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摘要：順層巖質(zhì)邊坡隧道洞口開挖過(guò)程中邊仰坡存在滑坡的風(fēng)險(xiǎn)，洞身淺埋偏壓段可能因順層影響承受較大的偏壓荷載而破壞，在暴雨、地震或人為工程建設(shè)擾動(dòng)的情況下，更易發(fā)生順層滑移，進(jìn)而破壞洞門及隧道襯砌結(jié)構(gòu)。隧道洞口及淺埋偏壓段是防治重點(diǎn)地段，對(duì)順層巖質(zhì)邊坡隧道破壞模式進(jìn)行分析，并采用合理的防治對(duì)策和針對(duì)性設(shè)計(jì)，可有效預(yù)防隧道所在巖質(zhì)邊坡發(fā)生順層滑移，確保邊坡的穩(wěn)定及隧道的施工和運(yùn)營(yíng)安全。

關(guān)鍵詞：順層巖質(zhì)滑坡；偏壓；裂縫

近年來(lái)國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，地形、地質(zhì)復(fù)雜的山區(qū)公路布線受客觀條件制約，有時(shí)需在順層巖質(zhì)邊坡內(nèi)設(shè)置隧道。順層巖質(zhì)邊坡隧道工程存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，隧道修建過(guò)程中洞口處邊仰坡存在順層滑移的潛在可能，期間若遇自然災(zāi)害或其他較大擾動(dòng)，如地震、持續(xù)降雨或罕見暴雨等，單一或多種不利條件共同作用下形成順層巖質(zhì)滑坡。隧道洞身淺埋偏壓段一般風(fēng)化程度較高，節(jié)理裂隙發(fā)育，尤其是豎向節(jié)理裂隙，雨水易順其下滲至完整基巖面處，基巖面一般層面光滑且夾泥，基巖面以上土體易達(dá)到飽和狀態(tài)，基巖面摩擦系數(shù)降低，隧道洞身淺埋偏壓段邊坡極有可能順基巖面滑移，進(jìn)而對(duì)隧道造成不同程度的破壞。由于順層巖質(zhì)滑坡發(fā)生一般較為突然，預(yù)警及撤離工作開展較難，一旦發(fā)生，對(duì)隧道工程有較大的破壞性，同時(shí)，可能危及周邊人員的生命安全。因此，順層巖質(zhì)滑坡對(duì)隧道的破壞模式分析及防治對(duì)策研究有很大的必要性。

1順層巖質(zhì)滑坡的形成及一般特征

順層巖質(zhì)滑坡的形成有其地形地質(zhì)條件及誘發(fā)因素。最易產(chǎn)生順層巖質(zhì)滑坡的是層理發(fā)育的沉積巖，不同的層面傾角對(duì)順層巖質(zhì)滑坡的貢獻(xiàn)程度不同，其中10°~25°傾角貢獻(xiàn)率程度最高[1]。誘發(fā)的自然因素主要為地震、持續(xù)降雨或罕見暴雨等；人為因素主要是對(duì)坡體前緣的開挖切腳、水庫(kù)蓄水、鄰近工程的爆破擾動(dòng)、上方堆載及其他邊坡工程的不當(dāng)施工等。順層滑坡的一般特征是：沿巖層面或裂隙面滑動(dòng)，或沿坡積體與基巖交界面及基巖間不整合面等滑動(dòng)，大都分布在順傾向的山坡上[2]。滑坡發(fā)生前無(wú)明顯變形跡象，滑坡發(fā)生后滑壁、滑床清晰，后緣殘留少量的碎石土、強(qiáng)風(fēng)化基巖，可見基巖裸露，滑坡中后緣及側(cè)壁（尤其是后緣附近）出現(xiàn)淺層裂縫。滑坡區(qū)可分為已滑動(dòng)區(qū)、強(qiáng)變形區(qū)、中變形區(qū)、弱變形區(qū)。

2順層巖質(zhì)滑坡對(duì)隧道洞口的破壞

順層巖質(zhì)邊坡內(nèi)新建隧道，洞口段隧道走向與等高線小角度相交時(shí)，洞口邊仰坡及路基段邊坡形成貫通的邊坡切口。若隧路交界處開挖邊坡較高，且施工干擾大，隧道邊仰坡的開挖及路基的開挖形成了不利的剪出口臨空條件，在前段所述滑坡形成因素影響下觸發(fā)順層巖質(zhì)滑坡，滑坡易在隧路交界處剪出。且一般多為淺層順層巖質(zhì)滑坡。滑移力可造成洞口外抗滑樁傾斜甚至剪斷，洞口段初期支護(hù)被擠壓變形，洞口遭掩埋。若工程鄰近既有高速公路，可能造成高速公路斷道，危及過(guò)往車輛及人員的安全。

3順層巖質(zhì)滑坡對(duì)隧道淺埋偏壓段的破壞

根據(jù)滑動(dòng)面與隧道的空間相對(duì)位置不同，滑坡對(duì)隧道的破壞程度有較大差異。主要為以下3種情況：①滑動(dòng)面高于隧道洞頂（見圖1）；②滑動(dòng)面位于隧道下方（見圖2）；③滑動(dòng)面正穿隧道（見圖3）。第一種情況隧道基本位于滑動(dòng)面之下穩(wěn)定巖體內(nèi)。受滑坡體蠕動(dòng)影響，一般淺層圍巖較破碎，隧道淺埋偏壓段施工過(guò)程中可能發(fā)生塌方，甚至冒頂。若滑坡在隧道完工后發(fā)生，襯砌頂部距滑動(dòng)面較近時(shí)，上部巖體滑動(dòng)可能造成拱頂開裂破壞；第二種情況整個(gè)隧道位于不穩(wěn)定的滑坡體范圍內(nèi)，滑坡可能造成隧道產(chǎn)生扭曲變形破壞、于兩側(cè)滑坡邊界處被錯(cuò)斷或整體向外推移滑動(dòng)[3]。第三種情況對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)破壞較大，可能使襯砌表面產(chǎn)生大量裂縫，裂縫不進(jìn)行徹底處治，可能成為后期運(yùn)營(yíng)期間出水點(diǎn)。若滑移力過(guò)大甚至可能在拱部或邊墻處直接剪斷。順層巖質(zhì)滑坡對(duì)隧道淺埋偏壓未施作二襯段的破壞為初期支護(hù)的擠壓變形，主要表現(xiàn)為噴射混凝土開裂、剝離，工字鋼鋼架扭曲變形，侵入建筑限界內(nèi)。若淺埋偏壓段已施作二襯，順層巖質(zhì)滑坡對(duì)其破壞主要表現(xiàn)為二襯內(nèi)鼓或裂縫，裂縫的形態(tài)為斜向裂縫、縱向裂縫及環(huán)向裂縫，局部可能形成網(wǎng)狀裂縫。裂縫延伸長(zhǎng)度、寬度及分布密度初步反映出二襯的破壞程度。

4順層巖質(zhì)邊坡隧道洞口防治對(duì)策

（1）隧道洞口采用接長(zhǎng)明洞方式減少刷坡或不刷坡。若洞外接長(zhǎng)路塹，需進(jìn)行刷坡施工時(shí)，在條件允許的情況下盡量采用順層清方的方式，降低順層巖質(zhì)滑坡發(fā)生的可能及危害性。（2）重視隧道洞口地表截排水工程，必要時(shí)可于洞口外地表設(shè)置綜合截排水系統(tǒng)，即潛在滑坡邊緣外設(shè)置一道或多道環(huán)形截水溝，潛在滑坡范圍內(nèi)布置樹枝狀排水系統(tǒng)，并夯填地表裂縫，防止地表水下滲[5]。（3）有條件時(shí)可對(duì)順層邊坡進(jìn)行上部減重、下部反壓，或兩者結(jié)合。根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，必要時(shí)設(shè)置抗滑工程，如多級(jí)抗滑擋土墻、抗滑樁等。

5順層巖質(zhì)邊坡淺埋偏壓段防治對(duì)策

5.1隧道位置選擇

盡量繞避或避免隧道沿巖層走向長(zhǎng)距離布設(shè)于順層邊坡地段。隧道高程有選擇的情況下盡量將隧道置于滑動(dòng)面以下，并保留一定的安全距離，使隧道遠(yuǎn)離滑坡擾動(dòng)范圍。

5.2隧道初期支護(hù)及超前支護(hù)措施

地質(zhì)順層偏壓隧道圍巖松動(dòng)圈厚度較常規(guī)隧道偏大，且偏壓荷載較大一側(cè)松動(dòng)范圍大于另一側(cè)[6]，隧道系統(tǒng)錨桿需適當(dāng)加長(zhǎng)。較淺一側(cè)圍巖體可采用對(duì)拉錨桿將多層巖體鎖為整體，加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性。若滑移面上方巖體破碎，可進(jìn)行地表注漿固結(jié)巖體，提高其整體性，同時(shí)阻止地下水下滲[7]。為加強(qiáng)初期支護(hù)的承載能力，偏壓段宜采用全環(huán)工字鋼鋼架，且縱距不宜過(guò)大，及時(shí)為圍巖提供強(qiáng)有力的剛性支撐，同時(shí)，重視鋼架的縱向連接鋼筋及鎖腳錨管的施作，必要時(shí)可加密加長(zhǎng)。洞口段超前支護(hù)盡可能采用超前大管棚施作，與鋼架一起形成較強(qiáng)的棚護(hù)作用，利于安全進(jìn)洞。結(jié)合地形條件和隧道埋深，可選擇采用⌀108mm注漿鋼管排樁加固順層邊坡。沿偏壓側(cè)布設(shè)2~3排，樁間距和排距可取1.5m，梅花形布置，最低一排管樁距隧道開挖線2~3m。為增加鋼管剛度，管內(nèi)可插入鋼筋束或鋼軌，并灌漿。

5.3隧道二次襯砌計(jì)算及設(shè)計(jì)

對(duì)順層巖質(zhì)邊坡淺埋偏壓隧道二次襯砌的計(jì)算可采用荷載—結(jié)構(gòu)模型，利用大型通用有限元軟件AN⁃SYS進(jìn)行計(jì)算，按破損階段法進(jìn)行結(jié)構(gòu)及配筋設(shè)計(jì)。主要考慮永久荷載及圍巖約束襯砌的彈性抗力。永久荷載為圍巖垂直壓力、水平側(cè)壓力、順層側(cè)剩余下滑力及結(jié)構(gòu)自重（見圖4）。必要時(shí)考慮地下水。若計(jì)算結(jié)果偏大，二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較困難時(shí)，可于偏壓側(cè)距隧道一定距離外設(shè)置一排抗滑樁以承擔(dān)順層偏壓荷載，隧道二次襯砌按地形偏壓進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)襯砌內(nèi)力計(jì)算結(jié)果確定環(huán)向受力主筋的布設(shè)方案。由于隧道淺埋順層偏壓段實(shí)際受力復(fù)雜，為提高其縱向抗剪能力及整體性，縱向架立鋼筋較一般襯砌適當(dāng)加強(qiáng)。同時(shí)，每隔10m左右設(shè)置一處2cm寬變形縫。洞口若采用偏壓明洞襯砌，為避免在順層巖體內(nèi)拉通切槽，偏壓擋墻可替換為樁板墻結(jié)構(gòu)。明洞靠山側(cè)臨時(shí)邊坡根據(jù)開挖工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，必要時(shí)設(shè)置抗滑樁確保施工安全。

5.4隧道施工方案

順層巖質(zhì)邊坡隧道宜采用機(jī)械開挖或小藥量控制爆破開挖，選用穩(wěn)妥可靠的施工工法，嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，減少隧道施工對(duì)邊坡的擾動(dòng)，洞口段二次襯砌緊跟施作。加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及隧道洞內(nèi)位移、地表下沉等監(jiān)控量測(cè)工作。

6結(jié)語(yǔ)及建議

順層巖質(zhì)滑坡一旦發(fā)生，破壞性強(qiáng)、處治難度大、費(fèi)用高，且可能成為工程后期運(yùn)營(yíng)的隱患。建議隧道設(shè)計(jì)選線過(guò)程中，做好工程勘察工作，盡量繞避或避免隧道沿巖層走向長(zhǎng)距離布設(shè)于順層邊坡地段。隧道洞口及淺埋偏壓段是順層巖質(zhì)邊坡隧道防治重點(diǎn)地段，需采取預(yù)防性的工程措施進(jìn)行提前處治，處治應(yīng)徹底，抗滑工程應(yīng)具有足夠的安全系數(shù)和可靠性。

參考文獻(xiàn):

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作者:張孝偉 單位:重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院