公路隧道洞口滑坡稳定性分析与治理方案研究

吴二林 陈寿堂

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056; 2.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

公路隧道受路线整体线型的控制与制约，往往有很多隧道洞口处于滑坡影响范围内，而隧道洞口段多为浅埋段，围岩级别低，覆盖层较薄，工程地质条件较差，隧道洞口的地质条件及边坡稳定性对隧道施工与运行造成不利影响，因此，合理有效治理隧道洞口影响范围内的滑坡，在设计与施工中就显得尤为重要。本文结合某公路隧道洞口出现滑坡险情的紧急情况，对其进行稳定性分析，并综合考虑滑坡形态及施工进度的要求，提出经济合理的洞口滑坡治理方案，有效保证隧道施工与运行的安全。

1 工程概况

本公路隧道采用城市主干路标准设计，设计速度40 km/h，双向四车道，全长1 990 m，其洞口位于主滑体的左侧边缘处。滑坡位于长江南岸的斜坡地带，整体呈横长形，分布面积27.2×104m2，厚度6 m～25 m，方量约520×104m3。2014年8月31日晚上，云阳县镜内遭遇了百年不遇的特大暴雨灾害，滑坡主滑方向113°，于9月1日下午发生滑动。

由于滑坡局部已滑动，危及到隧道洞口的施工安全，险情发生后，为避免更大的损失，相关单位及时组织撤离所有的现场施工人员。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

勘察区地势总体北西高、南东低。滑坡位于长江左岸的斜坡上，斜坡坡度为15°～38°，地面高程约198 m～296 m。滑坡于2014年9月1日下午发生滑动，伴随大量变形迹象，导致滑体地形与原始地形有所差异。

2.2 地层岩性

滑坡体斜坡表面出露为第四系全新统滑坡堆积物、崩坡积物、残坡积物等。滑坡堆积层：物质成分主要为粉质粘土夹碎块石组成，前缘结构相对较松散；崩坡积层：主要为褐黄色粉质粘土夹长石泥质灰岩块石；残坡积层：主要由粉质粘土夹碎、块石组成，结构中密。基岩为侏罗系中统沙溪庙组，岩性主要为泥岩及砂岩。

2.3 地质构造与地震

滑坡区断裂不发育，地层产状较平缓且稳定，区内未见断层通过。场区地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为6度。

3 滑坡特征

3.1 滑坡形成

滑体上部粉质粘土夹碎块石为弱透水层，滑带土遇水软化，抗剪强度降低，导致滑体滑动。修建隧道时，境内于2014年9月1日遭遇了百年不遇的特大暴雨灾害，滑坡前缘变形逐级向外扩展，形成渐进牵引式滑坡。

3.2 滑体特征

滑体物质组成为松散崩滑体，主要为粉质粘土夹碎块石。粉质粘土可塑～硬塑状，碎石母岩主要为褐红色中风化泥岩及中、强风化砂岩，碎石主要分布于滑体底部。滑坡体中前部厚度相对较薄，后缘厚度较大，剖面上近似“袜”形。

3.3 滑床特征

勘探揭示滑面较清晰，剪切面局部见擦痕，部分见阶步，平面上滑面在擦痕横方向轻微起伏。滑面擦痕结合滑坡形态特征宏观分析，主滑方向约113°。

4 滑坡稳定性分析与评价

4.1 滑坡变形

据现场勘察，目前变形主要表现为前缘局部滑动、中后部地表张性裂缝及房屋变形倒塌，通过对滑坡体上出现的多处变形破坏迹象(包括后缘地面下挫、地裂、中后部房屋地裂及隧道洞口塌陷等)进行总体上宏观判断，可以得出滑坡体整体处于基本稳定～欠稳定状态，前缘局部处于不稳定状态的结论。

4.2 滑坡稳定性计算

1)计算参数及工况。

基本组合工况：工况Ⅰ：自重+天然状态；工况Ⅱ：自重+暴雨；滑体稳定性计算参数值见表1。

表1 滑体稳定性计算参数取值表

2)计算结果。

选取滑坡两个典型剖面，采用传递系数法进行稳定性计算，结果见表2。

表2 滑体稳定性计算成果表

4.3 滑坡稳定性评价

根据滑坡稳定性计算成果，同时结合勘察现场发现的滑坡体已有变形迹象，可知：滑坡体在天然状况处于基本稳定～欠稳定状态，饱和状况处于不稳定状态。

目前，滑坡体变形已导致隧道洞口塌陷，施工暂停，该隧道作为市重点项目，对新县城的建设具有非常积极的意义。因此，为尽快恢复隧道的施工，须对隧道洞口受滑坡影响范围内的滑坡体进行治理。

5 滑坡治理方案研究

5.1 治理方案比选

滑坡治理主要措施有：清除滑坡体、地表排水、削方减载、回填反压、支挡工程等。不同治理措施的选择与具体滑坡特性密切相关，取得的工程效果和经济效益也各不相同。

1)削方减载和回填反压。

在下滑段减重，降低下滑力，阻滑段回填反压，增加抗滑力，从而起到滑坡治理的作用，治理措施简单有效。

2)支挡工程。

支挡工程种类较多，常用的主要有挡土墙、抗滑桩等。抗滑挡土墙一般采用重力式，设置于滑体的前缘；抗滑桩具备适用性强、对滑坡稳定和地质环境干扰小、可同时多桩施工、挖孔桩起到补充地质勘探等优点。

3)地表排水。

地下水的危害主要表现在增大岩土体重度、加大下滑力，软化降低滑带土的抗剪强度，增大地下水的动水压力，加大浮托力等。由于地表排水只能改善滑坡运行环境，其效果难以量化反映，因此，地表排水措施只能作为一种辅助措施或安全储备来考虑，必须结合其他工程措施综合进行。

根据本项目的特点及工期安排，由于抗滑桩施工工期较长，难度较大，工程投资高，隧道恢复施工的工期不能保障；如果采用削方减载的方案，不仅能保障工期，且由于清除了隧道受影响段后侧的滑坡体，便于隧道的恢复施工。同时，滑坡体总体中前部厚度相对较薄，后缘厚度较大，为牵引式滑坡，滑坡前缘具备削方减载的条件，因此，本次对该滑坡体主要采用削方减载，同时辅以截排水的治理方案。

5.2 治理方案具体布置

本工程削方减载分为两部分，首先对位于滑坡体后缘的滑体进行削方，再对隧道进洞口上方的覆盖层进行清除，见图1。

1)滑坡体后缘削方减载。

为了减少滑坡体的下滑力，对位于滑坡体后缘的滑坡体进行削方减载处理，削方高度为10 m～15 m，平台按外倾0.5%坡率考虑自然排水。

2)隧道洞口削方减载。

滑坡体中后缘为一较缓的天然平台，故沿隧道线路方向选择在距离隧道洞口约150 m范围内进行削方减载处理，同时，隧道两侧沿隧道外轮廓线外侧15 m(约1倍洞径)处进行削方，边坡开挖平均宽度约70 m，开挖坡比为1∶2.5，坡面采用植草护坡，坡脚设置4 m高的M10浆砌片石挡墙。

5.3 治理后滑坡稳定性计算

采用同样的方法及工况对经削方减载治理后的剩余滑坡体进行稳定性计算，结果见表3。

表3 治理后滑坡体稳定计算成果表

从表3可以看出，治理后滑坡稳定系数能满足要求，说明治理方案是合理有效的，能保证隧道施工及运行安全。

6 结语

通过对某公路隧道洞口滑坡的滑坡特征及稳定性计算分析，并采用削方减载的治理方案，主要结论如下：

1)对于洞口位于滑坡影响范围内的隧道施工，应加强滑体进行变形观测，控制施工风险，确保工程顺利实施。

2)隧道洞口影响范围内的滑坡治理，应综合考虑滑坡形态及施工进度等因素，使得治理方案合理有效。

3)削方减载可以有效治理隧道洞口影响范围内的滑坡，可为后续类似滑坡治理工程的设计与施工提供参考。

[1] DB 505029—2004,地质灾害防治工程设计规范[S].

[2] 三峡库区地质灾害防治工作指挥部．三峡库区地质灾害防治工程设计技术要求[M].北京：中国地质大学出版社，2004.