(西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院 四川 成都 610039)

在公路隧道施工中，洞口淺埋段的地質(zhì)條件往往很差，導(dǎo)致穩(wěn)定性不好，極易發(fā)生失穩(wěn)滑塌事故，尤其是在山區(qū)的土質(zhì)地段[1]。處治滑塌事故需要分析其成因，確定失穩(wěn)破壞的機(jī)制，從而找到對(duì)應(yīng)的處治措施，及時(shí)施作以防止二次坍塌[2]。

隧道洞口邊仰坡發(fā)生滑塌的原因一般有以下幾個(gè)方面：(1)實(shí)際施工場(chǎng)地地質(zhì)條件與原設(shè)計(jì)勘察結(jié)果不符；(2)洞口施工時(shí)處于雨季期間，雨水浸入土體增加了邊坡自重；(3)出洞口外的施工對(duì)邊坡擾動(dòng)過(guò)大，影響邊坡穩(wěn)定性。

本文通過(guò)結(jié)合某隧道洞口施工的實(shí)際情況，依據(jù)該滑塌事故處治過(guò)程，并結(jié)合隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)，深入分析了該隧道出洞口邊仰坡滑塌事故誘因，總結(jié)出對(duì)此類滑塌事故的處治措施，為隧道安全施工提出一定的經(jīng)驗(yàn)價(jià)值。

一、隧址區(qū)概況

某一級(jí)公路一期一標(biāo)段連家山隧道左線起止里程為ZK9+705～ZK10+100、右線起止里程為K9+709～K10+075，左線長(zhǎng)395m，右線長(zhǎng)366m，平面線型為直線，左線Ⅴ級(jí)圍巖395m，Ⅳ級(jí)圍巖0m，右線Ⅴ級(jí)圍巖366m，Ⅳ級(jí)圍巖0m。

隧址區(qū)地貌上屬于深切丘陵低山地貌單元，位于萬(wàn)年椏背斜東翼，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角7°，巖層傾向與線路大角度相交，為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層產(chǎn)出。隧道出口位于一斜坡陡坎坡腳，地勢(shì)平緩，線路走向281°，陡坎坡向337°，坡度約70～80°，坎高18m左右，基巖裸露地表，巖性上部為粉砂巖，下部為砂質(zhì)泥巖，坎腳平緩，坡度為10～15°，被殘破粉質(zhì)粘土層覆蓋，地表為旱地。

表層堆積體主要由大塊石、松散碎石質(zhì)土組成，有明顯架空現(xiàn)象，底部邊界軟化嚴(yán)重；粉質(zhì)粘土遇水強(qiáng)度下降；風(fēng)化層風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎，穩(wěn)定性差。

二、滑塌原因分析

2018年7月17日，連家山隧道右線因未提前在洞外施作管棚，導(dǎo)致發(fā)生冒頂事故。施工單位將洞外坍塌土體清除后對(duì)仰坡進(jìn)行噴漿硬化。清淤過(guò)程對(duì)邊坡土體進(jìn)行過(guò)度開(kāi)挖，嚴(yán)重破壞了坡腳土體穩(wěn)定性。2018年8月10日，隧道左線出洞洞口仰坡在連續(xù)多日降雨后發(fā)生崩塌破壞，經(jīng)測(cè)量人員測(cè)算破壞土體方量達(dá)2000m3。從地表沉降的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)看，發(fā)生滑塌前，地表土并未出現(xiàn)較大沉降趨勢(shì)，處于正常波動(dòng)范圍。因此，考慮為左線洞內(nèi)掌子面爆破開(kāi)挖擾動(dòng)了洞外仰坡圍巖土體。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)調(diào)查，發(fā)生了多種形式的邊坡破壞，包括局部塌陷破壞、表層剝落堆積破壞、崩潰破壞和圍巖滑動(dòng)破壞。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多方調(diào)查分析，發(fā)生滑塌事故主要原因有如下幾點(diǎn)：

(1)邊坡山體巖層風(fēng)化嚴(yán)重，組成物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，泥質(zhì)含量高，土體自身力學(xué)性能差，土體抗剪強(qiáng)度低，遇水極易軟化。山體自然邊坡坡度>45°，邊坡巖體在具備臨空條件下的自穩(wěn)能力差；(2)地下水、地表水豐富，未采取有效的截、排水措施。當(dāng)水滲入破碎巖層后，增大了上部巖土的下滑力，降低其抗剪強(qiáng)度。由于邊坡坡腳土體結(jié)構(gòu)破碎松散，影響了坡體的穩(wěn)定性，坡面形成的拉張裂隙又加劇了地下水的下滲。期間又有連續(xù)強(qiáng)降雨，暴雨時(shí)整個(gè)坡體呈飽和狀態(tài)；(3)坡體內(nèi)部隧道的爆破開(kāi)挖形成臨空面，破壞坡體的自然平衡條件，在自重力作用下，使上部強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力松馳，從而引發(fā)坡體失穩(wěn)滑塌。

三、滑塌土體處治措施

針對(duì)連家山隧道出洞洞口段邊坡滑塌破壞形式，綜合考慮邊坡地質(zhì)條件和施工工期因素，采取以下措施進(jìn)行治理。

(1)對(duì)滑塌處的危石及時(shí)進(jìn)行清理，清理土體時(shí)注意保護(hù)滑塌土體上方的邊坡穩(wěn)定。在邊坡上方設(shè)置截水溝，防止降雨后地表水浸入破壞的土體中；(2)清除危巖后對(duì)仰坡進(jìn)行回填夯實(shí)，并設(shè)置為多級(jí)臺(tái)階，坡度及高度適中；(3)對(duì)仰坡施作注漿錨桿。錨桿施作自上而下，嚴(yán)格控制孔位和孔深，保證注漿壓力，做好注漿記錄。打入錨桿后再進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，使錨桿與土體、錨桿與錨桿連成整體；(4)根據(jù)隧道施工相關(guān)規(guī)范指導(dǎo)，采取“早進(jìn)洞、晚出洞”原則，將左線暗洞向外延長(zhǎng)十五米。(5)在仰坡上設(shè)置新的沉降觀測(cè)點(diǎn)，在洞內(nèi)設(shè)置監(jiān)控量測(cè)觀測(cè)點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行拱頂下沉和周邊收斂變形觀測(cè)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行量測(cè)，繪制時(shí)態(tài)曲線，及時(shí)分析反饋。

四、預(yù)支護(hù)施工展望

連家山隧道施工中并未采取預(yù)支護(hù)措施，這也是間接產(chǎn)生滑塌事故的影響因素之一。隧道超前支護(hù)的方式主要有超前導(dǎo)管、管棚等。超前小導(dǎo)管是穩(wěn)定開(kāi)挖面的一種非常有效的輔助施工方法。在軟弱及破碎巖層施工中，超前小導(dǎo)管對(duì)松散巖層起到加固作用，注漿后增強(qiáng)了松散、軟弱圍巖的穩(wěn)定性，有利于完成開(kāi)挖后與完成初期支護(hù)時(shí)間內(nèi)圍巖的穩(wěn)定，不至于圍巖失穩(wěn)破壞直至坍塌。管棚超前支護(hù)法是近年發(fā)展起來(lái)的一種在軟弱圍巖中進(jìn)行隧道掘進(jìn)的新技術(shù)。管棚作為隧道施工的一種輔助方法，在軟巖隧道施工中穿越破碎帶、松散帶、軟弱地層，涌水、涌砂層發(fā)揮了重要作用[3]。由于預(yù)埋超前管棚做頂板及側(cè)壁支撐。為后續(xù)的隧道開(kāi)挖奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，且施工快、安全性高、工期短，被認(rèn)為是隧道施工中解決冒頂?shù)淖钣行ё詈侠淼氖┕し椒ā?/p>

五、結(jié)語(yǔ)

隧道洞口段邊坡土體往往具有風(fēng)化嚴(yán)重、軟弱破碎等特點(diǎn)，在洞外邊坡開(kāi)挖和洞內(nèi)爆破開(kāi)挖等人為擾動(dòng)因素下，形成具有潛在滑動(dòng)趨勢(shì)的結(jié)構(gòu)，非常容易產(chǎn)生失穩(wěn)滑塌等地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致工期延后甚至損害人身財(cái)產(chǎn)安全。處于隧道洞口段施工期間，應(yīng)對(duì)邊仰坡的土體巖層地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析，確定出洞施工方案，及時(shí)施作超前支護(hù)。發(fā)生邊坡滑塌失穩(wěn)事故后，及時(shí)組織各單位人員，處理危巖和破碎土體，打入注漿錨桿并掛網(wǎng)噴漿，必要時(shí)對(duì)仰坡進(jìn)行回填壓實(shí)，對(duì)洞內(nèi)及地表進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，實(shí)時(shí)掌握沉降變形數(shù)據(jù)，指導(dǎo)開(kāi)挖施工。

本次連家山隧道邊坡滑塌事故處治過(guò)程表明，本文所述對(duì)邊坡土體整治措施達(dá)到預(yù)期效果，其后并未再次發(fā)生此類事故。通過(guò)后期監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋，邊坡及洞內(nèi)均處于穩(wěn)定狀態(tài)。該公路隧道滑塌處治措施為相似地質(zhì)情況的隧道洞口段施工提供了施工經(jīng)驗(yàn)和參考。