某隧道进口段滑坡支挡防护方案研究

陈 海 刘 欢 胡兴尧 刘 品

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550081)

贵州省地理位置特殊，地形复杂，在公路修建过程中难免诱发滑坡等地质灾害，给施工带来麻烦并严重影响周边人们的出行活动[1-2]，且在雨水的诱发下，滑坡的规模还会更大更严重[3]。为根治滑坡隐患，需结合定性分析进行定量计算并采取治理措施[4]。通常治理滑坡的方法包括设置截水沟，增设挡土墙，加设锚杆锚索，挂网喷射混凝土及设置抗滑桩等，以加强滑坡的整体稳定性[5-6]。同时，也可以采用2种或2种治理方案联合使用，廖俊等[7]曾经研究格构锚索与排桩联合使用的治理方案，并用于实际工程。本文结合小朋坡隧道进口段滑坡的实际情况，通过理论分析，对该滑坡段治理方案进行探讨。

1 工程概况

本滑坡治理工程位于杭瑞高速公路贵州境内遵义至毕节段第19合同段小朋坡隧道进口段(YK1721+770-YK1721+950)。

小朋坡隧道为分幅隧道，左幅起讫桩号ZK1721+815-ZK1722+890，全长1 075 m，最大埋深90 m，进口设计高程1 662.57 m，出口设计高程1 682.61 m；右幅起讫桩号YK1721+810-YK1722+870，全长1 060 m，最大埋深80 m，进口设计高程1 662.57 m，出口设计高程1 682.61 m，滑坡平面位置见图1。

图1 滑坡平面位置图

2 滑坡特征

1) 隧道洞口滑坡区位于大方县凤山乡东南方向约4 km处，属长江流域乌江水系，滑坡体右侧冲沟内有流水，雨季大气降水形成地表径流，流量不大，区内水文地质条件简单。场区属中亚热带季风湿润气候，灾害性天气有凝冻、冰雹、倒春寒、伏旱等。年平均降雨量1 150.4 mm，年内分配不均，多集中于4-9月份；最大日降雨量149.4 mm。

2) 隧道位于黔北台隆遵义断拱毕节北东向构造变形区，路线与苗寨向斜走向大角度相交，进口位于向斜南东翼，出口位于北西翼。苗寨向斜位于百纳以西4 km，倾角10°～30°，轴向北段近南北向，南段30°，长度26 km。隧道进口段综合产状280°∠13°，出口段综合产状95°∠25°。根据GB18306-2015 《中国地震动参数区划图》及JTG B02-2013 《公路工程抗震规范》[8]，场区地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震动峰值加速度值为0.05g，场区地震基本烈度为6度。

3) 该滑坡后缘距开挖断面YK1721+830处106 m，滑坡的最大宽度有145 m，裂缝基本闭合，滑坡后缘的张拉裂缝宽约20 cm，局部位置有30 cm的错台，根据现场的调查和前期的地勘资料判断，该滑坡属于牵引式的覆盖层滑坡，主滑方向沿隧道纵向从隧道仰坡顶自上而下滑动，牵引左右两侧的坡体，产生拉伸裂缝，滑面位于土石分界线，滑体平均厚度约为11 m，滑坡体积约18万m3，属中型滑坡。

4) 滑坡段主要地层岩性为：①黏土，呈黄褐色，可塑，厚0～17 m；①1碎石土，呈黄色，碎石成分为砂岩，粒径40～80 mm，含量大于50%，稍密、稍湿；②基岩，隧道区出露地层为三叠系下统夜郎组第一段粉砂质泥岩、二叠系上统长兴大隆组灰岩、二叠系上统龙潭组煤系地层泥质粉砂岩、炭质泥岩及煤。

3 滑坡稳定性分析

结合小朋坡隧道的前期勘察资料和现场调绘情况综合分析，该滑坡为覆盖层滑坡，滑面位于土石分界线上，主滑方向沿隧道纵向从隧道仰坡至上而下滑动，牵引左右两侧的坡体，产生拉伸裂缝。选取隧道右侧纵断面作为参数反算典型断面，由于该滑坡正处于等速滑动阶段，取安全系数为0.97进行反算；左幅边坡采用清方方案，但考虑到路堑开挖后形成临空面，将产生新的潜在滑面。根据反算结果，并参考地质资料，推荐滑面及潜在滑面的物理参数见表1。考虑到路堑开挖后左右两侧坡体存在横向滑移的趋势，右侧边坡的岩土体与纵向反算断面岩土体相近。

表1 滑面及潜在滑面物理参数

选取典型断面YK1721+860见图2。取安全系数K=1.3，按上述滑动面的力学参数，计算得选取该断面路基右侧拟设抗滑桩位置的剩余下滑推力为1 001 kN/m；同理计算得路基左侧位置断面ZK1721+880剩余下滑推力为385 kN/m。断面YK1721+860及ZK1721+880断面的剩余下滑力变化趋势见图3。

图2 YK1721+860横断面(单位：m)

图3 YK1721+860，ZK1721+880断面块体下滑力曲线图

结果表明，断面所处地段处于欠稳定状态，需要进一步进行治理。

4 治理方案研究

根据滑坡的重要性及特点，结合现场踏勘地质调汇及地质钻探资料，对滑坡提出不同的治理方案，并进行比选。

4.1 抗滑桩+挡墙+清方方案(方案一)

4.1.1路基部分主要治理措施

1) 右侧边坡YK1721+770-YK1721+822段设置6 m高上挡墙，挡墙上部留10 m平台后按1∶1.5放坡。

2) 在YK1721+822-YK1721+872段设置抗滑桩，共9根，桩编号为A1～A9，桩间和桩前采用墙包桩，抗滑桩中心距路中线17.15 m，桩长18 m,桩间距6 m，截面尺寸2 m×3 m,与隧道部分的抗滑桩相接。抗滑桩顶以上留10 m平台后按坡比1∶1.5放缓边坡。

3) 左侧边坡ZK1721+790-YK1721+885设置6 m高挡墙，在挡墙后先设置2 m的平台后再进行放坡，第二级边坡坡比为1∶1.5，留10 m平台后，最后一级边坡按1∶2.5进行放缓。

4) 在边坡外侧5 m左右处设置截水沟，将边坡外的地表水引至滑坡体外。各级边坡按照坡比放坡后及时对坡面进行喷播植草防护。

4.1.2隧道部分主要治理措施

1) 综合考虑清方方案及保证隧道洞口线形满足规范要求，将原设计隧道洞口桩号向大里程方向后移5 m，即左幅隧道洞口桩号由原设计ZK1721+880调整为ZK1721+885，右幅隧道洞口桩号由YK1721+867调整为YK1721+872。

2) 调整隧道暗洞桩号，左幅隧道设置10 m明洞，暗洞桩号由原设计ZK1721+890调整为ZK1721+895，右幅隧道设置15 m明洞，暗洞桩号由原设计YK1721+877调整为YK1721+887。

3) 隧道边仰坡采取清方方案，滑体清除后采用喷播草籽植草防护。

4) 隧道洞口左侧设置4根抗滑桩，编号为B1～B4，桩号为ZK1721+889-ZK1721+904，桩间距5 m，截面尺寸2 m×3m，桩长16 m；隧道明洞的右侧设置4根抗滑桩，桩编号为A10～A13，桩号为YK1721+876-YK1721+891，截面尺寸2 m×3 m，桩长18 m，桩间距5 m(中对中)，与洞外路基部分抗滑桩相接。

5) 隧道洞口左右两侧边坡顺接路基部分的边坡，左侧洞口抗滑桩以上边坡坡比为1∶2.5，右侧洞口抗滑桩以上边坡坡比为1∶1.5，放缓边坡后采用喷播草籽植草防护。

6) 隧道仰坡采用1∶1.25坡率由上向下逐级清方放缓仰坡，清方放缓后的仰坡采用喷播草籽植草防护。

7) 在洞口边仰坡刷坡线以外5 m处设置截水沟，洞口截水沟与路基截水沟衔接，将边仰坡以外的地表水截流并引至滑坡体外，设计平面见图4。

图4 设计平面图

4.1.3抗滑桩及挡墙参数

选取右侧典型断面YK1721+860计算抗滑桩参数，要求抗滑桩嵌入中风化地层不少于5 m，采用K法进行计算，剩余下滑力按1 001 kN/m计算，计算结果见表2。

表2 抗滑桩计算结果

纵筋采用直径为32 mm的HRB500钢筋(横截面面积为804.2 mm2)，计算得出面侧配筋n1≥12 588/804.2≥15.65，取16根；背侧纵筋n2≥43 391/804.2≥53.96，取54根，结合工程经验，桩的有效嵌固深度为桩长的1/3～1/2较合适，上述桩长满足要求。

本次采用抗滑挡墙墙高6 m，墙身及基础采用C15片石混凝土，片石含量小于20%，片石强度不低于MU30；截水沟规模为0.3 m×0.3 m。

4.2 抗滑挡墙+清方方案(方案二)

路基左、右侧采取设置抗滑挡墙与清方相结合的方案，根据方案一反算的参数，选取YK1721+860右侧断面进行计算，计算得清方后设置挡墙处的滑坡推力为310 kN/m；ZK1721+880路基左侧的滑坡推力为285 kN/m ，具体方案简要布置如下。

1) 隧道部分同方案一。

2) 右侧抗滑挡墙高6 m，宽4.5 m，在抗滑挡墙后施作5 m的平台后再按1∶3放缓边坡。

3) 左侧抗滑挡墙高6 m，宽4.5 m，在抗滑挡墙后施作5 m的平台后再按1∶2放缓边坡。清方典型断面见图5。

4) 路基放缓边坡后采取灌木护坡。边坡外无环形截水沟。

5) 该方案施工顺序为，先自上而下放缓边坡，待明洞与暗洞之间的抗滑桩施工完成后再进行隧道施工。

图5 ZK1721+880左侧典型横断面(单位：m)

4.3 方案比选

根据上述分析，方案一抗滑桩设置处剩余下滑力较方案二挡墙处下滑力大，结合地层条件，由于场区出露有粉砂质泥岩、炭质泥岩及煤等地层，土质比较软弱，在雨水的浸泡下存在一定的流动性。

方案一，在主要滑动位置处设置了抗滑桩，并且采用墙包桩的形式，避免了桩与桩之间存在支挡薄弱带，包裹了两桩之间的土地，有效防止土体在水的作用下的潜蚀，消除了对路基造成的威胁，并且该抗滑桩方案能够有效减少开挖量，节省土地资源，安全性更高。但是此方案对于施工工艺要求较高，造价较高。

方案二，全段落采用抗滑挡墙，由于该工程岩性特点，可能会在地下水的作用下发生潜蚀，因此存在“不耐久”的隐患，该方案在抗滑挡墙基础施工时容易产生新的滑裂面，存在着安全隐患，所以对于施工工艺要求较高，且开挖土石方量大，浪费土地。

经分析对比，考虑滑坡治理的“永久性”原则，保证路基的稳定性，并且有效减少土体的开挖，滑坡主要采取方案一，即清方和抗滑桩支挡加挡墙相结合的综合治理方案，并且增设排水设施和进行坡面防护。

5 结语

1) 滑坡是公路建设过程中的灾害之一，及时有效地对潜在滑坡处理对于保证施工安全及减少财产损失极其关键。在公路建设施工过程中应该采取动态监控，及时发现潜在危害并及时处理。

2) 通过对小朋坡隧道进口段滑坡进行分析，发现该段为覆盖层滑坡，滑面位于土石分界线上，主滑方向沿隧道纵向从隧道仰坡自上而下滑动，牵引左右两侧的坡体，产生拉伸裂缝，需要及时处理。

3) 在滑坡治理方案的设计过程中，需要结合滑坡地层的特点，考虑治理过后的“耐久性”，在方案合理的同时，还需考虑节约土地资源。结合该工程的特点，主要采取清方和抗滑桩支挡相结合的综合治理方案，并且在适当位置设置截水沟。

[1] 康杰.边坡滑坡工程治理的地质勘查与防治措施[J].地球，2015(10):154．

[2] 肖波.边坡滑坡工程治理的地质勘查与防治措施[J].广东科技，2014(10):161-162．

[3] 吴辉.贵州山区高速公路边坡滑坡病害分析及治理[J].水土保持研究,2007,14(5):221-224．

[4] 公路路基设计规范：JTG D30-2015[S].北京：人民交通出版社，2015．

[5] 何良.某滑坡的稳定性分析与防治对策研究[J]．低碳世界，2015(25):129-130．

[6] 董必昌，舒陶浪，安新强，等.边坡抗滑桩优化设计[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2010，34(6)：1138-1140，1145.

[7] 廖俊,秦龙.多排抗滑桩与锚索框架梁在滑坡治理中的联合应用研究[J].交通科技,2015(4):57-59．

[8] 公路工程抗震规范：JTG B02-2013[S].北京:人民交通出版社,2014．