胡哲釧， 張志強

(西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室， 四川成都 610031)

復雜山區(qū)隧道洞口段邊坡最易受到自然災害影響，也是最易發(fā)生滑坡等事故的位置。隧道洞口地形復雜，邊仰坡陡峭，大量洞口洞頂存在危巖落石。

王晉雄[1]介紹了穩(wěn)定邊仰坡的錨噴加固方法和洞口段的施工經(jīng)驗；朱合華等[2]采用強度折減法分析了隧道在施工過程中邊坡的穩(wěn)定情況；侯俊敏[3]采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡對山嶺隧道洞口段圍巖變形進行預測，總結了山嶺隧道洞口段圍巖變形控制技術；王永進[4]利用剛體極限平衡法計算邊坡的安全系數(shù)隨土力學參數(shù)的變化情況，研究穩(wěn)定隧道洞口長大邊坡的加固方案；劉陸毅[5]介紹了常用的邊坡防護技術，對不同地質災害和防護要求提出了相應建議。本文結合艱險山區(qū)洞口特點，給出了幾種典型的坡面防護措施。

1 艱險山區(qū)高陡坡面失穩(wěn)破壞及工程影響

雖然隧道洞口條件差異性大，但大部分風險較為類同，主要以洞口失穩(wěn)、危巖落石以及其他不良地質影響為主，主要有幾類。

1.1 坡面失穩(wěn)

艱險山區(qū)坡面失穩(wěn)風險較普通地區(qū)更為突出且難以處理。坡面失穩(wěn)將可能引起滑坡復活或坡面出現(xiàn)整體穩(wěn)定性問題等連鎖反應，可能導致基礎不均勻沉降、結構開裂破壞、坍塌物掩埋洞口等。

1.2 危巖落石

危巖落石是洞口最大的風險之一，艱險山區(qū)的危巖落石存在發(fā)育區(qū)域廣，偏移范圍大，清除或防護難度大的特點?？赡茉斐啥纯诙位蛳噜徑Y構破壞(圖1)。

圖1 滑坡平面圖和三維實體效果圖

1.3 強降雨引發(fā)的山洪、泥石流

艱險山區(qū)一般地質災害多發(fā)，即使臨近區(qū)域發(fā)育的不良地質對洞口也有非常大影響。

2 坡面防護措施

2.1 高陡仰坡防護

一般艱險山區(qū)洞口，洞頂仰坡高陡，高達上百米，防護面積大。分析不良地質形成原因、風險，建立“分區(qū)、分類、分級”綜合防護設計理念。

(1)分區(qū)：根據(jù)仰坡范圍內不良地質對洞口的影響程度，分成不同的防護區(qū)域。

(2)分類：對仰坡范圍內存在的不良地質進行分類，并對其可能產生的地質災害進行判別。

(3)分級：結合仰坡不良地質分區(qū)分類及嚴重程度分級，分級采取針對性防護措施。

如圖2所示的茂縣隧道出口，自然邊坡30°～50°。I區(qū)以危石為主，采用清除、嵌補、支頂措施并設置被動網(wǎng)防護；II區(qū)存在坡面溜坍，采用錨網(wǎng)噴防護；III區(qū)為緩坡段，表層為松散堆積土，采用“錨網(wǎng)噴支護+預加固樁”。

圖2 茂縣隧道出口仰坡分區(qū)分級處理

2.2 危巖落石防護

艱險山區(qū)洞口另一重大風險就是危巖落石。明(棚)洞結構對危巖落石的防護能力有限，地形高差大，部分地段落石沖擊力可能超過明(棚)的設計防護能力時，采取主動措施控制下墜落石的體積和沖擊能減少明(棚)洞的防護負擔(圖3～圖5)。

圖3 消能攔擋設計

圖4 多層攔擋系統(tǒng)

圖5 落石分導示意

2.2.1 主動防護措施

對坡面存在危巖落石的情況，在可行的情況下，首先應考慮對危巖落石采取清除、嵌補、支頂、直接加固、設置主動防護網(wǎng)等措施。

2.2.2 被動防護措施

被動防護措施主要包括攔石墻、被動防護網(wǎng)、落石槽、設置明(棚)結構進行防護等。

2.2.3 綜合防護體系

對艱險山區(qū)隧道洞口，結合落石軌跡模擬分析，構建“關鍵點分導、消能、攔擋等多層分功能”的綜合防護體系。

3 不穩(wěn)定坡面的加固措施

不穩(wěn)定坡面安全風險極大，對大型不穩(wěn)定坡面線路需進行繞避；小規(guī)模的在繞避代價過大時，應盡量與主軸小角度相交，并采用工程措施進行處理。按不良地質的特點主要分幾種處理類型(圖6)。

圖6 茂縣隧道出口不穩(wěn)定坡面加固

3.1 直接加固防護型

當隧道洞口位于不良地質體，且基巖面較淺時，可采用先對不穩(wěn)定體進行加固后再開挖并施工洞口結構，如茂縣隧道出口處，因巖層經(jīng)風化、暴雨作用，逐漸剝落垮塌，垮塌巖體堆積于右線下方，形成巖堆體，坡面松散物質在雨季易形成坡面碎屑流，淺表層溜坍，沖刷邊坡，掩埋坡腳，因此采用直接對不穩(wěn)定體進行加固的方式進行處理：

(1)預加固樁錨固：為保證坡面整體穩(wěn)定，結合隧道洞身情況采用預加固樁加固不良地質體。

(2)地表加固：對開挖影響范圍采用地表注漿加固不良地質體，防止隧道開挖時發(fā)生塌方。

(3)坡面防護：對隧頂坡面局部存在的可能溜坍的不良地質體，采用錨網(wǎng)噴防護。

(4)洞口接長明洞：洞口接長明洞結構避免局部溜坍影響線路，為防止結構不均勻沉降，對隧底采用換填或者注漿等手段加固處理。

3.2 清方減載+加固防護型

隧道在不良地質體中部穿越，結構長段位于松散體內，不良地質體基巖面較深，這時可采用“清方減載+加固防護型”的處理方式，如圖7、圖8所示成蘭鐵路新民隧道出口，線路從巖堆體中穿越，巖堆呈扇形，局部深度達70 m以上，巖堆體為崩坡積碎石土及塊石土為主，主要處理措施：

圖7 洞口坡面處理方案示意

圖8 洞口淺埋段松散體固結

(1)上部減載及加固:對隧道上方不良地質體進行清方減載，減少滑坡、巖堆后緣荷載，降低隧道洞頂覆土松散荷載。并對減載后的坡面采取防護措施以防止沖刷溜坍。

(2)中部固結及擋護:對松散的坡面進行注漿固結，同時采用預加固樁加固、土釘墻等加強坡面防護；必要時隧底采用樁筏結構或注漿加固處理。

(3)坡腳錨固:可采用圓弧法等分析不良地質體滑移面，在不良地質體坡腳采用預加固樁、高壓旋噴樁等加固處理，錨固坡腳以保證不良地質體整體穩(wěn)定。

(4)洞口松散體固結:為保證進洞安全和洞口淺埋段穩(wěn)定性，對洞口淺埋段松散體進行鋼花管注漿固結，見圖7。

4 結論

本文針對艱險山區(qū)隧道洞口邊坡巖體破碎極易失穩(wěn)落石等特性，總結提出了邊坡坡面防護措施以及不穩(wěn)定邊坡加固措施，總結：

(1)高陡仰坡按“分區(qū)、分類、分級”的綜合防護設計理念，對坡面不同影響程度、不同類別、不同嚴重程度的不良地質采取針對性防護措施。

(2)危巖落石防護采取主動防護措施和被動防護措施相結合的措施，并建立圍巖落石監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控危巖落石發(fā)展。

(3)不穩(wěn)定坡面盡可能采取繞避，無法繞避時按不良地質的特點不同采取直接加固防護和清方減載+加固防護兩大類方法進行坡面處理。