■紀(jì)紅媚

（福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福州 353000）

福建省地質(zhì)條件復(fù)雜，山多且地形高差大，坡陡險峻，公路時常穿越崇山峻嶺，隧道大多為淺埋隧道，圍巖等級高，覆蓋層薄，洞口常偏壓嚴(yán)重，開挖施工造成的土體擾動，易導(dǎo)致邊坡發(fā)生變形，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫、滑坡、坍塌，嚴(yán)重影響施工和交通安全；因此，須對隧道洞口高邊坡處治方案進(jìn)行深入研究。 本文以國道G353 政和至松溪寨嶺隧道A1 標(biāo)段項目為例，詳細(xì)介紹了預(yù)應(yīng)力錨索框架梁對隧道洞口高邊坡的處治方法，該方法對地質(zhì)條件較差的高邊坡遇到支護(hù)破壞后重新修復(fù)施工的工程具有重要的借鑒意義。

1 工程概況

1.1 邊坡地形情況

寨嶺隧道全長2023 m，單洞雙向車道，屬長隧道，其中A1 標(biāo)段施工長度為443 m。 隧道區(qū)屬低山丘陵地貌，下緩上陡，地形高差大，山脊（頂）陡峭，進(jìn)口處地面高程為315～375 m，出口處地面高程為325～375 m，隧道軸線最大海拔標(biāo)高560 m，自然植被發(fā)育良好。 本標(biāo)段共有4 段路基邊坡防護(hù)工程，分別為：①K0+125～K0+160 段；②K0+345～K0+390段； ③K0+420～K0+465 段； ④K0+783.506～K0+863.506 段， 其中K0+783.506～K0+863.506 段屬于高邊坡設(shè)計段落，寨嶺隧道洞口實(shí)景及高邊坡處治施工過程如圖1、2 所示。

圖1 寨嶺隧道洞口實(shí)景

1.2 邊坡地質(zhì)巖性

K0 +783.506 ～K0 +863.506 段最大坡高約26.0 m，中心挖高約5.0 m，坡體地層主要為石英片，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，圍巖級別為V 級。覆蓋層埋深淺，產(chǎn)狀L1：240°∠55°；L2：5°∠75°；L3 片理：130°∠50°，其結(jié)構(gòu)面赤平投影如圖3 所示，可知邊坡巖層片理傾向與坡向呈小角度順傾，為不利結(jié)構(gòu)面，對邊坡穩(wěn)定性不利。

圖2 寨嶺隧道高邊坡處治實(shí)景

圖3 進(jìn)口坡面與片理、節(jié)理裂隙關(guān)系赤平投影圖

2 高邊坡設(shè)計方案與計算

2.1 邊坡設(shè)計思路

根據(jù)地質(zhì)勘查和測繪資料，K0+783.506～K0+863.506 段地質(zhì)情況自上而下分別為： 坡積粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化石英片巖、砂質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化石英片巖，邊坡穩(wěn)定性較差。 該段高邊坡處于隧道出口處，考慮洞口淺埋偏壓， 隧道開挖施工過程中極易出現(xiàn)坍塌，同時測繪顯示，原省道臨近路段邊坡開挖后由于坡面防護(hù)較差，已出現(xiàn)多處溜塌。 綜合考慮以上情況，邊坡施工過程中必須加強(qiáng)坡面防護(hù)， 坡頂設(shè)截水天溝，坡體設(shè)水平排水，做好截、引排水措施。

2.2 邊坡設(shè)計方案

根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)條件，邊坡不能按常規(guī)方法進(jìn)行正常刷坡。 邊坡主要采用C20 砼坡腳鑲邊、噴播種子防護(hù)、路塹TBS 鍍鋅網(wǎng)植草（灌）防護(hù)、路塹TBS 鍍鋅網(wǎng)（錨桿）植草（灌）防護(hù)、C20 骨型拱架，其中K0+783.506～K0+863.506 段采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁坡面加固，確保邊坡穩(wěn)固。 總平面布置如圖4 所示。

圖4 隧道K0+783.506～K0+863.506 段總平面布置圖

2.2.1 邊坡支護(hù)方式

邊坡第1 階采用8 m×10 m 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)，第2 階采用6 m×10 m 預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)。 錨索使用6 束直徑為150 mm 的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索長20～24 m，錨固段長不小于12 m，設(shè)計拉力600 kN，坡頂設(shè)置截水溝。 處治設(shè)計剖面圖如圖5 所示。

圖5 K0+783.506～K0+863.506 段高邊坡設(shè)計支護(hù)剖面圖

2.2.2 邊坡排泄水系統(tǒng)

閩北地區(qū)季節(jié)性降雨時間長，頻繁降雨易出現(xiàn)沖溝和滑坡坍塌。 該邊坡排泄水系統(tǒng)采用坡頂設(shè)置C20 砼截水溝、邊坡平臺設(shè)置C20 砼溝渠，并在邊坡部分區(qū)域設(shè)置支護(hù)盲溝、邊坡滲水溝及關(guān)鍵部位導(dǎo)流排水溝，增加邊坡排泄水能力。

2.3 邊坡設(shè)計方案計算

本項目為二級公路路塹邊坡，為了驗證方案可行性，設(shè)計計算采用專業(yè)軟件Slope/W，選用較為嚴(yán)格的剛體極限平衡方法——Morgensten&Price 法[1]。根據(jù)地勘報告確定巖土參數(shù)條件，考慮邊坡加固工程實(shí)施之后發(fā)揮作用的狀態(tài)，進(jìn)行穩(wěn)定性定量分析與評價，計算參數(shù)選取如表1 所示。 計算結(jié)果顯示，邊坡開挖后，未加固時邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.012（圖6），不滿足規(guī)范要求；加固后，正常工況下邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.152（圖7），滿足規(guī)范要求，說明該邊坡處治方案有效，可確保邊坡穩(wěn)定性。

圖6 邊坡未加固穩(wěn)定性系數(shù)

圖7 邊坡加固后正常工況穩(wěn)定性系數(shù)

表1 邊坡巖土力學(xué)指標(biāo)

3 施工過程控制

施工過程是設(shè)計方案落實(shí)的重要環(huán)節(jié)，是施工質(zhì)量的重要保證。 著重從以下幾點(diǎn)對寨嶺隧道A1標(biāo)段施工質(zhì)量進(jìn)行把控。

3.1 石質(zhì)路塹施工

開挖前，應(yīng)先根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地面高程及邊坡坡率計算出邊坡坡頂開口位置（開挖邊界）。 由于閩北山區(qū)降水頻繁且短時降水量大，路塹坡頂截水溝需優(yōu)先完成，及時引排泄水，確保邊坡穩(wěn)定。 采用潛孔鉆+液壓鎬方式對邊坡進(jìn)行開挖破碎， 具體操作如下：（1）根據(jù)放樣位置及深度進(jìn)行鉆孔，邊坡及平臺位置加密鉆孔并注意鉆探深度，嚴(yán)禁超鉆，鉆孔分層鉆孔，每次鉆孔深度不大于2 m；（2）采用液壓鎬對孔位巖石進(jìn)行沖擊破碎或剝離，邊坡附近應(yīng)及時修整；（3）先將路塹一級施工平臺破碎到位并對坡面修整后，再進(jìn)行下一級邊坡的破碎和修整施工。 為防止截水溝基坑被雨水沖刷，基坑開挖后應(yīng)立即用片石鋪砌，保證石質(zhì)邊坡坡面平整，并及時清除坡面危石。 同時，修整過程中應(yīng)控制液壓鎬的抗壓強(qiáng)度，避免坡度損失或坡度過大。

3.2 錨索框架梁施工

預(yù)應(yīng)力錨索框架施工是本工程的重難點(diǎn)，工期長，施工工序及工藝多，施工期間若遇持續(xù)降雨，雨水滲入坡體，易出現(xiàn)坍塌，大大增加施工難度，處理不當(dāng)還會出現(xiàn)大范圍坍塌。 因此，應(yīng)注意以下控制要點(diǎn)：（1）坡面修整。 按規(guī)范要求自上而下使用人工分層修整，每一層開挖高度和錨索上下橫梁的間距相等，開挖至下級平臺后再開挖格梁基礎(chǔ)，土質(zhì)邊坡要及時用土工布等養(yǎng)護(hù)材料全坡面覆蓋，防止邊坡被雨水和地表水沖刷出沖溝；（2）施工錨孔。 根據(jù)地質(zhì)勘探報告及現(xiàn)場實(shí)際情況，對于地質(zhì)松軟飽水等容易造成錨索施工中塌縮孔及卡鉆頭的巖層進(jìn)行破碎，錨索施工采用跟管鉆進(jìn)技術(shù)，為保證錨索孔壁的粘結(jié)性，且施工時不惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件，錨索鉆孔采用干式鉆孔成孔工藝；（3）錨固注漿。 一般地層進(jìn)行一次性注漿，即自由張拉段和錨固段同步注砂漿，采用孔底返漿法，壓力為0.5～0.8 MPa， 注漿持續(xù)到孔口出現(xiàn)溢漿且持續(xù)時間不低于5 min[2]，注漿結(jié)束砂漿凝固收縮后及時補(bǔ)漿注滿，通過試驗，可以在漿液中加入適量的早強(qiáng)劑、減水劑，提高早期強(qiáng)度和和易性；（4）鋼筋混凝土框架梁施工。框架梁的坡度為45°，采用C30 現(xiàn)澆混凝土整體澆注。 格梁混凝土澆筑前先處理邊坡平臺縱梁基礎(chǔ)，格梁基礎(chǔ)從下挖不小于50 cm，置于完整的巖石基礎(chǔ)上[3]，在完成坡面修整和格構(gòu)梁基礎(chǔ)溝槽開挖后，在基礎(chǔ)斜面上鋪設(shè)2 cm 砂漿找平層，再進(jìn)行鋼筋制作和安裝。 混凝土澆筑前，對錨孔周邊涉及到鋼筋密集的地方，做好施工前自檢，施工期間注意振搗，梁澆筑施作完成后折模養(yǎng)護(hù)7 d；（5）錨索張拉。 本項目采用壓力分散型錨索，整體張拉錨索前，先補(bǔ)償張拉各單元間的差異荷，再分5 級按有關(guān)規(guī)范或規(guī)定施加錨索的預(yù)應(yīng)力，分別為設(shè)計值的25%、50%、75%、100%和110%[4]。每級荷載施加后，觀測不小于10 min，張拉鎖定后經(jīng)檢驗切除錨索多余的長度。 張拉質(zhì)量控制采用“雙控法”。

3.3 噴播植草施工

噴播草種依據(jù)政和當(dāng)?shù)氐販?、氣溫、降雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等條件選擇春季施工。 施工順序為：邊坡坡面清理改良→施噴殺蟲菌劑→機(jī)械液壓噴播草籽→覆蓋無紡布→種植地表灌木→噴水養(yǎng)護(hù)→揭膜。 草種、灌木種先進(jìn)行預(yù)處理，保證草籽發(fā)芽率；在幼苗生長的后期， 注意定期給幼苗澆水和施肥；成坪后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作，針對性地噴灑農(nóng)藥，鋤草施肥，病蟲害以防為主，防治結(jié)合。

4 邊坡安全監(jiān)測

K0+783.506～K0+863.506 標(biāo)段邊坡在施工期間遭遇連續(xù)強(qiáng)降雨，雨水滲入邊坡土體，易造成滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，降水期間需做好時實(shí)監(jiān)測和預(yù)報工作，實(shí)時掌握邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)。 本工程采用深孔位移和錨固應(yīng)力2 種監(jiān)測方式對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價。

4.1 安全監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)

根據(jù)邊坡坡度、高度以及巖層土體情況布設(shè)1～5 個監(jiān)測斷面， 每個監(jiān)測斷面布設(shè)2～3 個深孔位移監(jiān)測孔， 監(jiān)測點(diǎn)的埋設(shè)數(shù)量根據(jù)邊坡實(shí)際情況調(diào)整； 監(jiān)測孔深度根據(jù)邊坡高度及坡體地質(zhì)情況確定，深度以15～40 m 為宜，確保監(jiān)測孔進(jìn)入穩(wěn)定地層2～5 m 以上。 監(jiān)測孔成孔清孔后，立即放進(jìn)PVC測斜管，鎖定接管螺絲。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

2020 年9 月5 日—2021 年5 月28 日期間，X、Y、U 方向的深部位移監(jiān)測結(jié)果（圖8～10）顯示，錨索框架梁深部位移監(jiān)測曲線逐漸呈“大肚子”型，具有中間大，上下兩端小的特點(diǎn)，表明端部位移受到了約束作用，邊坡位移已逐漸趨于穩(wěn)定，邊坡加固已取得良好效果。 同時，錨索應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果（圖11）顯示，錨索應(yīng)力開始急劇變化，變化速率逐漸變小，直至趨于穩(wěn)定，與深部位移監(jiān)測結(jié)果一致，表明邊坡位移此時已趨于穩(wěn)定。

圖8 K0+854 段X 方向累計位移—深度曲線

圖9 K0+854 段Y 方向累計位移—深度曲線

圖10 K0+854 段U 方向累計位移-深度曲線

圖11 K0+822～K0+854 段錨索預(yù)應(yīng)力

5 結(jié)語

G353 政和至松溪寨嶺隧道于2020 年3 月10日正式開工建設(shè)，2021 年7 月15 日完成交工驗收，實(shí)際運(yùn)營效果良好（圖12），可為同類高邊坡工程的設(shè)計及施工提供很好的借鑒作用，具有很高的推廣價值，具體如下：（1）工程建設(shè)過程中應(yīng)通過對施工現(xiàn)場地形、地質(zhì)條件的綜合分析，選用科學(xué)合理的邊坡設(shè)計施工方案，并采用分析軟件對設(shè)計方案進(jìn)行驗證；（2）施工過程的質(zhì)量是設(shè)計施工方案落實(shí)的重要環(huán)節(jié)，從石質(zhì)路塹邊坡開挖、錨索框架梁施工、噴播植草施工3 個方面進(jìn)行質(zhì)量把控，確保了工程施工質(zhì)量；（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)可有效反映邊坡后期運(yùn)行狀態(tài)，通過深孔位移計和錨固應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果分析邊坡的穩(wěn)定性， 及時反映邊坡內(nèi)部巖體運(yùn)行狀態(tài)，及時規(guī)避風(fēng)險，確保邊坡安全穩(wěn)定運(yùn)營。

圖12 邊坡施工成果