，裂隙较发育。表层岩石结构疏松，地下水埋藏浅，易接受地表降水补给。坡表含水率高，坡面湿润，受地表水冲刷，容易诱发灾害。

3 边坡崩塌治理方案

由于边坡岩土介质的复杂性和不确定性，边坡参数难以准确确定，为此该边坡工程采用动态设计方法。首先依据野外踏勘收集相关资料进行边坡预设计，再根据边坡施工实施进程，结合现场揭露坡体地层实际情况及地质环境条件的变化，以及各阶段坡体变形情况和发展趋势等信息，进行必要的调整。综合考虑该场地工程地质及水文地质条件、周边建筑，环境控制条件，该边坡坡面形式、支护结构、排泄水及坡面防护方案如下。

3.1 坡面开挖卸载

该崩塌区岩体节理裂隙发育。发育有一组与隧道走向接近的节理，坡面垂直节理发育，将部分坡面岩体切割成薄层顺坡向危岩体，部分节理面呈张开状。依据《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)，并结合工程地质与水文地质条件、边坡高度、排水防护措施、施工方法，确定按三级边坡开挖，一级边坡坡率为1∶0.3，二级、三级边坡坡率为1∶0.5，一二级边坡之间采用折线式，二三级边坡之间采用台阶式，台阶边坡平台宽度不小于2m，平台向外倾斜4%，且坡脚设置截水梗进行排水。在边坡稳定前提下，对单级或末级边坡高度小于12m的采用一坡到顶设计[1]。

3.2 坡面防护

该崩塌区岩土体主要为中风化流纹质熔结凝灰岩，在风化、雨水、坡面渗水侵蚀作用下容易产生小崩塌、掉块。为确保高边坡的整体稳定，拟采用挂网喷锚为支护结构体系，对边坡坡面进行加固，保证高边坡有足够的安全度，防止岩体风化，发生崩塌、掉块[2-3]。

3.2.1 锚杆

(1)锚杆的钻孔直径为Φ130，水平间距@3000，具体详见相关大样图。

(2)锚杆采用Ⅲ级钢筋，钢筋直径、长度、间距、倾角等参数具体详见相关剖面、立面及大样图，锚杆长度还应根据实际地址条件和基本试验结果进行调整。锚杆承载力设计值为200kN。

(3)锚杆头部的钢筋弯折后与面板加强筋焊接固定，焊接长度为单面10d(或双面5d)。

(4)锚杆锚固地层为中风化凝灰岩，采用干法成孔，钻孔长度应比设计长度长500。成孔过程中必须对成孔岩土层分布进行详细编录，一旦发现与设计条件不同，应及时通知设计人员进行变更。

(5)锚杆施工前应进行抗拔力基本试验，基本试验根数不少于3根，以确定岩土层摩阻力及锚杆承载力。

(6)锚杆注浆采用纯水泥浆，水灰比0.45∶1，水泥采用P.042.5R硅酸盐水泥。若为了提高早期强度，可掺入适量早强剂，掺量为水泥用量的2%。浆体28d无侧限抗压强度不低于30MPa。

(7)锚杆注浆采用常压注浆工艺，通过注浆管自孔底注浆，待浆液流至孔。

3.2.2 喷射混凝土

(1)作业面修整后，应尽快铺设钢筋网，喷射混凝土面层(厚100mm)。

(2)喷射混凝土为1∶2∶2(水泥∶砂∶石)细石混凝土(重量比)，细骨料用中粗砂，粗骨料用粒径小于2cm碎卵石，混凝土等级不低于C25，水灰比0.4，采用干式喷射工艺，空压机风量不宜小于9m/min，以防止堵管，喷头水压不应小于0.15MPa，为加速凝结可掺适量速凝剂。

(3)喷射混凝土终凝后2h应浇水养护，保持混凝土面湿润，养护期不少于5～7d。

(4)边坡长度每20m设置一个伸缩缝，缝宽20mm，填塞沥青。

(5)分层分段铺设钢筋网，Φ8@200×200，加强筋Φ16间距与锚杆间距相同。钢筋网搭接采用绑扎，上下段钢筋网搭结长度应大于300mm，水平方向搭结20d。

3.3 边坡排泄水系统

(1)在边坡坡脚、边坡平台设置截水梗；

(2)坡面设置φ80PVC排水管，上斜10%，间距3000× 3000。

(3)坡顶截水沟设置在坡口5m以外，宜结合地形进行布设，沟身尺寸为500×500。沟底纵坡不宜小于0.3%。截水沟的水流应排至路界之外，不宜引入路堑边沟。截水沟应进行防渗加固。

4 边坡施工要点

4.1 边坡施工原则

(1)雨季施工时应做好谁的疏导和坡面防护工作。

(2)边坡工程施工需按规范要求进行质量检验、监理、变形监测及竣工验收。

4.2 支护结构施工

由于锚固工程主体为地下隐蔽工程，且工程质量与施工技术密切相关，要求严格按照有关锚固工程施工与验收技术规范和质量检验评定标准进行，确保边坡稳定和结构安全。锚杆的施工工序主要为：施工准备→锚孔钻造→锚筋制作安装→锚孔注浆→喷射混凝土→验收。

(1)进行锚杆施工前应做好施工组织设计，明确施工方法、施工工艺、工序流程、人员组织和施工设备、材料、试验、监测安排及安全、质量管理等。

(2)在单项工程开工申请批复后，应按设计先进行锚杆基本试验，试验孔具体位置由监理和设计单位现场确定。

(3)按照设计桩号采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用铁杆和油漆标记以准确定位锚孔位置。

(4)钻孔深度应大于设计值500mm，达到设计深度后应稳钻3～5min，防止孔底尖灭；若钻孔过程中遇到塌孔，应立即停钻，并通知监理单位后采用注浆固壁处理，24h后重新钻进，或采用跟管钻进工艺。

(5)锚孔注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2.0MPa)，直至孔口有新鲜浆液溢出，严禁抽拔注浆管或孔口注浆；如发现孔口浆面回落，应在30min内进行孔底压注补浆2～3次，确保孔口浆液饱满。

4.3 排水工程施工

在边坡工程施工前，应根据地形地貌规划设置系统的地面及地下截洪排水系统，以便于边坡排水体系汇入其中。

4.4 边坡开挖和控制爆破安全措施

(1)在边坡开挖过程中，若是普通开挖(不需要爆破)，按从上到下的顺序逐级开挖。

(2)在边坡开挖过程中，为防止碎石飞溅，需根据岩质特征尽可能采用小剂量爆破，必要时安装防碎石飞溅的防护网；同时，加强路面巡逻，在爆破前对公路上的运行车辆发出警示信号，必要时可以暂时停止车辆通过，等爆破完成并清除危岩后方可恢复车辆通行。

爆破施工过程中严禁采用大剂量爆破，严防爆破对隧道的破坏。可以考虑采用静态或准静态爆破，必要时可以考虑采用非爆破方式开挖，如采用盘锯和金刚串珠锯等技术。

(3)为了确保交通运营安全和施工安全，原则上要求边坡开挖一级防护加固一级，按照自上而下的顺序逐级开挖与防护加固施工。

(4)为减少开挖对坡体扰动，破坏岩体稳定，近坡面时，应采用光面爆破、或预裂爆破。

5 边坡施工监测

(1)地表水平位移和垂直位移(沉降)：在边坡坡顶处，每15～20m布置一个观测点。

(2)观测频率：边坡施工过程中2～3次/周，发生变形时，根据实际情况增加监测频率，施工完毕后可每1～2个月观测1次，至变形稳定为止且施工后观测时间不少于2年。遇到暴雨或位移较大等异常情况时，应适当加密观测次数。

(3)监控预警指标：边坡或支护结构的最大水平位移大于边坡高度的1/300，或其水平位移速率连续3天大于2mm/d；边坡坡顶一定范围内场地地表出现裂缝、裂缝增大、地面塌陷等边坡稳定性破坏先兆现象；支护结构出现开裂、位移突变；周围建筑物的不均匀沉降已大于现行建筑地基基础设计规范规定的允许沉降差，或建筑物的倾斜速率连续3日大于0.0001H/d。

(4)边坡监测应由业主委托有资质的监测单位编制监测方案，经设计、监理、业主等共同认可后实施。监测书面报告应在现场监测完成后1周内提交业主及相关部门。当监测值达到监控预警指标时，应及时通知各相关部门。

(5)应急措施：当出现崩塌或支护结构变形过大或其他破坏征兆时，应及时通知建设单位、监理、设计单位、施工单位等各相关部门。

6 结论

(1)农村公路规模小、投资少，导致边坡坡率过大，防护缺失，经过多年风化，坡面形成众多松动岩块，存在较大安全隐患。

(2)由于边坡无勘探资料，边坡参数难以准确确定，宜采用动态边坡设计。即首先依据野外踏勘收集相关资料进行边坡预设计，再根据边坡施工实施进程，结合现场揭露坡体地层实际情况及地质环境条件的变化，以及各阶段坡体变形情况和发展趋势等信息，进行必要的调整。

[1]JTG D30-2015,公路路基设计规范[S].

[2]江中乐.挂网锚喷在岩质边坡崩塌灾害治理工程中的应用[J].煤炭工程,2013,45(4):44-45.

[3]王水生.高危岩质边坡综合支护设计研究[J].山西建筑,2015,41(4): 80-82.