隧道口“剥山皮式”边坡设计优化

张孝武

中铁十七局集团第五工程有限公司 山西太原 030032

1 工程概况

侯马市某厂102#洞库工程位于侯马市南部，紫金山北部山区V字形深切内，山势陡峻，沟谷狭窄，山体汇水面积大，V字形沟走向基本南北向，相对高差超过100m，沟东、西、南三侧为高山，V字形沟一直向北延展至开阔地。本洞库位于V字形沟的东山内，洞库总长311.3m，设计为U形洞库，两洞口距离47.54m，该山体主要由斜长片麻岩及钾长片麻岩构成，节理裂隙发育，坡体无地下水。

2 设计措施

本洞库边坡工程为暂估价工程，设计仅有坡面加固措施：设计边坡坡率为1：0.75，每级边坡高度不大于8m，边坡平台宽度2m，边坡采用锚杆挂网喷浆防护，锚杆采用C25螺纹钢制作，长度3.5m，锚杆方向垂直于坡面，间距2m*2m梅花形布置，钢筋网采用A8@20cm双向布置，支护从上往下分段分片喷射不小于10cm厚的C20砼，坡顶设置截水沟，净空尺寸0.4*0.5m，距坡顶线不小于5m，具体边坡分级由施工单位现场实测后，根据上述措施进行设计，经现场原地面测量，边坡放坡最高高度80m，按设计放坡原则为9级边坡，开挖方量3.8万方。

3 存在问题

由于本工程合同工期仅6个月，根据施工组织规划，洞库本体施工即需要4个月，如按9级边坡施工，开挖施工需要4-5个月，且需爆破作业，施工难度大，对边坡扰动较大，安全性差，因边坡开挖时隧道不能同时施工，按此设计施工易造成工期严重滞后。

4 方案分析及优化

根据设计要求及上述存在问题，对该边坡进行深入调查，结合地勘报告及现场实际情况，对此设计方案进行优化。

4.1 方案分析

（1）从断面图中看，原设计存在“剥山皮”的不合理设置情况，造成边坡开挖过高而暴露面过大，工程防护规模和土石方压力较大，环境不友好。

（2）该坡体过大暴露面不利于边坡在外界因素影响的稳定性。故依据高边坡的加固理念，宜采用收坡强加固的原则进行边坡设计。

4.2 方案优化

根据地质勘查报告结合现场实际情况，为保证在合同工期内本工程能够顺利交工，且保证边坡安全，对本边坡进行收坡优化，以降低高度，减少土石方压力，加长锚杆长度，有效提高边坡的整体稳定性，边坡坡率由1:0.75优化为1:0.5，高度由80m优化为56m，锚杆长度由设计3.5m优化为6m，能够大幅减少开挖方量及支护工程，在保证使用功能及安全的前提下达到最优效果。

5 效果评价

通过对优化前边坡及优化后边坡工程量及造价进行比较，优化后的土方开挖工程量为1.8万方，与原设计比较降低了53%，相应开挖造价降低53%，总体工程造价减少了5%。支护面积大幅减少，后期维护费用相应减少，锚杆增长加固，山体稳定性增加，实际工期2个月，为实现总工期目标创造了良好的条件。

6 结语

通过对边坡进行收坡优化，能够大幅减少防护工程及挖方规模，并能够减少后期防护与养护成本，减少对坡面原貌破坏，增加其山体稳定。