摘要 艱險(xiǎn)山區(qū)隧道建設(shè)面臨著高原高寒、地形高差大、地質(zhì)條件復(fù)雜等方面嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為保證建設(shè)施工中隧道洞口施工安全及今后鐵路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)隧道洞口高邊坡必須采取相應(yīng)措施和危巖落石治理。文章以敘畢鐵路孫家塝隧道為依托，采用理論分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)隧道洞口高邊坡及危巖落石治理技術(shù)進(jìn)行了探討，以期為同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道；危巖；裂隙；治理

中圖分類(lèi)號(hào) U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）07-0127-03

0 引言

隧道地形起伏大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，存在有毒有害氣體、巖溶、斷層及破碎帶、順層、地應(yīng)力、瓦斯及天然氣等不良地質(zhì)，全隧共穿越斷層及破碎帶7處。結(jié)合探明的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，斑竹林隧道淺埋段綜合考慮水文地質(zhì)、周邊環(huán)境、環(huán)保水保、地表構(gòu)筑物等因素，研究確定科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)的工程措施，確保斑竹林隧道淺埋段的施工安全、環(huán)境安全以及地表構(gòu)筑物與人員的安全。

1 工程概況

1.1 孫家塝隧道

（1）孫家塝隧道全長(zhǎng)999 m，最大埋深約87 m。進(jìn)口里程DK192+812，出口里程DK193+811，單線隧道，設(shè)計(jì)為11.3‰、11.7‰的單面上坡。全隧除DK192+812

～DK193+027.309段位于半徑R=1 600 m的左偏曲線上外，其余地段均為直線。

（2）隧道進(jìn)口接路基工程，出口緊鄰孫家塝大橋。

（3）隧道洞身穿越泥巖、砂巖夾煤線，全隧預(yù)測(cè)涌水量約1 370 m3/d；地下水環(huán)境作用等級(jí)為H2。

（4）隧道洞身穿越泥巖、砂質(zhì)夾煤線，為低瓦斯隧道。

1.2 區(qū)域不良地質(zhì)描述

斜坡上不良地質(zhì)主要為危巖落石、卸荷裂隙。

1.2.1 危巖落石

從地貌上看該危巖落石屬上方陡崖+斜坡型，陡崖面節(jié)理裂隙發(fā)育，局部多形成倒懸體，斜坡自然坡度50 °～70 °，坡面上主要以落石為主[1]。

（1）危巖區(qū)。對(duì)工程影響嚴(yán)重的危巖分布于DK193+770～DK193+825段左20 m至右50 m，其中DK193+773～DK193+780和DK193+815～DK193+825兩段左20 m至右50 m范圍內(nèi)的陡崖地帶危巖最為明顯。陡坡高約90 m，陡坡面植被較發(fā)育。地層巖性為三疊系下統(tǒng)須家河組（T3xj）砂巖夾泥巖及煤線，陡坡面以厚層狀為主，主要為弱風(fēng)化，局部為強(qiáng)風(fēng)化。受構(gòu)造影響，巖層較平緩，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育3組節(jié)理裂隙：①N30 °～45 °W/90 °；②N40 °～50 °E/65 °～70 °NW（該組為卸荷裂隙）；③N40 °E/90 °。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，陡坡上零星覆土，植被較發(fā)育，陡坡基巖為三疊系下統(tǒng)須家河組（T3xj）砂巖夾泥巖及煤線，節(jié)理裂隙發(fā)育，各結(jié)構(gòu)面縱橫交錯(cuò)切割，扭曲變化較快，張開(kāi)的裂隙里多有灌木生長(zhǎng)。

（2）落石區(qū)。對(duì)工程有影響的落石區(qū)分布于DK193+825～DK193+840左側(cè)30 m至右60 m斜坡坡面及坡腳，溝底分布少量塊石，斜坡自然坡度為30 °～50 °，相對(duì)高差約20 m，植被發(fā)育，坡面基巖多裸露，坡面見(jiàn)零星落石堆積體，規(guī)模較小，落石呈零星分布，落石塊徑一般1～3 m，最大塊徑達(dá)5～10 m，落石大部分裸露，少部分淺埋于斜坡下部薄層土層中。

1.2.2 卸荷裂隙

根據(jù)調(diào)查測(cè)繪，斜坡頂較平緩，覆土較厚，植被發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)卸荷裂隙；僅于孫家塝大橋0#臺(tái)DK193+813～DK193+821左8～10 m發(fā)育一卸荷裂隙，卸荷裂隙產(chǎn)狀約N40 °～50 °E/65 °～70 °NW，底寬0.15 m，深約1 m，頂寬約0.5 m，深約5～6 m，無(wú)充填，對(duì)橋臺(tái)影響較大。

2 現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)勘主要內(nèi)容

補(bǔ)勘地質(zhì)說(shuō)明：隧區(qū)位于云貴高原北部揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)滇東臺(tái)褶帶，褶曲、斷裂均比較發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

2.1 地形地貌

測(cè)區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，地形起伏大，溝谷切割深，地面高程750～880 m，相對(duì)高差100～150 m，自然坡度50 °～70 °，植被發(fā)育。

孫家塝大橋0#臺(tái)與孫家塝隧道出口相接，地形陡峻，斜坡上多見(jiàn)陡崖，孫家塝隧道出口位于陡崖下，孫家塝大橋0#臺(tái)位于陡崖上，陡崖下局部為倒懸，危巖落石發(fā)育。

2.2 節(jié)理裂隙

孫家塝大橋0#臺(tái)前（即DK193+815～+820）為陡崖高度約20 m，崖面走向N30 °W→N65 °W，陡崖腳有高約9 m、深約2.5 m的倒懸，對(duì)橋臺(tái)影響較大；DK193+813～+821左8～10 m發(fā)育一卸荷裂隙，卸荷裂隙產(chǎn)狀約N40 °～50 °E/65 °～70 °NW，底寬0.15 m，深約1 m，頂寬約0.5 m，深約5～6 m，無(wú)充填，對(duì)橋臺(tái)影響較大。

2.3 不良地質(zhì)及特殊巖土

斜坡上不良地質(zhì)主要為危巖落石、卸荷裂隙。從地貌上看該危巖落石屬上方陡崖+斜坡型，陡崖面節(jié)理裂隙發(fā)育，局部多形成倒懸體，斜坡自然坡度50 °～70 °，坡面上主要以落石為主。

2.4 特殊巖土

（1）石膏及鹽巖：淺埋段巖性為桐梓組+紅花園組灰?guī)r、白云巖，婁山關(guān)群白云巖及斷層破碎帶。婁山關(guān)群白云巖，局部含石膏、氯鹽假晶；斷層破碎帶內(nèi)局部地段有斷層泥，富含黃鐵礦。

（2）軟塑狀粉質(zhì)黏土：淺埋段敘威公路溝槽坡洪積覆土較厚，表層1～4 m 為軟塑狀粉質(zhì)黏土，其下為3～15 m厚的碎石土，參數(shù)見(jiàn)表1。

2.5 水文地質(zhì)條件

2.5.1 地下水類(lèi)型

（1）孔隙水：淺埋段主要地下水類(lèi)型。孔隙水賦存于地表粉質(zhì)黏土、碎石土中，接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，孔隙水補(bǔ)給差，徑流排泄條件好，粉質(zhì)黏土中含水量弱。D2K230+910～D2K231+185淺埋段溝谷內(nèi)的碎石土含水量豐富。

（2）裂隙水：賦存并運(yùn)移于基巖各類(lèi)結(jié)構(gòu)面、破碎帶內(nèi)，主要接受大氣降水的補(bǔ)給。測(cè)區(qū)豐富的降雨為裂隙水提供了良好的補(bǔ)給條件。因受構(gòu)造影響程度及巖性不同，導(dǎo)致裂隙發(fā)育程度不同，富水條件差異較大。

（3）巖溶水：主要賦存于可溶巖的溶孔、溶蝕裂隙中，主要由大氣降水補(bǔ)給，局部通過(guò)洼地匯集大氣降水的補(bǔ)給。

2.5.2 含水巖組劃分及巖層的富水性

（1）孔隙含水層：第四系粉質(zhì)黏土、角礫土、碎石土孔隙含水層；為弱含水層，受大氣降水的補(bǔ)給其富水性和透水性中等。裂隙含水層：三疊系的泥巖、砂巖，為弱含水層，富水性弱。

（2）巖溶裂隙含水層：奧陶系下統(tǒng)桐梓組+紅花園組灰?guī)r、白云巖，寒武系上－中統(tǒng)婁山關(guān)群白云巖為強(qiáng)含水層，巖溶及溶蝕裂隙較為發(fā)育，富水性、透水性強(qiáng)。

（3）水化學(xué)特征。根據(jù)定測(cè)附近井水水質(zhì)分析，地下水水質(zhì)類(lèi)型為：HCO3??Ca2+.Mg2+型水，根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10005—2010），水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有侵蝕性，環(huán)境作用等級(jí)為H1。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，須家河為含煤地層，建議地下水環(huán)境作用等級(jí)按H2考慮。

（4）分段涌水量。該隧道段結(jié)合地形、地貌等地質(zhì)特征，分別采用地下水徑流模數(shù)法、大氣降水入滲法來(lái)預(yù)測(cè)隧道涌水量。

3 孫家塝隧道出口高陡仰坡處置措施方案

為確保孫家塝隧道出口位于岸坡穩(wěn)定線內(nèi)，同時(shí)孫家塝大橋0#臺(tái)樁基礎(chǔ)避開(kāi)倒懸體，將孫家塝隧道出口里程及孫家塝大橋整體向小里程端平移3 m，整體向小里程端平移后，小里程端孫家塝隧道長(zhǎng)度減短3 m，大里程端相應(yīng)增加3 m長(zhǎng)路基。

3.1 孫家塝隧道

3.1.1 孫家塝隧道出口及洞身段調(diào)整措施、邊仰坡防護(hù)工程

（1）出口里程及明洞段調(diào)整。孫家塝大橋橋跨向小里程移動(dòng)3 m，臺(tái)尾里程為DK193+808.15。為降低岸坡穩(wěn)定線對(duì)隧道洞口和橋臺(tái)的影響，隧道出口里程調(diào)整為DK193+808，明暗分界里程DK193+804，明洞長(zhǎng)度4 m。出口明洞采用雙耳墻式明洞襯砌，其中雙耳墻式明洞仰拱基礎(chǔ)施工至DK193+808.13。DK193+804～DK193+808段采用明挖法施工，其余地段根據(jù)新奧法原理組織施工，光面爆破，錨噴網(wǎng)初期支護(hù)[2]。

3.1.2 暗洞段支護(hù)調(diào)整

DK193+779～DK193+804段暗洞段超前支護(hù)采用一環(huán)φ89大管棚，環(huán)向間距0.4 m，共計(jì)26根，每根長(zhǎng)30 m；加強(qiáng)支護(hù)采用全環(huán)四肢格柵鋼架，間距0.8 m/榀。

3.1.3 洞外防護(hù)調(diào)整

（1）永仰坡措施調(diào)整。明暗分界里程往小里程方向以上，縱向第一、二、三、四、五級(jí)邊坡，設(shè)置錨索框架梁護(hù)坡，一級(jí)邊坡第一排為錨桿。框架梁節(jié)點(diǎn)間距4 m，矩形布置，采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。錨索均為一孔6束，鎖定應(yīng)力為600 kN，錨索鉆孔采用φ130 mm，與水平面下傾角均為15 °。錨索均采用6束φ15.2 mm高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線制作，其抗拉強(qiáng)度不得低于1 860 MPa，全孔范圍內(nèi)采用M35水泥砂漿灌注，注漿壓力0.6～0.8 MPa，錨頭采用C35混凝土封閉。

明暗分界里程往小里程方向以上，縱向兩側(cè)第一、二、三、四、五、六級(jí)邊坡，設(shè)置錨桿框架梁護(hù)坡，框架梁均采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，節(jié)點(diǎn)間距4.0 m，矩形布置。錨桿采用單根φ32HRB400螺紋鋼筋制作，長(zhǎng)度為10 m。錨孔直徑采用φ110 mm鉆孔，與水平面成25 °下傾角，孔內(nèi)灌注M35水泥砂漿，注漿壓力不小于0.4 MPa。

框架梁內(nèi)外設(shè)置噴錨網(wǎng)護(hù)坡，采用C35混凝土噴射，噴射混凝土厚度為10 cm，分兩次噴射。錨桿采用φ20HRB400鋼筋制作，錨桿長(zhǎng)度為2 m，間距為2 m，垂直巖面施作，正三角形布置。

邊坡平臺(tái)，采用M7.5漿砌片石砌筑。距坡腳0.4 m設(shè)置平臺(tái)截水溝，截面尺寸為頂寬0.3 m×高0.4 m，采用M7.5漿砌片石砌筑。平臺(tái)截水溝與天溝銜接，形成完善排水系統(tǒng)。

塹頂外側(cè)設(shè)置天溝，天溝截面尺寸為底寬0.6 m×溝深0.8 m×壁厚0.3 m，采用M7.5漿砌片石砌筑，隧道洞頂設(shè)置吊溝接平臺(tái)排水和天溝排水。仰坡混凝土采用泵送。

（2）永久邊坡調(diào)。明暗分界里程至分界里程范圍內(nèi)永久邊坡采用骨架護(hù)坡。

（3）仰坡開(kāi)挖方式。孫家塝隧道出口一、二、三、四、五級(jí)仰坡，應(yīng)自上而下逐級(jí)分層開(kāi)挖。

孫家塝隧道出口邊仰坡爆破區(qū)域周?chē)h(huán)境狀況相對(duì)復(fù)雜，對(duì)爆破振動(dòng)及爆破飛石的要求較高。最近距爆破區(qū)域約40 m處有一條10 kV高壓輸電線，高度約30 m。沿隧道線路方向在爆破區(qū)域后方分布有3處需保護(hù)的磚混結(jié)構(gòu)民房建筑物，其中距爆破區(qū)域最近的民房約104 m。另外，最近的高壓輸電線的基座距爆破區(qū)域約80 m，輸電線距開(kāi)挖區(qū)的最近距離約40 m。爆破區(qū)域下方為新建鐵路孫家塝隧道，隧道已貫通，開(kāi)挖區(qū)域地表距隧道拱頂垂直距離約57 m。

3.2 棄渣

該次變更設(shè)計(jì)增加棄渣53 100 m3（實(shí)際），本著節(jié)約用地、就近棄渣的原則，變更所增加棄渣優(yōu)先棄置至附近在建棄渣場(chǎng)，即棄置于孫家塝隧道渣場(chǎng)。該渣場(chǎng)位于DK192+700左側(cè)700 m處，該渣場(chǎng)擴(kuò)容后渣場(chǎng)占地13 066 m2，最大容渣量132 000 m3（該渣場(chǎng)容納孫家塝隧道棄渣49 000 m3，運(yùn)距1.5 km；容納劉家坪隧道棄渣25 000 m3，運(yùn)距1.5 km；容納孫家塝隧道出口及孫家塝大橋Ⅱa類(lèi)變更設(shè)計(jì)渣量34 000 m3，運(yùn)距1.5 km）。剩余棄渣19 100 m3棄置要家山隧道出口棄渣場(chǎng)，該渣場(chǎng)位于DK190+500線路前進(jìn)方向左側(cè)800 m處，渣場(chǎng)擴(kuò)容后占旱地32 101 m2，最大容渣場(chǎng)容量為334 000 m3（該渣場(chǎng)容納要家山隧道棄渣165 800 m3，運(yùn)距3.5 km；劉家坪隧道90 000 m3，運(yùn)距0.8 km；可再容納孫家塝隧道出口及孫家塝大橋Ⅱa類(lèi)變更設(shè)計(jì)渣量19 100 m3，運(yùn)距5.1 km）[3]。

3.3 地表監(jiān)控量測(cè)

隧道仰坡采用錨桿（索）框架梁防護(hù)區(qū)域地表埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)橫向間距5 m，縱向間距20 m，監(jiān)測(cè)頻率為2次/d。施工期間對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)變更，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，須及時(shí)撤離人員并通知相關(guān)單位，以便處理。

4 結(jié)論

在隧道進(jìn)出洞施工過(guò)程中，存在危巖落石、卸荷裂隙等不良地質(zhì)，由于受人為施工擾動(dòng)和不同程度的破壞，出現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、受力不均勻。隧道洞口圍巖在重力作用下形成落石、滑坡、坍塌等危害情況，為保證隧道施工安全，必須采取相應(yīng)措施對(duì)其進(jìn)行加固治理。

參考文獻(xiàn)

[1]王軍義. 河谷區(qū)崩塌帶多期次落石運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)值模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D]. 貴陽(yáng)：貴州大學(xué)， 2022.

[2]賈士孔. 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)， 2023.

[3]孫豐森， 王海亮， 張勇， 等. 膠州灣二隧鉆爆法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 山西建筑， 2023（24）： 153-156+160.