張盛鯤，彭 敏

(四川省地質工程集團公司，四川成都610017)

0 引言

四川省綿竹市清平鄉(xiāng)鎮(zhèn)北文家溝在汶川地震前未發(fā)生過泥石流，震后2008年9月24日文家溝首次發(fā)生泥石流災害，之后多次發(fā)生泥石流災害，截至2010年9月18日共計發(fā)生6次泥石流災害，共計方量約617.6萬m3，其中尤以“8.13”(2010年8月13日)規(guī)模和造成的災情最大。泥石流堆積沿綿遠河分布長1.5 km、寬400 m，面積63.5萬 m2，平均厚6 m，方量約450萬m3。泥石流造成房屋損毀400余戶，沖毀、掩埋公路1000余米，沖毀橋梁1座、損壞橋梁1座，人員死亡5人。直接財產(chǎn)損失超過3億元。

因地震誘發(fā)的文家溝滑坡——碎屑流堆積物在文家溝溝谷內堆積時間較短，由于該碎屑流物質在運動過程中發(fā)生多次撞擊、鏟刮現(xiàn)象，致使堆積物中細小顆粒極多、強度低、孔隙度大、穩(wěn)定性較差，在外因誘發(fā)下極易形成二次搬運現(xiàn)象。如不對該泥石流溝采取相關處置措施，再次發(fā)生泥石流的可能性極大，且可能在低降雨強度情況下就發(fā)生泥石流。一旦發(fā)生大規(guī)模的泥石流將對危險區(qū)內的威脅對象造成危害，因此對其采取工程治理十分必要和急迫。

1 上游治理方案

考慮到文家溝最近幾次爆發(fā)泥石流均是上游扇狀匯水區(qū)匯聚雨水后在流經(jīng)中部松散物源區(qū)時引發(fā)泥石流的特殊情況，如能在上游控制住引發(fā)泥石流的水源，則泥石流的形成少了一個充分條件。即若能將上游匯聚的地表水在上游就引離中游段主要物源區(qū)，避免流水沖刷深切沖溝溝底和岸坡，則可以避免因流水沖刷導致溝道下切、岸坡坍塌進而產(chǎn)生泥石流?？紤]鄰近的一號支溝基巖裸露、岸坡穩(wěn)定、排泄口位于主溝主要物源區(qū)以下，是理想的排泄通道。因此若能在物源區(qū)和匯水區(qū)交接區(qū)域(1300 m平臺)設攔截引水工程(引水隧洞或引水明渠)將上游匯聚的地表水體引到鄰近的一號支溝內，通過一號支溝向下排泄流水以繞避主溝內的松散物源區(qū)，使得上游來的水體避開和中游物源區(qū)的土石直接接觸，從而可達到避免因流水通過中游段深切沖溝造成沖刷揭底下切、岸坡側蝕坍塌堵溝進而發(fā)生泥石流的目的。

針對文家溝特殊的地形條件，選擇在1300 m平臺中部修建攔水工程后用隧洞引水至鄰近1號支溝。該方案主要有擋水導流堤、集水池、引水隧洞等工程(見圖1)。進水可采用天窗落水廊道排水結構，即在集水池前設下陷式排水廊道，待集水池水滿溢出時流經(jīng)廊道天窗時落入排水廊道中，進而流入排水隧洞中(見圖2)。

圖1 文家溝泥石流上游截引水工程布設平面示意圖

圖2 文家溝泥石流上游截引水工程集水池及進水口縱斷面示意圖

2 引水隧洞施工設計

因擬建排水隧洞處部分為土層、部分為基巖，對土層段采用注漿加固地基后設后澆式封閉排水隧洞，對基巖段采用直接開挖后襯砌形成排水隧洞。由于該項目屬應急搶險項目，沒有充裕的時間進行詳勘，只有根據(jù)初勘報告選擇隧道軸線及隧道斷面。隧洞斷面采用城門洞型，針對不同類別圍巖設計不同斷面，隧道斷面里程則根據(jù)開挖后的地質條件進行動態(tài)設計(見圖3)。

3 隧道動態(tài)施工

地震對基巖的不規(guī)則破壞，導致隧道施工過程中的地質條件是不斷變化的，其力學動態(tài)也是不斷變化的，因此，施工過程中圍巖暴露出的狀態(tài)就不可能是一成不變的，從而采取的隧道施工對策也要隨之變化。雖然以往我們也要求按照動態(tài)施工的思想進行隧道的設計和施工，但因獲取信息手段發(fā)展的遲緩、信息傳輸系統(tǒng)的不完善以及隧道施工環(huán)境和管理體制的限制等原因，并沒有實現(xiàn)真正意義上的動態(tài)管理。近年，由于信息技術、通信技術以及各種獲取信息手段和方法的迅速發(fā)展，特別是設計施工體制的改革，給真正實現(xiàn)隧道的動態(tài)施工創(chuàng)造了良好的條件。

動態(tài)施工首先要認識圍巖，了解圍巖。汶川特大地震后，基巖受到極大破壞，采用物探和鉆探方法確定破碎帶、斷層和圍巖類別。

其次，動態(tài)施工的基礎條件就是要認識和了解施工中發(fā)生的各種“動態(tài)”的實質，同時也要清楚的認識到所采取的施工手段和方法會引起力學動態(tài)怎樣的變化。

3.1 監(jiān)測內容

3.1.1 地質和支護狀況信息的觀察

采用地質羅盤儀等觀察記錄工作面的工程地質水文地質情況，做地質素描。觀察開挖面附近初期支護狀況，判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性和初期支護的可靠性。

圖3 文家溝泥石流上游截引水工程引水隧洞斷面設計示意圖

3.1.2 明渠及隧道洞口段地表沉降監(jiān)測

汶川特大地震后，風化基巖受到極大破壞，開挖后圍巖難以自穩(wěn)，地表易沉陷，為了確保施工安全，采用緊密水準儀、銦鋼尺等進行地表沉降監(jiān)測。

布點原則為：沿明渠和隧道軸線每間隔5 m布設。同時在橫向依據(jù)實際情況，選定主斷面，沿主斷面布設測點，以了解地表沉降的橫向影響范圍。

3.1.3 拱頂下沉及收斂量測

沿隧道縱向在拱頂和墻中布設測點，測點間距為8 m，凈空變位量測在開挖后盡早進行，初讀數(shù)在開挖后10 h內且在下一循環(huán)開挖前讀取。監(jiān)測儀器為水準儀、鋼尺、收斂計。

3.1.4 仰拱底部的監(jiān)測

在因地震嚴重破壞而導致基礎松軟地段底部設測點，每8 m設一點與拱頂下沉量測點同斷面布設。

3.2 動態(tài)施工

在文家溝地質災害防治引水隧洞施工中，實行了動態(tài)施工管理體制。對該隧道的圍巖從調查階段地質調查信息中，掌握地質條件的變化，在設計階段則根據(jù)地質條件劃分級別，給出標準，最后根據(jù)開挖時發(fā)生的應力、應變特性，給出適合該地質條件的施工方法和支護結構。如圖4所示。

圖4 隧道施工監(jiān)測流程圖

根據(jù)施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合巖石開挖后的完整性、穩(wěn)定程度、初期支護的位移變化情況等，將文家溝特大地質災害防治引水隧洞工程巖石分為4類圍巖，并針對不同圍巖進行不同支護結構的最后設計，即明渠段，三、四、五類圍巖段。明渠段開挖后，為防止上游碎屑流堆積物封堵引水隧道，將設計階段的明渠段支護調整為暗渠支護。其它地段根據(jù)不同圍巖類別，對應設計圖進行永久性支護。圖5為文家溝泥石流引水隧洞工程竣工縱斷面圖及各橫斷面圖。

4 結語

汶川地震災區(qū)文家溝特大地質災害與防治引水隧洞工程是四川省地質災害治理應急搶險項目，時間緊、任務重，在近4個月的時間里，獨頭掘進共完成400余米開挖支護任務。該項目于2011年4月30日竣工。經(jīng)過2個雨季的檢驗，該工程與其它配套工程聯(lián)合作用，治理效果非常突出。先后獲得了國土資源部、四川省人民政府、四川省國土資源廳的表彰和肯定。

圖5 文家溝泥石流上游引水隧洞工程竣工縱斷面圖及各處橫斷面圖

動態(tài)施工與動態(tài)設計是不可分割的。沒有通過實踐檢驗的設計始終是預設計，需要在施工過程中不斷改進和完善。通過本工程的施工實踐，筆者認為，我們的施工體制應適應動態(tài)設計和動態(tài)施工的需求，建議把施工中的設計權逐步地轉移到承包人一方，為實現(xiàn)真正意義上的動態(tài)施工創(chuàng)造條件。

［1］ 關寶樹.隧道工程施工要點集［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］ 葉英.隧道施工信息化預警［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］ 何山.淺埋大跨度偏壓隧道動態(tài)施工數(shù)值模擬和施工工序比選研究［D］.湖南長沙：中南大學，2009.

［4］ 陳勇.輸水洞施工的方案比選及其基于MAS反饋控制系統(tǒng)研究［D］.天津：天津大學，2004.

［5］ 閆天俊，吳立.現(xiàn)代隧道施工中的常見地質災害問題及防治［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2003(4)：62 －64.

［6］ 季偉峰.三峽庫區(qū)三期地質災害防治監(jiān)測預警的主要方法［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2008，35(7)：14 －17.