王一漢

摘要：隧道洞口是施工的重難點(diǎn)，隧道洞口邊仰坡具有常規(guī)邊坡失穩(wěn)機(jī)制的獨(dú)特性，其加固措施也對(duì)應(yīng)不同。以崇左市某隧道洞口仰邊坡為例，分析地質(zhì)情況、失穩(wěn)機(jī)制及破壞模式，并提出重力端洞門(mén)、超前小短管注漿及大管棚超前支護(hù)等支護(hù)加固措施。

關(guān)鍵詞：隧道洞口；邊仰坡；失穩(wěn)機(jī)制；加固技術(shù)

1 引言

由于工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及人為等因素影響，隧道施工過(guò)程中易出現(xiàn)各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害，洞口邊仰坡滑坡便是隧道施工中常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一。由于隧道洞口的安全關(guān)系到隧道能否順利進(jìn)洞并進(jìn)行安全施工，是隧道施工中影響進(jìn)度、質(zhì)量及造價(jià)的關(guān)鍵點(diǎn)，因而隧道洞口的邊仰坡安全一直以來(lái)都受到了隧道工程師們的極大關(guān)注。

2 隧道洞口邊仰坡失穩(wěn)機(jī)制

隧道洞口的開(kāi)挖破壞了巖質(zhì)體坡體的應(yīng)力平衡狀態(tài)，在坡體產(chǎn)生向下蠕變的趨勢(shì)，在坡體下滑力的作用下其作用過(guò)程是隧道處于錯(cuò)落體的山體中，圍巖本來(lái)破碎及軟弱，而且具有蠕變性，開(kāi)挖隧道引起圍巖的松弛變形，在地下水作用下進(jìn)一步軟化圍巖，使圍巖的巖土力學(xué)強(qiáng)度降低，隧道的山側(cè)坡體巖土產(chǎn)生較大的壓力，在這個(gè)壓力作用下隧道產(chǎn)生變形，隨著時(shí)間的發(fā)展變形越積越大造成塌方，而塌方的發(fā)生擴(kuò)大了松弛的范圍，尤其是在高度上，這樣隧道本身猶如形成一臨空面，誘發(fā)邊坡體進(jìn)一步產(chǎn)生蠕變，造成惡性循環(huán)，并加劇隧道邊仰坡變形破壞。

3 隧道洞口邊仰坡破壞模式

隧道工程中邊坡的破壞模式在外在表現(xiàn)上可以總結(jié)為六種：邊仰坡噴層剝落破壞；張拉破壞；剪切破壞；局部塌陷破壞；雨水沖刷破壞；洞口初期支護(hù)失穩(wěn)破壞。比較常見(jiàn)的為剪切擠壓破壞和拉裂破壞。與邊坡的破壞模式相似，可將隧道邊坡的破壞模式分為以下五種：平面滑動(dòng)破壞、楔形破壞、崩潰破壞、局部塌陷破壞和堆塌破壞。

1、平面破壞。此類(lèi)破壞是實(shí)際工程中發(fā)生最多的破壞，一般是由于邊坡巖體結(jié)構(gòu)面的存在以及開(kāi)挖等施工因素的影響，破壞了原有的平衡，使得巖體沿著軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生平面滑動(dòng)破壞。最常見(jiàn)的破壞形式有：張拉破壞和剪切破壞。

2、楔形破壞。此類(lèi)破壞常發(fā)生于洞口圍巖較好的地段。由于圍巖的完整性較好，基本上由一些完整的巖塊構(gòu)成，而若有限巖塊是由不連續(xù)面相交構(gòu)成，在隧道開(kāi)挖過(guò)程中有可能正好將支撐上部巖塊的關(guān)鍵塊挖除，此時(shí)極易發(fā)生巖體的楔形破壞。

3、崩潰破壞。此類(lèi)破壞與楔形破壞比較相像，也一般發(fā)生在圍巖情況比較好的洞口地段，但是此類(lèi)破壞發(fā)生的機(jī)理與楔形破壞有所不同，產(chǎn)生這種破壞的主要原因是由于高地應(yīng)力的影響，特別是在嚴(yán)重偏壓的隧道洞口段容易發(fā)生。此類(lèi)破壞的發(fā)生是由于隧道的開(kāi)挖，破壞了隧道原有的地應(yīng)力場(chǎng)，由于關(guān)鍵巖體的去除，圍巖應(yīng)力發(fā)生突然釋放，如果富含高地應(yīng)力的巖塊應(yīng)力突然釋放，則邊坡巖體將產(chǎn)生崩潰破壞，就像在隧洞中經(jīng)常發(fā)生的巖爆。此類(lèi)破壞發(fā)生破壞力極大，對(duì)工程影響較大，但是由于一般隧道洞口巖體都較為松散，只有在高邊坡隧道中才可能出現(xiàn)。

4、局部塌陷破壞。此類(lèi)破壞一般發(fā)生在填埋、圍巖風(fēng)化較為嚴(yán)重洞口段。由于隧道的開(kāi)挖，使得原有平衡被破壞，極有可能隧道的關(guān)鍵塊被挖除，使得上部巖塊缺少必要的支撐，再加上圍巖較松散，粘聚力較少，不能形成平衡拱達(dá)到自平衡，從而發(fā)生洞口段塌陷破壞直至冒頂。

5、堆塌破壞。堆塌是指節(jié)理發(fā)育或軟質(zhì)、破碎、風(fēng)化的巖體，由于開(kāi)挖的邊坡過(guò)陡，在坡頂或邊坡外緣產(chǎn)生拉裂縫，并逐次向外側(cè)發(fā)展而堆塌在坡腳的現(xiàn)象。堆塌體多呈半錐體形，堆塌直至穩(wěn)定的安息角為止。當(dāng)隧道洞口附近地表層巖土體軟弱破碎，而進(jìn)山施工或邊坡支護(hù)時(shí)側(cè)壁坡角又過(guò)陡時(shí)，可能產(chǎn)生小規(guī)模的堆塌現(xiàn)象，堆塌可能對(duì)隧道明洞產(chǎn)生不良影響。

4 工程實(shí)例分析

擬建某隧道位于崇左市寧明縣愛(ài)店鎮(zhèn)境內(nèi)，進(jìn)口位于愛(ài)店小學(xué)西南向約230m處，出口位于愛(ài)店小學(xué)東北向約360m處。設(shè)計(jì)隧道穿越位于山坡中下部順谷坡展布，呈西南-東北走向，山體巖性主要為三疊系上統(tǒng)泥質(zhì)砂巖。隧道里程樁號(hào)K0+015～K0+550，長(zhǎng)度為535m，開(kāi)挖寬度約14m，路基設(shè)計(jì)標(biāo)高329.265～344.085m，屬中隧道。

4.1洞口工程地質(zhì)

洞口自然斜坡較陡，自然坡度在25°～35°之間。坡體主要由強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖構(gòu)成，洞口及洞口段圍巖詳細(xì)分級(jí)為Ⅴ級(jí)。洞口邊坡、仰坡主要由強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖構(gòu)成邊坡主體，屬巖質(zhì)邊坡。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖較軟，大部分已風(fēng)化呈碎石、塊石及半巖半土狀，裂隙極發(fā)育。洞口泥質(zhì)砂巖層產(chǎn)狀為120°∠40°，節(jié)理30°∠69°，坡面傾向200°，根據(jù)斜坡與各結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系赤平投影分析可知坡面傾向與巖層傾向、巖層傾向與節(jié)理傾向赤平投影弧呈大角度相交，屬穩(wěn)定的組合關(guān)系，對(duì)洞口邊坡、仰坡邊坡穩(wěn)定較有利，坡面傾向與節(jié)理傾向赤平投影弧呈小角度相交、對(duì)洞口邊坡、仰坡邊坡穩(wěn)定不利。

4.2 隧道洞口穩(wěn)定性分析

隧址區(qū)寧明至愛(ài)店二級(jí)路端洞口自然斜坡坡度較陡，上覆第四系殘坡積層，結(jié)構(gòu)較松散，抗雨水沖刷能力差，下伏全～強(qiáng)風(fēng)化巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，表層土體及全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖厚度較薄，易沿強(qiáng)風(fēng)化巖面滑動(dòng)，自然條件下邊坡穩(wěn)定性稍差（洞口附近可見(jiàn)淺層小型滑塌痕跡）；洞口邊、仰坡開(kāi)挖后易失穩(wěn)滑塌，無(wú)自穩(wěn)能力，易沿風(fēng)化界面或軟弱結(jié)構(gòu)面呈直線滑動(dòng)破壞。

4.3 隧道洞口仰邊坡防護(hù)技術(shù)

本隧道寧明至愛(ài)店二級(jí)路端洞口應(yīng)考慮減小放坡高度，采用φ42×4mm注漿小導(dǎo)管+C20噴砼10cm+@25×25cmφ8鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行邊仰坡臨時(shí)防護(hù)，以及采用大管棚超前支護(hù)。著重提醒施工單位應(yīng)在施工前對(duì)地表進(jìn)行清理，并合理安排施工季節(jié)，爭(zhēng)取在旱季完成進(jìn)洞過(guò)程并在雨季來(lái)臨之前完成明洞和洞門(mén)澆筑。根據(jù)該隧道的特點(diǎn)，并結(jié)合路基及進(jìn)出口地形地貌、工程地質(zhì)、水文條件，在充分考慮隧道進(jìn)出口綜合排水的情況下，盡量減少洞口的開(kāi)挖并考慮施工開(kāi)挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進(jìn)晚出”的原則，確定隧道進(jìn)出口位置。洞門(mén)型式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，并與洞口的地形、地貌協(xié)調(diào)一致，結(jié)合兩端洞口處地勢(shì)和地質(zhì)情況，采用仰斜式端墻式洞門(mén)，并設(shè)置5米明洞，而寧明至愛(ài)店二級(jí)路端洞口地形線陡峭，且與橋臺(tái)臨近，采用重力式端墻洞門(mén)，并采用貼壁進(jìn)洞方式；洞門(mén)修筑完成應(yīng)對(duì)所有清方暴露邊、仰坡面種植木本植物或采用三維網(wǎng)植草進(jìn)行綠化防護(hù)。

對(duì)洞口明洞槽開(kāi)挖后的邊、仰坡面采用注漿小導(dǎo)管或砂漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)防護(hù)，明洞洞身兩側(cè)采用M7.5漿砌片石回填，其上再采用碎石土回填，表層鋪一層粘土作為隔水層，并鋪設(shè)種植土進(jìn)行植草綠化。洞口回填的原則是盡可能的覆蓋人工開(kāi)挖痕跡，使洞口融入自然。洞口施工中應(yīng)盡量減少擾動(dòng)周?chē)鷰r體，盡早做好洞口邊仰坡的防護(hù)及隧道洞門(mén)，確保洞口安全。

5 結(jié)論

本文以廣西某隧道洞口邊仰坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，研究了其失穩(wěn)破壞機(jī)制與破壞模式，基于此提出設(shè)置仰斜式重力端墻式洞門(mén)，并采用貼壁進(jìn)洞方式，對(duì)洞口明洞槽開(kāi)挖后的邊、仰坡面采用注漿小導(dǎo)管或砂漿錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)防護(hù)，以確保隧道與邊坡系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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