隧道平交滑坡的工程处治

52监测小编 · 发表于 2022-2-16 16:53

隧道作为路线重要的结构物穿越滑坡体时，随着隧道的走向与滑坡滑动方向的不同，隧道既有类似于桥梁以“点”状与滑坡接触的形式，也有类似于路基以“线”状与滑坡接触的形式。

根据隧道走向与滑坡滑动方向的相互关系，可分为隧道正交、平交或斜交三种形式穿越滑坡。

正交形式为隧道走向与滑坡滑动方向垂直，平交方式为隧道走向与滑坡滑动方向平行，见图1，而斜交方式则介于正交与平交的两者之间。

图1 隧道与滑坡正交、平交示意图

隧道走向与滑坡滑动方向平行以平交的方式穿越滑坡时，隧道以“点”状的形式与滑带（面）接触，隧道类似于抗滑桩承受滑坡的下滑力。隧道受到剪切力的作用而出现环向挤压，衬砌出现剪切作用形成的“X”形结构面或压张裂缝，洞身在隧道与滑带（面）接触的位置发生明显的错台和较大的水平位移，甚至发生大量地下水的渗流现象。
隧道平交滑坡进洞时，隧道承受滑坡的环向挤压，隧道的开挖可能会破坏滑体的原有平衡，造成隧道口开挖时发生滑坍，隧道进洞困难，甚至由于隧道施工造成滑坡复活。因此，为减小隧道开挖对滑坡的稳定性影响，应尽量减少洞口隧道仰坡的开挖高度，力争实行“零开挖”进洞。滑坡治理方案常采取支挡工程用以减小或截断滑坡的下滑力对隧道的挤压，有时会辅以提高隧道自身的抗变形能力的隧道围岩注浆和加强隧道衬砌。
案例：
高速公路左线以桥隧衔接的方式平交通过某体积约3万方的滑坡，滑体平均厚度约7.5m。滑区位于自然坡度约40~50°的高山峡谷地段，滑体由碎石含量约50~55%的老滑坡堆积体构成，坡面上多有张拉变形陡坎分布。高速公路距下部的国道高差约24m。

图2 滑坡体全貌

图3 滑坡区堆积体形态

图4 滑坡前缘的国道

依据分析计算，该滑坡整体稳定性较好，但由于下部国道开挖后形成了新的临空面，故滑坡存在从国道路面标高部位的内侧坡脚产生新的滑动可能，经核查，依附于该部位的滑坡处于欠稳定状态。在满足高速公路安全系数的情况下，滑坡下滑力约为610KN/m。
由于对滑坡体进行卸载不利于后部山体的稳定，也不利于下部国道的内侧，故最终采用支挡加固为主的方案进行处治。即在左线隧道洞口两侧分别设置3~4根长30m的抗滑桩，在大桥桥台下部设置3根抗滑桩，分别对隧道和桥梁进行保护。同时，在隧道上部边坡上设置锚索和锚杆进行加固，从而与抗滑桩一起有效确保大桥桥台、隧道仰拱和隔断隧道上部滑坡对隧道的挤压。并兼顾隧道上部滑坡所在的边坡的稳定。

图5 采用和建议的工程地质断面图

图6 工程布置正面图

图7 隧道洞口工后图

需要说明的是，抗滑桩前部的剩余滑体的稳定性不能满足下部国道公路的安全性要求，尤其是对下部的高速公路大桥桥墩存在一定的安全隐患，故宜在国道路堑边坡部位依据抗滑桩前的剩余滑坡体下滑力核算后，可设置多排锚杆工程进行加固，从而有效确保滑坡的局部稳定性。
后记：该方案的优点是有效的对平交穿越滑坡的隧道和与衔接的桥梁桥台结构物进行了保护，抗滑桩与锚固工程结构分工明确，是一个比较成功的工程处治案例。
缺点是抗滑桩截面偏大和下排抗滑桩偏长，以及隧道上部的锚固工程规模偏大，工程的经济性欠佳。且对滑坡前缘国道内侧边坡没有进行加固，滑坡的稳定性可能会对大桥的桥墩或国道存在一定的安全隐患，故笔者核算后建议宜适当增设多排12m的锚杆框架进行加固为佳，以确保大桥与国道的安全。

作者：成永刚博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家

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