劉運(yùn)澤，洪 勇，李柏霄

(1.中鐵十二局集團(tuán) 第一工程有限公司，陜西 西安 710038；2.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)日益頻繁、規(guī)模日益增大，遇到的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題也越來(lái)越突出，邊坡失穩(wěn)形成滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，輕則增加投資、延長(zhǎng)工期，重則摧毀建筑物、造成人員傷亡.因此，邊坡治理一直是我國(guó)災(zāi)害治理的重要任務(wù)，邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)也是土木工程領(lǐng)域的重要課題之一.

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)邊坡失穩(wěn)機(jī)理及加固理論的研究、邊坡加固方案的設(shè)計(jì)及優(yōu)化以及施工中的新技術(shù)等開(kāi)展了大量的研究工作，取得了許多重要成果.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多學(xué)者運(yùn)用數(shù)值軟件對(duì)邊坡穩(wěn)定性及邊坡加固方案進(jìn)行優(yōu)化及評(píng)價(jià).吳紅剛[1]等考慮滑坡與隧道的空間關(guān)系，研究隧道-滑坡體系類(lèi)型及其相互作用模式，結(jié)果表明不同體系受力與變形存在差異，相互作用隨距離的增加而減弱.孫學(xué)毅[2]基于巖土邊坡加固的豐富經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了邊坡治理施工的工法要素，重點(diǎn)探討了預(yù)應(yīng)力錨索加固邊坡機(jī)理.蘇立君[3]等通過(guò)數(shù)值模擬和室內(nèi)試驗(yàn)研究了土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)邊坡加固的效果.Zhang[4]等通過(guò)離心模型實(shí)驗(yàn)和基于圖像的分析方法研究了抗滑樁加固邊坡機(jī)理.楊志法[5]等針對(duì)不同工程地質(zhì)邊坡提出了四項(xiàng)邊坡加固新技術(shù).Li[6]等研究了混凝土帆布用于邊坡防護(hù)的力學(xué)性能和穩(wěn)定性.羅麗娟[7]等對(duì)滑坡防治工程及其現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述.王恭先[8]對(duì)滑坡防治方案的選擇和優(yōu)化進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和歸納.洪勇[9]等采用支持向量機(jī)方法對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究.

相關(guān)學(xué)者的理論研究、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究為邊坡工程穩(wěn)定性分析和工程治理提供了一定的參考和依據(jù).但是由于邊坡工程的地質(zhì)條件、所處環(huán)境、巖土參數(shù)等各種因素影響，特別是針對(duì)大型邊坡工程的綜合加固相關(guān)機(jī)制研究和加固參數(shù)優(yōu)化比選還有待進(jìn)一步深入研究.邊坡工程治理常見(jiàn)技術(shù)有削坡減載、支擋結(jié)構(gòu)、坡體加固等結(jié)構(gòu)形式及其組合[10-12]，針對(duì)單一的治理方案優(yōu)化相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)展了很多研究工作.然而，傳統(tǒng)的治理方案往往不能做到全局最優(yōu)化設(shè)計(jì)，不是偏于保守就是偏于不安全，無(wú)法給出明確的安全、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[8].因此，基于加固方案全局優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的邊坡綜合治理技術(shù)體系，是邊坡加固治理方面極具應(yīng)用前景的工作，尤其對(duì)于規(guī)模較大的邊坡體具有顯著的理論指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值.

我國(guó)廣東嶺南地區(qū)分布有大量古堆積體邊坡[13-15]，隧道穿越堆積體邊坡將給施工帶來(lái)極大的困難[16-17]，尤其是體積巨大的不穩(wěn)定堆積體邊坡，須秉持先治坡后進(jìn)洞原則，保證施工安全.本文以廣東省汕湛高速公路惠州至清遠(yuǎn)段太和洞隧道洞口大規(guī)模古滑坡堆積體治理工程為背景，綜合考慮防排水、坡前反壓、抗滑樁、錨索錨桿框架梁等治理措施，研究了大型古堆積體邊坡綜合治理技術(shù).基于理論計(jì)算、數(shù)值模擬，對(duì)邊坡反壓現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)方案，抗滑樁位置、尺寸、距坡頂距離，錨索預(yù)應(yīng)力值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)分析堆積體治理前后的穩(wěn)定性，形成了一套較完整的隧道洞口堆積體綜合治理技術(shù)，為大規(guī)模堆積體邊坡加固工作的定量化優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程安全提供理論依據(jù)和工程指導(dǎo).

1 堆積體邊坡概況

太和洞隧道隧址區(qū)場(chǎng)地為低山地貌，地形切割較為劇烈，隧道洞口淺埋，地表為含有碎石、塊石的粉質(zhì)黏土，層厚為3～10 m不等，下部基巖為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，V級(jí)圍巖，巖體結(jié)構(gòu)破碎，極易失穩(wěn)，洞門(mén)上方坡度約為45°.隧道右洞洞口上方存在一個(gè)常年人工取土形成的取土陡坎古堆積體邊坡，堆積體平面呈圈椅狀.由于取土后山坡形成臨空面，坡體自然支承力削弱，順坡向巖層產(chǎn)生卸荷作用產(chǎn)生拉裂，導(dǎo)致地表產(chǎn)生裂縫.同時(shí)雨水常年沿裂縫灌入，進(jìn)一步侵蝕軟化巖層，使裂隙有擴(kuò)大趨勢(shì)，但目前滑面并未貫通.

圖1 隧道洞口堆積體縱斷面示意圖Fig.1 Longitudinal section of the accumulation body at tunnel portal

表1 巖土體計(jì)算參數(shù)表

根據(jù)平面地質(zhì)調(diào)繪、超高密度電法物探、地質(zhì)鉆探及室內(nèi)試驗(yàn)等勘察方法，表明堆積體具有多層、多級(jí)的特點(diǎn)，具體可劃分前、中、后三級(jí).如圖1，其中前級(jí)邊坡為既有變形區(qū)，中級(jí)邊坡為潛在變形區(qū)，后級(jí)邊坡則為坡體后部較大范圍的緩坡區(qū)域.該堆積體長(zhǎng)期處于極限平衡狀態(tài)，洞口開(kāi)挖前須對(duì)邊坡進(jìn)行預(yù)加固處理.

2 邊坡加固理論計(jì)算

通過(guò)對(duì)該邊坡的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行理論計(jì)算初步擬定邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)布置方案，后續(xù)運(yùn)用數(shù)值模擬對(duì)方案中的具體布置參數(shù)優(yōu)化比選后制定.邊坡簡(jiǎn)化模型理論計(jì)算包括確定計(jì)算斷面及滑面參數(shù)、計(jì)算剩余下滑力、擬定初步方案幾個(gè)步驟.

2.1 滑面參數(shù)及反算指標(biāo)確定

選取該邊坡的中間主軸斷面(如圖1)作為計(jì)算斷面.在邊坡治理工程實(shí)施前，結(jié)合各潛在滑動(dòng)面的變形特點(diǎn)及穩(wěn)定程度，確定的各地層的土體力學(xué)指標(biāo)作為反算參數(shù).由于邊坡前緣出現(xiàn)多條拉裂縫，中部及后緣未出現(xiàn)拉裂縫，因此該斜坡體處于蠕滑變形階段，未形成貫通滑動(dòng)面和大規(guī)模失穩(wěn).滑面參數(shù)結(jié)合邊坡主滑方向斷面地質(zhì)勘探資料，取不同工況下兩種計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行下滑力反算.計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 邊坡治理前各滑面穩(wěn)定程度評(píng)估與穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果

表3 計(jì)算斷面穩(wěn)定性分析與滑坡推力計(jì)算結(jié)果

2.2 剩余下滑力計(jì)算

結(jié)合邊坡穩(wěn)定性評(píng)估與各地層土體力學(xué)指標(biāo)反算成果，設(shè)計(jì)邊坡加固治理方案，并驗(yàn)算治理方案效果.根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》采用安全系數(shù)1.25和1.30計(jì)算邊坡剩余下滑力.

表3給出了三個(gè)潛在滑動(dòng)面的穩(wěn)定評(píng)估，及其相應(yīng)的抗滑樁剩余下滑力.其中第二級(jí)滑面：內(nèi)摩擦角φ=11.4°，粘聚力c=15 kPa.當(dāng)安全系數(shù)FS=1.25時(shí)，計(jì)算剖面第一排抗滑樁設(shè)樁處下滑力為1 420.2 kN/m，第二排抗滑樁設(shè)樁處下滑力為1 200.9 kN/m，滑體的剩余下滑力為1 672.4 kN/m；當(dāng)安全系數(shù)Fs=1.30時(shí)，計(jì)算剖面第一排抗滑樁設(shè)樁處下滑力為1 811.4 kN/m，第二排抗滑樁設(shè)樁處下滑力為1 445.2 kN/m，滑體的剩余下滑力為2 153.7 kN/m.

最終以第二級(jí)滑面的計(jì)算結(jié)果參數(shù)進(jìn)行支護(hù)方案設(shè)計(jì).第二排抗滑樁支擋后，剩余下滑力將不再傳遞，則第一級(jí)抗滑樁處剩余下滑力為1 215.8 kN/m.

3 加固治理方案參數(shù)優(yōu)化及效果評(píng)價(jià)

3.1 原邊坡穩(wěn)定性分析

采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件，通過(guò)強(qiáng)度折減法對(duì)原邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，整體模型X方向長(zhǎng)160 m，Y方向?qū)?20 m，豎向(Z方向)高75 m.模型上部邊界取至地表，為自由邊界，其余邊界均施加固定約束.模型分為地表粉質(zhì)黏土和下伏基巖兩層.模型巖土體計(jì)算參數(shù)均來(lái)自于試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和工程地質(zhì)勘察報(bào)告.相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1.

數(shù)值分析結(jié)果圖2表明，自然狀態(tài)下滑坡體的安全系數(shù)為1.05，遠(yuǎn)未達(dá)到《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中三級(jí)邊坡安全系數(shù)為1.25的要求，且處于極限平衡狀態(tài)，稍加擾動(dòng)即可能發(fā)生坍塌破壞，因此必須進(jìn)行加固治理.

圖2 自然滑坡體剪切應(yīng)變?cè)隽糠植?、安全系?shù)及速度矢量圖Fig.2 Incremental distribution of shear strain, safety factor and velocity vector diagram of natural landslide

3.2 加固方案擬定

以邊坡中間主軸中級(jí)滑面為控制滑面，剩余下滑力作為計(jì)算推力，依托理論計(jì)算結(jié)果，初步加固方案為：塹頂處設(shè)計(jì)兩排埋置式抗滑樁；邊坡坡面處設(shè)計(jì)低預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿框架梁，用于錨固穩(wěn)定邊坡，防止邊坡土體繼續(xù)被牽引.另外，在洞口坡腳處減一跨橋梁并增設(shè)路基進(jìn)行回填反壓；在滑坡體周界外圍設(shè)計(jì)截排水溝，坡體內(nèi)設(shè)計(jì)若干集水井，完善排水措施，用粘土充填坡頂處的拉裂縫，阻隔滲流，防止雨水對(duì)滑坡體進(jìn)一步侵蝕.

抗滑樁在塹頂處共設(shè)置前后兩排，間距50 m；第一排共16根，樁長(zhǎng)28 m，其中左洞左側(cè)7根，樁間距6 m，左右洞之間5根，樁間距5 m，右洞右側(cè)4根，樁間距5.5 m；第二排共15根，間距6 m，樁長(zhǎng)36 m.所有抗滑樁均按照工程實(shí)際布置，模型中抗滑樁通過(guò)FLAC中的pile結(jié)構(gòu)單元添加.

在第一排抗滑樁處，每根抗滑樁布置兩根預(yù)應(yīng)力錨索，錨索總長(zhǎng)23 m，其中錨固段10 m，自由段13 m.在坡面靠近坡頂處設(shè)置4根預(yù)應(yīng)力錨索，規(guī)格與抗滑樁上錨索相同，在坡面靠近坡腳處設(shè)置4根錨桿，長(zhǎng)度為15 m.所有錨索均按照工程實(shí)際布置，坡面錨索、錨桿通過(guò)cable結(jié)構(gòu)單元添加.其中坡面處采用框架梁連接錨索及錨桿，框架梁間距為3 m×3 m.支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4、表5.

表4 預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿物理力學(xué)參數(shù)

表5 抗滑樁物理力學(xué)參數(shù)

3.3 加固方案參數(shù)優(yōu)選

為確定最優(yōu)的邊坡加固參數(shù)，針對(duì)抗滑樁位置、抗滑樁尺寸、錨索預(yù)應(yīng)力三個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，對(duì)比分析不同參數(shù)下邊坡安全系數(shù)以及坡頂最大水平位移.與此同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)選取三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)坡頂最大水平位移，1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于第一排抗滑樁之前，主要監(jiān)測(cè)坡體前緣變形信息；2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于兩排抗滑樁之間，隧道左右洞之間，主要監(jiān)測(cè)既有滑面變形；3#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于第二排抗滑樁之后，變形體潛在不穩(wěn)定周界之外，主要監(jiān)測(cè)坡體后緣變形信息.

(1)抗滑樁位置優(yōu)化

對(duì)于抗滑樁位置，本文選取三種布置方案進(jìn)行對(duì)比分析.三種布置方案分別為：第一排抗滑樁距離坡頂前端5 m，第二排抗滑樁距離坡頂前端55 m；第一排抗滑樁距離坡頂前端10 m，第二排抗滑樁距離坡頂前端60 m；第一排抗滑樁距離坡頂前端15 m，第二排抗滑樁距離坡頂前端65 m.三種加固工況下滑坡體的坡頂最大水平位移曲線及安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖3 雙排抗滑樁不同位置時(shí)滑坡體最大水平變形曲線及安全系數(shù)Fig.3 Maximum horizontal displacement curve and safety factor of sliding slope at different positions of double-row anti-slide pile

計(jì)算表明第一排抗滑樁距離坡頂前端5 m第二排抗滑樁距離坡頂前端55 m時(shí)，滑坡體安全系數(shù)為1.227；第一排抗滑樁距離坡頂前端10 m第二排抗滑樁距離坡頂前端60 m時(shí)，滑坡體安全系數(shù)為1.301；在第一排抗滑樁距離坡頂前端15 m第二排抗滑樁距離坡頂前端65 m時(shí)，滑坡體安全系數(shù)為1.191.形成以上規(guī)律的主要原因是由于邊坡前緣坡腳處人工開(kāi)挖形成陡坎，滑動(dòng)方式表現(xiàn)為牽引式，方向在近坡面處上翹，表現(xiàn)為“剪出”；邊坡中部處滑動(dòng)方向幾乎與坡面平行，且沿順坡向，表象為“剪切”；邊坡后緣坡頂處較緩，滑動(dòng)方向?yàn)榇怪毕蛳?，表現(xiàn)為“地表沉降”.上述規(guī)律表明抗滑樁的位置過(guò)于靠前以及靠后都不利于邊坡的穩(wěn)定.同時(shí)，坡頂最大水平位移變形特點(diǎn)也很好地反映了上述規(guī)律，當(dāng)坡頂抗滑樁分別位于10 m和60 m的位置時(shí)坡頂水平變形量最小.綜合考慮邊坡安全系數(shù)以及水平變形量，認(rèn)為最有方案為第一排抗滑樁距離坡頂前端10 m第二排抗滑樁距離坡頂前端60 m處.

(2)抗滑樁截面尺寸優(yōu)化

對(duì)于抗滑樁截面尺寸，本文選取三種截面尺寸進(jìn)行對(duì)比分析.三種尺寸分別為：2 m×2 m，2 m×3 m，3 m×3 m.其中,2 m×3 m抗滑樁截面較長(zhǎng)邊順坡向布置.三種加固工況下滑坡體坡頂最大水平位移曲線及安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖4所示，可以看出，抗滑樁截面積對(duì)于滑坡體穩(wěn)定性影響較小，在使用截面積為4 m2的抗滑樁時(shí)，坡體安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.280；在使用截面積為6 m2的抗滑樁時(shí)，坡體安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.301；在使用截面積為9 m2的抗滑樁時(shí)，坡體安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.309；不同截面面積下坡頂最大水平位移量隨著抗滑樁尺寸的增大而減小.顯然，抗滑樁截面面積越大，對(duì)于坡體穩(wěn)定性提升效果越好.但考慮到經(jīng)濟(jì)效益，在已滿(mǎn)足安全要求的前提下，應(yīng)盡可能節(jié)省材料使用，在工況三比工況二樁身橫截面積增加近一倍的情況下，安全系數(shù)增幅僅為0.008，因此認(rèn)為最優(yōu)方案應(yīng)為截面尺寸2 m×3 m 的抗滑樁.

(3)錨索預(yù)應(yīng)力優(yōu)化

對(duì)于錨索預(yù)應(yīng)力設(shè)置，本文選取三種預(yù)應(yīng)力大小計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.三次分別施加100 kN、150 kN、200 kN預(yù)應(yīng)力.三種加固工況下滑坡體坡頂最大水平位移曲線及安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖5所示，由圖可以看出，在較低預(yù)應(yīng)力水平時(shí)，預(yù)應(yīng)力大小對(duì)于滑坡體穩(wěn)定性影響較大，在較高預(yù)應(yīng)力水平時(shí)，預(yù)應(yīng)力大小對(duì)于滑坡體穩(wěn)定性影響較小.因此對(duì)預(yù)應(yīng)力大小的設(shè)置要適中，才能最大限度地對(duì)坡體進(jìn)行有效加固.在工況一預(yù)應(yīng)力大小為100 kN時(shí)，安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.275；在工況二預(yù)應(yīng)力大小為150 kN時(shí)，安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.301，提升較為明顯；在工況三預(yù)應(yīng)力大小為200 kN時(shí)，安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果為1.304，提升非常?。徊煌A(yù)應(yīng)力大小下坡頂最大水平位移量隨著錨索預(yù)應(yīng)力的增大而減小.顯然，錨索預(yù)應(yīng)力越大，坡體穩(wěn)定性提升效果越好.同樣，在滿(mǎn)足安全和規(guī)范要求的前提下，基于加固成本的經(jīng)濟(jì)效益考慮，推薦最優(yōu)方案為采用預(yù)應(yīng)力150kN的錨索對(duì)邊坡進(jìn)行加固治理.

圖4 抗滑樁不同截面尺寸時(shí)滑坡體最大水平變形曲線及安全系數(shù)Fig.4 Maximum horizontal displacement curve and safety factor of sliding pile with different cross section sizes

圖5 錨索施加不同預(yù)應(yīng)力時(shí)滑坡體最大水平變形曲線及安全系數(shù)Fig.5 Maximum horizontal displacement curve and safety factor of landslide body with different prestress applied to anchor cable

3.4 洞口路基反壓對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響

太和洞隧道洞口施工時(shí)，隧道洞口前方與橋相連，橋隧相連處場(chǎng)地較窄，出于安全和增大施工場(chǎng)地考慮，研究了洞口橋梁減跨增設(shè)路基對(duì)坡體進(jìn)行反壓的加固措施.本文也分析了該措施對(duì)滑坡體穩(wěn)定性的影響以及治理效果.路基反壓的數(shù)值實(shí)現(xiàn)通過(guò)在坡腳前部施加均布荷載后進(jìn)行坡體穩(wěn)定性分析.

增設(shè)路基反壓能夠有效的抑制滑動(dòng)面的產(chǎn)生與貫通，從圖6可以看出，增設(shè)路基反壓后，在坡腳前的地面處，由于受路基壓力，能夠有效地抑制邊坡下滑，其安全系數(shù)提高了3%，由1.301提升至1.340，表明滑坡體穩(wěn)定性得到了明顯提升，且能夠很好地結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，節(jié)省施工成本，擴(kuò)大施工場(chǎng)地，帶來(lái)巨大收益.

圖6 路基反壓前后坡體最大水平變形曲線及安全系數(shù)Fig.6 Maximum horizontal displacement curve and safety factor before and after subgrade reverse pressure

3.5 邊坡綜合治理效果評(píng)價(jià)

經(jīng)分析計(jì)算，不同最優(yōu)加固參數(shù)下以及自然狀態(tài)下洞口邊坡的安全系數(shù)如圖7所示，自然狀態(tài)下下滑坡體安全系數(shù)為1.05，幾乎處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)，稍加擾動(dòng)即可能發(fā)生破壞，單項(xiàng)邊坡加固措施僅能夠滿(mǎn)足規(guī)范要求的安全系數(shù)，但是缺少一定的安全儲(chǔ)備；經(jīng)綜合加固治理后，則安全系數(shù)提升至1.340，綜合治理效果見(jiàn)圖8.根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，一般工況下安全等級(jí)為三級(jí)的永久邊坡安全系數(shù)須大于1.25，顯然綜合加固治理方案已完全滿(mǎn)足規(guī)范要求，其安全等級(jí)已達(dá)到一級(jí)，可認(rèn)為已足夠安全，可進(jìn)行后續(xù)施工.

圖7 不同加固方案邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fig.7 Safety factor of landslide body with different reinforcement measures

4 工程加固效果

依據(jù)優(yōu)化后的邊坡加固處理方案，對(duì)太和洞隧道洞口處邊坡進(jìn)行治理，如圖8，布設(shè)兩排抗滑樁支護(hù)，同時(shí)在斜坡上設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框架梁對(duì)因開(kāi)挖損失的應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)償.另外，從工程最不利工況出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在洞口坡腳處減一跨橋梁并增設(shè)路基進(jìn)行回填反壓；在滑坡體周界外圍設(shè)置一條截排水溝和若干集水井，完善排水措施.用粘土充填坡頂處的拉裂縫，阻隔滲流，防止雨水對(duì)滑坡體進(jìn)一步侵蝕.

圖8 現(xiàn)場(chǎng)效果圖Fig.8 Scene diagram

在方案制定實(shí)施過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行了滑坡體變形監(jiān)測(cè)，一個(gè)鉆孔中布置A、B兩個(gè)方向的位移監(jiān)測(cè)，A方向平行于邊坡坡面，B方向與之垂直.邊坡加固治理施工開(kāi)始時(shí)間在6月底，8月上旬結(jié)束，隨后進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工.圖9反映出，施工過(guò)程中由于邊坡開(kāi)挖卸荷及隧道進(jìn)洞開(kāi)挖施工，在開(kāi)挖坡面、掌子面及隧道圍巖附近的一定范圍內(nèi)應(yīng)力水平急劇降低，變形體應(yīng)力調(diào)整，臨空面應(yīng)力釋放，巖體原有的節(jié)理張開(kāi)或產(chǎn)生新的節(jié)理，形成開(kāi)挖卸荷松弛區(qū)，影響變形體的整體穩(wěn)定，造成變形體位移增量增加，發(fā)生波動(dòng)，但位移增量都位于10 mm以下，截至9月上旬，隧道已開(kāi)挖18 m左右，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，隧道進(jìn)洞開(kāi)挖以后，邊坡變形增量呈明顯下降趨勢(shì)，前中后三級(jí)邊坡位移速率逐漸減少，整體變形速率始終處于較低值，加固治理有效提高了坡體穩(wěn)定性.

圖9 鉆孔監(jiān)測(cè)位移增量變化Fig.9 Borehole monitoring displacement increment

5 結(jié)論

(1) 太和洞隧道洞口邊坡為大型堆積體邊坡，由于長(zhǎng)期人工取土坡前形成人工陡坎造成邊坡堆積體處于極限平衡狀態(tài)，隧道穿越堆積體施工易造成邊坡失穩(wěn)，堆積體規(guī)模巨大，加固治理效果要求高.因此，單一的支護(hù)措施無(wú)法滿(mǎn)足要求，需綜合采用多種支護(hù)措施并優(yōu)化組合.

(2) 通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)抗滑樁位置、抗滑樁截面尺寸、坡面錨索預(yù)應(yīng)力三個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化必選.結(jié)果表明，當(dāng)?shù)谝慌趴够瑯毒嚯x坡頂前端10 m，第二排抗滑樁距離坡頂前端60 m，抗滑樁截面尺寸為2 m×3 m，錨索施加預(yù)應(yīng)力為150 kN時(shí)，該邊坡加固治理方案為最優(yōu)方案.

(3) 本工程滑坡體坡腳處地基土體較軟，承載力差，易造成路堤失穩(wěn)或產(chǎn)生過(guò)大的工后沉降變形.治理過(guò)程中結(jié)合太和洞隧道出口明洞、路基及橋臺(tái)的設(shè)計(jì)，采用了減一跨橋臺(tái)并增設(shè)路基的方案，加強(qiáng)洞口坡腳對(duì)邊坡的反壓效果.數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明對(duì)路基和橋臺(tái)優(yōu)化后邊坡安全系數(shù)提高了3%，由1.301提升至1.340，有利于邊坡安全和施工.

(4) 經(jīng)過(guò)綜合加固治理后的古滑坡堆積體邊坡安全系數(shù)提升至1.340，已滿(mǎn)足《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》要求，其安全等級(jí)已達(dá)到一級(jí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，邊坡加固治理施工及隧道進(jìn)洞開(kāi)挖施工過(guò)程中，邊坡變形未見(jiàn)明顯增加，綜合加固治理效果安全可靠.