袁 溢

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043）

隨著我國(guó)鐵路和公路的不斷發(fā)展，特別是高速鐵路的發(fā)展，為改善交通線形、縮短里程，橋梁、隧道工程比例越來越高，由此帶來的艱險(xiǎn)山區(qū)橋隧工程的增加。受地形的限制，線路在崇山峻嶺中穿行，不可避免地會(huì)碰到V形溝谷，許多隧道進(jìn)出口的邊、仰坡高陡，地質(zhì)條件惡劣。在雨水及地震等自然災(zāi)害的作用下，形成危巖、落石、崩塌等，對(duì)隧道及相鄰的橋梁等結(jié)構(gòu)及線路造成危害，影響運(yùn)營(yíng)。如汶川大地震中，寶成線109隧道就是由于邊坡崩塌及落石，破壞了隧道洞口結(jié)構(gòu)，損失慘重。因此，研究如何對(duì)高陡邊坡隧道洞口坡面防護(hù)及危巖落石防護(hù)工程，保證結(jié)構(gòu)安全及列車正常運(yùn)行尤為重要。

1 工程概況

羅家河隧道位于安康轄區(qū)漢江右岸低山區(qū)，工程位于大嶺鋪至安康直通線。隧道地表自然坡度40°～ 60°，分布V形侵蝕谷，多為西北走向。洞身主溝內(nèi)兩側(cè)基巖裸露，部分溝內(nèi)山體斜坡卸荷節(jié)理、裂隙發(fā)育。山頂平坦處大多辟為耕地，植被茂密。隧道起訖里程為XDK231+841～XDK232+800，長(zhǎng)959 m，雙線隧道，隧道最大埋深127 m。

羅家河隧道進(jìn)口位于安康市早陽鄉(xiāng)神灘河右岸，屬秦嶺南麓低山區(qū)。進(jìn)口自然坡度40°～ 60°，局部山體直立，坡面高陡，相對(duì)高差約190 m。其中小里程端神灘河大橋高約60 m，路肩高程至坡頂高差約130 m?？紤]到施工場(chǎng)地條件，羅家河隧道施工組織采用出口單口掘進(jìn)。

2 洞口坡面地形地質(zhì)條件

2.1 洞口地形條件及存在的風(fēng)險(xiǎn)

羅家河隧道進(jìn)口尚未施工時(shí)由于當(dāng)?shù)鼐用裨谒淼肋M(jìn)口坡腳底部進(jìn)行搶建搶搭，對(duì)坡腳進(jìn)行了大面積切坡開挖，開挖高度5～8 m，設(shè)置了預(yù)制板廠，造成了山坡坡腳臨空。在連日降雨作用下，導(dǎo)致隧道坡腳附近出現(xiàn)滑塌，滑塌體主要物質(zhì)為碎石類土，黏土含量較大，滑塌體長(zhǎng)30 m，寬約20 m，厚2～5 m?；w前緣致使緊鄰其邊緣的一處板房破壞，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)繪，發(fā)現(xiàn)除既有滑塌體外，隧道洞頂高程320～360 m直立基巖陡坎受J1節(jié)理N62°W/80°N控制，形成一寬約60 m、高約40 m、厚約5 m的突出巖體，其兩側(cè)因受地方采石、雨水侵襲、物理風(fēng)化作用等影響，均出現(xiàn)不同程度的新鮮剝落面。J1節(jié)理面在基巖裂隙水浸潤(rùn)、物理化學(xué)風(fēng)化作用、巖體自重等的影響下有發(fā)展趨勢(shì)，致使該突出巖體在外力作用下存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，施工、運(yùn)營(yíng)存在安全隱患。

2.2 斜坡地質(zhì)分區(qū)

將該段斜坡按高程分成3段區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)。Ⅰ區(qū)：坡底238～320 m基巖陡坎底面；Ⅱ區(qū)：320 m基巖陡坎底面～360 m基巖陡坎頂面；Ⅲ區(qū)：360 m基巖陡坎頂面～坡頂。

該段坡面危巖、落石發(fā)育，尤其是在風(fēng)化剝蝕、順坡向節(jié)理影響下，巖體切割成塊狀，易與母巖脫離滾落，對(duì)隧道洞口、橋梁墩臺(tái)等工程造成影響。

3 主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及坡面防護(hù)計(jì)算

通過對(duì)羅家河隧道所在斜坡坡面地形地質(zhì)條件進(jìn)行分析，隧道洞口下方至仰坡緩坡段區(qū)域（Ⅰ區(qū)）主要為碎石類土及風(fēng)化破碎基巖，需要采取清表及防護(hù)進(jìn)行處理。隧道上方陡坎（Ⅱ區(qū)）存在不利節(jié)理，地形陡峻，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要采取刷坡及重型防護(hù)。洞口上方陡坎頂面至坡頂（Ⅲ區(qū)）主要存在危巖落石風(fēng)險(xiǎn)，特別是較大孤石，對(duì)施工及運(yùn)營(yíng)存在威脅，需要進(jìn)行清理危石，設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。

本坡面工程難點(diǎn)在于Ⅱ區(qū)高陡節(jié)理發(fā)育不穩(wěn)定區(qū)域，結(jié)合地形地質(zhì)條件，最合理的方式是對(duì)節(jié)理發(fā)育區(qū)域采取削坡清除后，對(duì)陡峭坡面采取錨索框架梁防護(hù)，通過采用理正邊坡軟件對(duì)Ⅱ區(qū)削坡后進(jìn)行計(jì)算，得出錨索設(shè)置參數(shù)[1]。

采取極限平衡法，對(duì)坡面采取錨索防護(hù)進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定性安全系數(shù)進(jìn)行檢算。邊坡高度41.2 m，結(jié)構(gòu)面傾角49°，結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角45.0°，張裂隙離坡頂點(diǎn)17 m，坡段傾角66.9°，容重23 kN/m3，錨桿和巖石黏結(jié)強(qiáng)度600 kPa。

Ⅱ區(qū)錨索框架梁計(jì)算如圖1所示。

圖1 Ⅱ區(qū)錨索框架梁計(jì)算

計(jì)算設(shè)置10道錨索，錨索水平間距3 m，豎向間距4 m，角度20°，錨固段長(zhǎng)度8 m，單根錨索抗力274.4 kN，結(jié)構(gòu)面總下滑力5 529.1 kN，總抗滑力7 807.3 kN，安全系數(shù)1.412，滿足要求。

4 綜合整治設(shè)計(jì)

4.1 Ⅰ區(qū)坡面清方，采取錨桿框架梁防護(hù)。

沿基巖面清除隧道兩側(cè)及洞頂以上Ⅰ區(qū)范圍內(nèi)坡面堆積體，對(duì)清除后的坡面設(shè)置錨桿框架梁進(jìn)行防護(hù)。

（1）隧道洞頂以上設(shè)置9排橫梁、21列縱梁（以左線為基準(zhǔn)，左側(cè)10列、右側(cè)11列），隧道洞頂以下左側(cè)設(shè)置3排橫梁、4～9列縱梁，右側(cè)設(shè)置5排橫梁、7～9列縱梁。

（2）框架縱、橫梁交叉節(jié)點(diǎn)處設(shè)置錨桿，錨桿長(zhǎng)度為1 000 mm，錨桿與水平面下夾角為30°（靠近隧道洞頂一排，為防止錨桿與襯砌相互影響，夾角可調(diào)整為20°）。錨桿采用2根Φ22 mmHRB400螺紋鋼制作。

（3）設(shè)置錨桿框架梁范圍內(nèi)的坡面沿基巖面清除地表坡積層。

（4）錨桿鉆孔孔徑110 mm，采用M40水泥砂漿灌注，隧道洞頂上方錨桿為避免與隧道工程干擾，適當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度。

（5）錨桿框架下緣處邊坡平臺(tái)采用M7.5漿砌片石砌筑，厚400 mm。

（6）為確保施工安全，框架梁內(nèi)邊坡采用噴錨網(wǎng)防護(hù)，噴射混凝土厚80 mm，鋪設(shè)Φ8 mm鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距@250 mm×250 mm，錨桿采用Φ22 mm鋼筋制作，長(zhǎng)2 000 mm，錨桿采用正方形布置，間距2 000 mm×1 400 mm。

（7）于洞門仰坡附近設(shè)置一道80 m長(zhǎng)的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

4.2 Ⅱ區(qū)刷方減載，采用錨索框架梁防護(hù)

對(duì)Ⅱ區(qū)不穩(wěn)定的突出巖體采用刷方處理，刷方面自突出巖體坡腳按基巖產(chǎn)狀傾（約66°）斜面清除開挖，刷方范圍約70 m（以左線為基準(zhǔn)，左側(cè)32 m、右側(cè)37 m），刷方線詳見縱斷面圖及平面布置圖，刷方坡面逐漸與兩端原自然坡面順齊，為確保刷方后陡坎的穩(wěn)定，采用錨索框架梁對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。

（1）錨索框架梁沿高度方向設(shè)置11排橫梁，自上而下為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11排；平行線路方向共設(shè)置23列縱梁，以左線為基準(zhǔn)，左側(cè)10列，右側(cè)13列。

（2）框架梁豎向?yàn)?.0m、橫向間距為3.0 m，豎梁及橫梁采用C35鋼筋混凝土澆筑，截面尺寸均為0.4 m×0.4 m的矩形梁。

（3）錨索設(shè)置于橫梁和豎梁交點(diǎn)處，錨索錨固段長(zhǎng)8.0 m，自由段長(zhǎng)4～15 m，與水平面下夾角為20°，錨索鉆孔直徑150 mm。錨索采用5根Φ15.2 mm高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線制作，鋼絞線強(qiáng)度等級(jí)為1 860 MPa，錨索施加初始預(yù)應(yīng)力60 kN，設(shè)計(jì)錨固力628 kN；錨具采用OVM-5型。

（4）1排錨索長(zhǎng)23 m，自由段長(zhǎng)15 m，錨固段8 m；2排錨索長(zhǎng)22 m，自由段長(zhǎng)14 m，錨固段8 m；3、4、5排錨索長(zhǎng)20 m，自由段長(zhǎng)12 m，錨固段8 m；6排錨索長(zhǎng)17 m，自由段長(zhǎng)8 m，錨固段9 m；7、8排錨索長(zhǎng)15 m，自由段長(zhǎng)7 m，錨固段8 m；9、10、11排錨索長(zhǎng)12 m，自由段長(zhǎng)4 m，錨固段8 m。

（5）為確保施工安全，框架梁內(nèi)邊坡采用噴錨網(wǎng)防護(hù)，噴射混凝土厚80 mm，鋪設(shè)Φ8 mm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距@250 mm×250 mm，錨桿采用Φ22 mm鋼筋制作，長(zhǎng)2 000 mm，錨桿采用正方形布置，間距2 000 mm×1 400 mm。

4.3 Ⅲ區(qū)清理孤石、危巖落石，設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

對(duì)Ⅲ區(qū)360 m高程以上坡頂K231+910右側(cè)15 m分布的一塊徑6 m左右的孤石、K231+910左側(cè)10 m分布的一塊徑8 m左右的孤石進(jìn)行控制爆破解小清除；對(duì)Ⅲ區(qū)360 m高程以上坡面的零星分布?jí)K徑多為1.0 m左右落石的進(jìn)行解小清除。于360 m高程的平臺(tái)上距清除面4 m處設(shè)置一道120 m長(zhǎng)RXI-100型（H=5 m）被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

4.4 洞口接長(zhǎng)明洞

清方防護(hù)到位后隧道明暗分界里程調(diào)整為DK231+847，洞口里程調(diào)整為DK231+841，隧道接長(zhǎng)6 m明洞，洞門采用端墻式明洞門，明洞上方回填2 m厚土及隔水層。

4.5 施工工藝及流程

（1）橋梁1號(hào)墩靠大里程側(cè)設(shè)置草袋圍堰進(jìn)行防護(hù)。

（2）進(jìn)行Ⅲ區(qū)360 m高程以上坡頂K231+910右側(cè)孤石、K231+910左側(cè)孤石及坡頂零星落石的清除。

（3）于360 m高程平臺(tái)上距清除面4 m處設(shè)置一道120 m長(zhǎng)RXI-100型被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

（4）采用小炮爆破沿基巖產(chǎn)狀斜面清除Ⅱ區(qū)不穩(wěn)定的突出巖體，搭建腳手架作業(yè)平臺(tái)，對(duì)Ⅱ區(qū)清除斜面進(jìn)行錨索框架梁工程施工。

（5）清除隧道洞口以上坡面堆積體（高程292～322 m范圍）搭建腳手架作業(yè)平臺(tái)，對(duì)清除坡面進(jìn)行錨桿框架梁工程施工。

（6）接長(zhǎng)明洞工程。

5 結(jié)語

（1）山嶺隧道高陡邊坡應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，分別針對(duì)危石、活石方面及針對(duì)坡面失穩(wěn)滑塌方面進(jìn)行分區(qū)定性，根據(jù)不同的區(qū)域采取不同的手段進(jìn)行處理。

（2）對(duì)于山嶺隧道高陡邊坡，采取接長(zhǎng)明洞，清理危石，刷方清除不穩(wěn)定體，設(shè)置錨桿、錨索框架梁及設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等多種措施進(jìn)行綜合治理，確保施工及運(yùn)營(yíng)安全。

（3）風(fēng)化層較薄石質(zhì)地層可采取錨桿框架梁進(jìn)行處理，風(fēng)化層較厚、坡度較陡的地層應(yīng)采取錨索框架梁進(jìn)行處理，且錨固端應(yīng)位于穩(wěn)定的基巖中。