肖 冰

(中鐵二十一局集團(tuán)第三工程有限公司，陜西咸陽 712000)

1 工程概況

由中鐵二十一局集團(tuán)三公司獨(dú)立承建的拉薩至日喀則鐵路盆因拉隧道全長10 410 m，起訖里程DK134+763—DK145+173，為全線最長單線隧道，也是全線關(guān)鍵控制性工程，于2011年3月正式開工。該隧道進(jìn)口洞口位于尼木縣高山區(qū)，地形陡峻，自然邊坡45°～60°，出露巖性為閃長巖，坡面基巖裸露，植被稀疏。由于巖體受構(gòu)造及物理風(fēng)化作用影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部基巖凸起、懸空，危巖落石遍布。

隧道進(jìn)口段有一V形泥石流溝谷，洞口位于半坡中間，洞口與谷底高差約60 m，邊坡頂部與谷底高差約110 m。坡面陡峻，基巖裸露，幾乎無植被覆蓋，山體表面節(jié)理裂隙密布，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，有危巖落石分布。在對洞口施工時(shí)，洞頂危巖隨時(shí)可能滑塌。2012年8月，經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位聯(lián)合現(xiàn)場勘察，決定對該部位進(jìn)行治理。該地區(qū)氣候條件惡劣，常年不定時(shí)有大風(fēng)天氣，風(fēng)力最高可達(dá)8級。尤其是施工部位處于風(fēng)口位置，較其它地方風(fēng)力更大。6月—8月為雨季，天氣變化無常。如此高度、如此破碎坡面，加之惡劣的氣候條件，給工程施工帶來很大困難，因此要采取工程治理措施，防止發(fā)生滑塌事故。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

隧道進(jìn)口線路的走向近EW，根據(jù)既有隧道進(jìn)口邊坡坍塌現(xiàn)狀，結(jié)合巖體節(jié)理裂隙發(fā)育情況，隧道進(jìn)口邊坡的穩(wěn)定性自溝底至山脊縱向可分為4段進(jìn)行評價(jià)。

2.1 溝底至高程3 769 m(洞口下方殘留卵石土上界)附近

該段發(fā)育有2～3組節(jié)理，巖體多切割成塊狀、巨塊狀，巖體完整性好。主節(jié)理走向總體為NE向，傾向N，與線路大角度相交，在縱斷面中反映為傾向山里的一組節(jié)理。自然邊坡近似直立，為溝內(nèi)水流對沖面，巖體新鮮、完整。本段邊坡穩(wěn)定性好，無需防護(hù)。

2.2 高程3 769 m附近至隧道基底(高程3 798 m)

該段巖體發(fā)育4組節(jié)理，其中J2，J4為順坡向節(jié)理，是不利結(jié)構(gòu)面。隧道基底下方是長大節(jié)理J3。在橋臺(tái)開挖后，線路右側(cè)基巖山體較薄，在爆破、機(jī)械振動(dòng)、附加荷載等綜合因素的影響下，節(jié)理J3易延伸、擴(kuò)張，導(dǎo)致其上方右側(cè)巖體失穩(wěn)，同時(shí)對橋臺(tái)、隧道基礎(chǔ)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅。因此，本段坡面巖體在3組不利結(jié)構(gòu)面的共同影響下，對隧道基底、橋臺(tái)基礎(chǔ)均構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2.3 隧道基底至洞頂凸起基巖上方(高程3 820 m附近)

本段為塌方段落，塌方導(dǎo)致洞頂以上約7 m處(高程3 812 m)為一負(fù)地形，其上方巖體凸起、懸空。該塌方體受J1，J2，J4節(jié)理面控制，形成一個(gè)菱形砌體，在機(jī)械擾動(dòng)作用下墜落。塌方后形成的基巖在自重、雨水、機(jī)械擾動(dòng)等影響下易墜落，為危巖體，對下部的隧道口、橋臺(tái)施工及已建橋墩的安全造成嚴(yán)重威脅。

2.4 洞頂凸起基巖上方至山脊

本段施工中已采取了主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的處理措施，但受塌方體及對其前端懸空巖體的爆破清除、刷方的影響，原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的坡面在4組節(jié)理面、巖體自重、雨水等的共同作用下，形成新的危石。

3 工程防治措施

為確保施工、運(yùn)營安全，對盆因拉隧道進(jìn)口段洞口采取刷坡，設(shè)置錨索、防護(hù)網(wǎng)等綜合防護(hù)措施防止隧道洞口附近巖體失穩(wěn)。對洞口3 769 m高程以上(不含隧道洞身部分)邊坡進(jìn)行加固處理。加固范圍及措施如下:

1)洞口以上部分設(shè)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

2)高程3 769 m～3 848 m范圍內(nèi)，清除坡面危石，并對洞口上方及右側(cè)部分不穩(wěn)定體進(jìn)行挖方。

3)邊坡設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索加固，隧道洞身及橋臺(tái)外輪廓線以內(nèi)不布設(shè)。

4 施工方案

施工順序:施工準(zhǔn)備→橋墩防護(hù)→洞口刷方→搭設(shè)支架→錨索施工→主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)→現(xiàn)場清理→施工完畢。

4.1 高陡邊坡控制爆破

隧道小里程接中鐵十二局承建施工的澤朗曲大橋，為兩跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，目前已完成主墩墩身及6#段混凝土澆筑。為保證施工安全，除對橋墩進(jìn)行必要的防護(hù)之外，在洞口危石及削坡爆破作業(yè)中，采用控制爆破措施。

4.1.1 爆破時(shí)應(yīng)考慮的因素

采用單排淺孔微藥量方法進(jìn)行爆破，既要控制石渣飛濺方向，又要控制爆破威力，使飛濺的石渣遠(yuǎn)離已施工完成的澤朗曲大橋主墩及梁體。

4.1.2 爆破參數(shù)

炮眼方向與隧道線路中心呈30°夾角，布置如圖1所示，圖中圓圈內(nèi)數(shù)字表示所采用導(dǎo)爆管段位。

圖1 爆破平面布置示意

為減小爆破威力，削坡采用多排淺孔爆破方法進(jìn)行，設(shè)計(jì)削坡深度為0～10 m。為減小爆破影響，根據(jù)實(shí)際情況分次進(jìn)行，每次爆破深度不大于1 m。爆破參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下:①炮眼方向垂直于巖面，炮眼間距為0.7 m;②排距為0.7 m;③每循環(huán)爆破鉆孔6×2個(gè)，孔徑4.2 cm，孔深1 m;④單孔裝藥量0.2 kg;⑤每循環(huán)計(jì)劃爆破方量為5 m3。

4.1.3 刷坡露天爆破輔助措施

炮眼打好后起爆前，在爆破點(diǎn)處覆蓋鋼絲網(wǎng)片以控制爆破時(shí)飛濺的石渣，鋼絲網(wǎng)網(wǎng)格間距1 cm，覆蓋面積5 m×3 m，用φ22錨桿對網(wǎng)片4個(gè)角進(jìn)行固定，錨桿錨固長度1.5 m。

4.1.4 刷坡圍巖監(jiān)控措施

為防止在爆破后對周圍巖體產(chǎn)生擾動(dòng)，造成巖體順節(jié)理面滑塌，在爆破時(shí)采取必要監(jiān)控措施。

對于較大節(jié)理，采用在節(jié)理兩側(cè)巖體繃細(xì)繩的方法，當(dāng)節(jié)理有較大形變時(shí)，細(xì)繩崩斷。較小節(jié)理采用貼紙條方法，節(jié)理有較大變形時(shí)，紙條崩裂。此時(shí)需停止施工作業(yè)，施工人員遠(yuǎn)離節(jié)理位置，并對節(jié)理進(jìn)一步觀察，待穩(wěn)定后再繼續(xù)施工。

4.2 支架搭設(shè)

支架搭設(shè)如圖2所示。

圖2 支架搭設(shè)示意

考慮到盆因拉隧道洞口位置較高，經(jīng)過方案比選后決定采用半坡支架。這種支架搭設(shè)優(yōu)點(diǎn)是不需要從底面開始，從坡面任意位置即可開始搭設(shè)。因此，只需要在施工錨索位置搭設(shè)支架即可，不但大大節(jié)約了材料、人工、時(shí)間，而且支架搭設(shè)更加靈活、方便，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

支架結(jié)構(gòu)計(jì)算考慮的主要荷載:①腳手架自重(恒載);②施工人員、機(jī)具、材料重量(恒載);③風(fēng)力(活載);④鉆孔時(shí)機(jī)器反作用力(活載)。

任取某一層作為施工平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過支架結(jié)構(gòu)計(jì)算后，認(rèn)為使用如下參數(shù)，既可滿足支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，又能滿足施工需要。①架管使用內(nèi)徑32 mm，壁厚3.5 mm普通架管。②水平桿間距1.3 m，立桿間距1.0 m。③掃地桿順坡方向布置，距離坡面30 cm左右，除了與立桿、水平桿使用扣件有效連接，還使用鎖腳錨桿對掃地桿進(jìn)行固定。④鎖腳錨桿使用φ22砂漿錨桿垂直于坡面設(shè)置，錨固長度2 m，間距2 m左右，保證每個(gè)立桿根部都有鎖腳錨桿固定。⑤工人作業(yè)時(shí)，在腳手架上搭設(shè)架板作為作業(yè)平臺(tái)，架板選用厚度＞5 cm木板，兩端和支架固定牢固。

4.3 錨索施工

1)造孔。清理、平整坡面，清除坡面浮石等，以利于框架梁等與坡面自然契合，由測量人員準(zhǔn)確定出孔位，用方向架定出錨索(桿)方向，據(jù)之調(diào)整鉆機(jī)位置。鉆孔時(shí)鉆具的斜度與定位器定出的斜度一致，在鉆孔過程中經(jīng)常校正鉆孔方向(每5 m一次，用測斜儀校驗(yàn)，誤差:傾角 ±0.5°，方位角 ±1°)，鉆孔完畢后用高壓風(fēng)清孔。錨孔位放線，各方向允許誤差±1 cm。

2)錨索組裝。先調(diào)直，截取鋼絞線，其長度L=L1+L2+L3，其中，L1為鉆孔深度(自墊板承壓面到孔底)，m;L2為鋼絞線伸出墊墩承力面外長度(千斤頂安裝張拉所需的預(yù)留長度)，取1 500 mm;L3為孔底預(yù)留深度，取300 mm。截取鋼絞線宜用無齒鋸，盡量避免用氣割。錨固段鋼絞線應(yīng)做除銹處理，間隔1 m安裝擴(kuò)張環(huán)和緊箍環(huán)使之成節(jié)狀，以增強(qiáng)與砂漿體的結(jié)合力，錨固段端頭裝導(dǎo)向尖錐，以利下錨。自由段錨索每1.5 m扎一道鐵絲，形成直線形狀，自由段采用除銹、防腐、涂黃油、穿套聚乙烯管，最后在錨索端頭套上導(dǎo)向帽，制作完畢后按孔號編號掛標(biāo)簽存放。將組裝好的錨索抬至孔位處，清孔，將錨索緩緩插入孔底，注漿管與錨索一起裝入，管口與孔底要保持15～30 cm的距離。張拉段鋼絞線應(yīng)涂防腐劑。

3)錨索安放?？變?nèi)再用高壓風(fēng)清孔一次，然后放入錨索，錨索外套上定位片使錨索居中，應(yīng)防止錨索扭壓、彎曲。注漿管應(yīng)隨錨索一同入孔，注漿管頭部距孔底5～10 cm。錨索定位止?jié){環(huán)到達(dá)孔口時(shí)，停止推送，再檢查一遍排氣管是否暢通。

4)錨固段注漿:用砂漿攪拌機(jī)和注漿泵，采用排氣有壓注漿，砂漿由孔底注入，空氣由錨索孔排出。注漿壓力不小于0.6～0.8 MPa。砂漿必須用M40砂漿，中砂過篩，加早強(qiáng)劑，砂漿用攪拌機(jī)攪拌均勻，漿液在初凝之前用完，不得混入雜物。注漿到錨固段注滿后即停止，砂漿灌注必須飽滿密實(shí)。

5)錨墩。墊墩采用C30鋼筋混凝土預(yù)制。錨墩面板的關(guān)鍵是必須保證其上表面與錨索垂直。錨墩制作各方向允許偏差均為±3 cm。先安放好孔口定位鋼管，以保證錨墩與錨孔垂直。

6)張拉錨索。在外錨墩墊混凝土、錨孔內(nèi)灌注砂漿達(dá)到70%強(qiáng)度后可進(jìn)行錨索初張拉。張拉一般分為預(yù)張拉、第1次二級張拉、第2次多級張拉、第3次多級張拉。①預(yù)張拉的目的是為了將鋼絞線由自然狀態(tài)轉(zhuǎn)入調(diào)直、繃緊狀態(tài)。預(yù)張拉應(yīng)力為控制張拉應(yīng)力值的5%，一般采用小千斤頂張拉。②第1次張拉應(yīng)力值為施加預(yù)應(yīng)力的70%，一般分2次逐級進(jìn)行，每級穩(wěn)定時(shí)間不少于10 min。③第2次張拉在第1次張拉后3～5 d進(jìn)行，一般分為三級進(jìn)行，最后一級張拉應(yīng)超張拉15%。④超張拉完成后，立即用自鎖式夾片將錨索鎖定于錨具上。錨頭部分涂防腐劑再用C30混凝土封錨，保護(hù)層厚度不宜小于5 cm。

7)自由段注漿、封口。張拉完成后，通過預(yù)留注漿管(管口距原砂漿面30 cm)進(jìn)行封孔注漿，孔中的空氣由設(shè)在定位止?jié){環(huán)處的排氣管排出，要求孔中注滿漿液，然后從錨具起留5 cm鋼絞線，用鏨截子截去多余部分，錨頭部分涂防腐劑再用C30混凝土封錨。

8)在錨固工程施工初期，應(yīng)進(jìn)行錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索錨固試驗(yàn)。錨索試驗(yàn)數(shù)量按工作錨索的3%控制。錨固試驗(yàn)的平均拉拔力不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力錨索的超張拉力。當(dāng)平均拉拔力低于此值時(shí)，應(yīng)再按3%的比例補(bǔ)充錨索試驗(yàn)的數(shù)量。

4.4 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工

主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)材料采用GSP2型(鋼絲繩+鋼絲格柵網(wǎng))，結(jié)構(gòu)配置為鋼絲繩錨桿+支撐繩+縫合繩+鋼絲格柵網(wǎng)。

施工方法如下:

1)對坡面防護(hù)區(qū)域的浮土及浮石進(jìn)行清除。

2)放線測量確定錨桿孔位(根據(jù)地形條件孔間距可有0.3 m的調(diào)整量)，并在每一孔位處一定深度鑿不小于錨桿外露環(huán)套長度的凹坑，一般口徑20 cm。

3)按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并清孔，孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)長度長5 cm以上，孔徑≥49 mm;當(dāng)受鑿巖設(shè)備限制時(shí)，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼絲繩可分別錨入兩個(gè)孔徑≥35 mm的錨孔內(nèi)，形成人字錨桿，兩股鋼絲繩間夾角為15°～30°，以達(dá)到同樣的錨固效果。

4)注漿并插入錨桿(錨桿外露環(huán)套頂端不能高出地表，且環(huán)套段不能注漿，以確保支撐繩張拉后盡可能緊貼地表)，一般環(huán)境下采用M25水泥砂漿。應(yīng)確?？變?nèi)漿液飽滿，在進(jìn)行下一道工序前注漿體養(yǎng)護(hù)不少于3 d。

5)安裝縱橫向張拉繩，張拉緊后兩端各用2～4個(gè)(張拉繩長度＜15 m時(shí)為2個(gè)，＞30 m時(shí)為4個(gè)，其余為3個(gè))繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。

6)從上向下鋪掛鋼絲格柵，格柵間重疊寬度不小于5 cm，兩張鋼絲格柵間的縫合以及與張拉繩間用φ1.2鐵絲按1 m間距進(jìn)行扎結(jié)。

7)從上向下鋪設(shè)鋼絲繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為φ8鋼絲繩，每張鋼絲繩網(wǎng)均用一根長約30 m(或27 m)的縫合繩與四周支撐繩進(jìn)行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端各用兩個(gè)繩卡與錨桿外露環(huán)套進(jìn)行固定聯(lián)結(jié)。

8)邊坡巖層破碎、松散時(shí)，鋼絲繩錨桿可加長。

5 施工安全管理措施

在高陡邊坡控制爆破施工中:①要注重施工人員自身安全，施工人員要佩戴必需的防護(hù)用品;②對周邊既有建筑物、設(shè)施、線路要進(jìn)行可靠的防護(hù);③爆破設(shè)計(jì)要經(jīng)過精確計(jì)算、方案要經(jīng)過嚴(yán)格審核;④在首次爆破中，應(yīng)盡量減少炸藥使用量，爆破參數(shù)在隨后爆破過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整;⑤爆破作業(yè)前，對危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行安全警戒;⑥對山體、周圍建筑嚴(yán)密監(jiān)控，隨時(shí)關(guān)注爆破前后變化，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。

6 結(jié)語

盆因拉隧道進(jìn)口滑塌高陡邊坡綜合治理效果明顯，說明所采取的綜合治理技術(shù)合理可行。同時(shí)也說明，根據(jù)高陡邊坡不同區(qū)段的地質(zhì)條件采取科學(xué)、合理的防治體系是治理高陡邊坡滑塌的關(guān)鍵。

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