某隧道洞门边坡滑坡原因分析及治理研究

某隧道洞门边坡滑坡原因分析及治理研究

郑俊

深圳市市政设计研究院有限公司   广东.深圳 518029

摘要：本文以深圳某市政快速路工程为背景，对沿线中一明挖隧道受暴雨影响洞门处边坡失稳滑塌以及洞门端墙变形进行原因分析，并根据现场条件给出相应的加固治理措施，为类似工程提供一定经验。

关键词：隧道洞门；水土流失；滑坡；变形；加固；治理

1、引言

随着我国高速公路、市政道路的快速发展，各城市之间及城市内部路网规划与建设正处于热潮阶段，道路边坡稳定性已成为影响公路交通完善、畅通的主要因素[1]。我国公路滑坡灾害十分严重，每年都造成了大量人员伤亡及巨大的经济损失。影响滑坡灾害的成因主要包括降雨、地震和人为的不当开发，其中又以降雨诱发滑坡灾害最为常见[2]。本文以深圳某市政公路隧道洞口滑坡为例，进行滑坡原因分析以及治理方案研究。

2、滑坡工程概况

深华路快速工程白石山隧道明挖段K2+380-K2+540段长160m，采用双孔矩形隧道断面，为双向6车道隧道。基坑采用放坡+土钉法施工，隧道起点采用端墙式洞门。隧洞覆土1.5m,洞身高度8.3m，洞门两侧端墙宽度约13.5m,0.7m厚。隧道洞门处土层主要为素填土、粘性土，隧道底部位于素填土中。

隧道主体工程刚完工并且通车不久，由于受到两次台风影响，经历连续大暴雨，隧道端墙与北侧路基边坡处出现水土流失，夹带约10m3泥沙冲刷到路面，并导致北侧端墙出现明显裂缝以及变形超限。详见图1、图2。

图1 洞门滑坡现场图

图2洞门端墙变形现场图

3、边坡失稳原因分析

3.1暴雨导致边坡土层参数降低

该地区经受两次台风及暴雨，且间隔时间不到3天，导致该隧道洞门前土质边坡因为雨水持续冲刷影响，边坡土体水位增高，土体达到饱和状态，土体有效抗剪强度c’及有效内摩擦角φ’减小，土体重度增加；另一方面在持续的降雨过程中，引起边坡背面水位比边坡迎空面水位高，出现从边坡内侧到坡面外侧方向的渗流作用，加剧了边坡的变形，最终导致边坡稳定性系数减小到临界值，引起洞门前路基边坡水土流失从而滑塌，继而大大减弱端墙约束，从而导致端墙产生过大变形。

3.2洞门端墙与边坡衔接处设计薄弱

隧道洞门采用端墙式洞门，由于两侧边坡高度较大，且坡度较大，故端墙也宽度也较大，约为13.5m。原设计隧道洞门前两侧路基边坡高约8.5m，采用1:1.5骨架护坡。由于此处边坡未采取加强设计，边坡范围土质基本为素填土，强度较差，台阶式洞门端墙底部直接嵌入边坡内仅为0.5~1m深度，基底未进行地基加固，未设置挡墙基础，且嵌固深度不够，当暴雨冲刷导致边坡滑塌，引起挡墙地基失稳，失去有效约束，挡墙在自重和背后水土压力作用下在隧道侧壁的根部位置产生超限裂缝和偏转变形。

3.3现场排水措施不完善

现场周边排水措施未完成，以至于未能形成闭合的排水路径，将隧道顶部及两侧边坡顶部的积水及时引入市政排水沟中，且端墙未采用泄水孔，导致暴雨过程中端墙背后水压大增。

4、治理措施

针对上述洞门出边坡滑塌及端墙变形原因，在设计及施工中采取了及时的加固整治措施，以避免破坏继续加大，并保证后续结构安全、正常使用。

4.1应急处理措施

隧道端墙边坡滑坡后，各参建方单位在现场考察之后，制定紧急处理方案。首先清理路面泥土，保障路面安全。其次在洞门端墙后进行土方卸载，以立即减少挡墙背后水土压力并采取临时截、排水措施以防再次出现降雨，以最快速度稳定边坡及洞门端墙变形。

4.2 加强洞门处边坡支护

原设计隧道洞门两侧边坡仅采用混凝土骨架护坡，经暴雨冲刷，水土流失导致滑塌。对洞门两侧约10m范围内路基边坡进行加固处理：其中北侧边坡滑塌土洞部分用C20素混凝土回填，中间埋设PVC注浆管，待回填后注浆密实。边坡坡率约为1：1.5，采用φ25、l=12m全长粘结锚杆+格钩梁加固，格钩梁间距为3m×3m。其中靠近洞门端墙格钩柱尺寸为0.8×0.6m，其余格构柱为0.5×0.6m，横梁为0.4×0.4m，格构柱嵌入地面以下1.2m。坡面采用喷混植生绿化；南侧边坡虽未滑塌，为了防患未然，根据其边坡参数采用相似加固方式进行处理。

图3 洞门边坡加固设计图

4.3挡墙后方增设重力挡墙

由于北侧端墙出现较大裂缝且变形较大，不适于继续变形，将洞门端墙后重新挖开并设置重力式挡墙支挡墙背土压力，以分担大部分端墙土压力；南侧端墙虽未变形，但是已经出现裂缝，为防止裂缝继续发展，提高安全系数，采取同样的加固处理方式。

重力式挡墙采用毛石混凝土，沿坡面横向分为4级台阶式变断面，最大断面墙底宽7m，墙顶宽2.5m,高度6.8m。挡墙背后采用砂性土回填，挡墙顶部设置0.5m厚粘性土及150mm硬化地面，端墙与挡墙间距0.5~1.8m，之间回填石粉渣。

图3 飞行区变形云图

4.4加强洞门周围排水系统

在隧道端墙后0.5m及7.5m处分别增设300×300截水沟及600×600天沟，并与两侧边坡坡顶天沟相连，最终排入市政管网。在端墙上增设φ110的排水孔将背后渗水排入相邻边坡坡面排水系统。隧道洞门周边截水沟、天沟、边坡坡顶坡脚截、排水沟与市政排水沟共同形成一个完整封闭的排水系统。

5、结束语

经过上述加固治理之后，现场监测显示边坡及端墙均未产生继续变形，说明针对此次降雨诱发的隧道洞口边坡失稳及端墙的变形的加固治理设计方案是合理可靠的，并在隧道洞口滑坡防治方面积累了一定经验。

参考文献

[1]刘红卫. 山区公路滑坡研究—以云南元（江）—磨（黑）高速公路为例 [D] 长安大学，2006.

[2] 林鸿州，彭建兵，于玉贞. 降雨特性对土质边坡失稳的影响[J] 岩石力学与工程学报 2009，28 (1)：199-204.

作者简介：

郑俊，男，1990年，工程师，主要从事地铁结构设计工作。