馮衛(wèi)星

摘要 文章以重慶某高速施工圖設(shè)計某工點為例，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查和分析驗算，通過選取3組斷面分析驗證了滑坡的主滑方向和穩(wěn)定性情況。目前，滑坡治理主要有兩個方向，滑坡抗滑樁處治和隧道加固處治。該項目主要采用了抗滑樁處治的措施，通過分析滑坡和隧道在斜交情況下的相互作用機理和隧道的破壞誘因等情況，合理確定了抗滑樁的布設(shè)方案和滑體的治理措施。

關(guān)鍵詞 滑坡；主滑方向；抗滑樁；隧道；斜交；作用機理

中圖分類號 U451文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0088-03

0 引言

滑坡支擋加固工程布置，若沒有特殊情況，一般要求嚴(yán)格貫徹工程的受力方向與滑坡主滑方向平行的理念，以有效發(fā)揮支擋加固工程的最大功效，或防止工程出現(xiàn)抗扭能力而導(dǎo)致工程失敗。因此，抗滑樁處治滑坡病害時，一般情況下應(yīng)嚴(yán)格貫徹抗滑樁的長邊與滑坡主滑方向平行，以有效發(fā)揮抗滑樁的抗彎特性和防止樁體抗扭不足等出現(xiàn)的病害。

1 工程概況

重慶市某項目路線以隧道的形式通過滑坡前緣，滑坡體失穩(wěn)后會威脅前緣隧道出口以及隧道前大橋的施工及運營安全。該滑坡體主要成分為崩坡積碎石土，厚度約3.6～24 m，平面呈長條形，左側(cè)以基巖出露為界，右側(cè)以沖溝地形為界；崩坡積體前緣位于坡角土層的較薄地帶，后緣邊界位于基巖出露處，縱向長約630 m、橫向?qū)捈s220 m、平均厚度約10 m；面積約13.86×104 m2，體積約138.6×104 m3，前緣高程約487.1 m、后緣高程約626.0 m，相對高差約138.9 m，潛在主滑方向為201 °。

2 巖土體物理學(xué)性質(zhì)及巖土參數(shù)

結(jié)合室內(nèi)巖土試驗力學(xué)性質(zhì)結(jié)果及周邊的鄰近項目工點試驗成果，并結(jié)合該項目鄰近已完工運營項目的經(jīng)驗，綜合得出該工點基巖土層物理力學(xué)指標(biāo)及設(shè)計參數(shù)見表1和表2所示。

3 滑坡傳遞系數(shù)法穩(wěn)定性計算

該滑坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定，未見明顯開裂變形跡象，但在極端天氣、施工振動等因素影響下易失穩(wěn)發(fā)生滑塌，對隧道出口、大橋施工、運營產(chǎn)生嚴(yán)重安全隱患。項目選取該工點三處典型斷面進(jìn)行分析計算，崩坡積體潛在滑面位于巖土界面處，近似呈折線形。采用基于極限平衡理論的傳遞系數(shù)法對該斜坡體的穩(wěn)定性進(jìn)行計算，對3組斷面分別進(jìn)行穩(wěn)定系數(shù)、安全系數(shù)、剩余下滑力的模型計算，計算公式如下：

Ti=KsWisinαi?Wicosαitanφi?ciLi+ΨiTi?1 （1）

Ψi=cos（αi?1?αi）?sin（αi?1?αi）tanφi （2）

式中，Ti、Ti?1——第i和第i?1滑塊的剩余下滑力，其作用力方向與相應(yīng)滑塊底邊平行。

荷載組合與計算工況：

（1）荷載組合：

坡體自重：天然狀態(tài)下按天然重度計算，飽和狀態(tài)下按飽和重度計算。

地面荷載：一般變形區(qū)域大多為原始斜坡，不作考慮。

（2）計算工況：

非正常工況Ⅰ：處于極端暴雨狀態(tài)下的工況。

按照最不利情況綜合確定可能的剪出口位置，未考慮局部小型溜滑。穩(wěn)定性計算簡圖暫只示意BP06-1—BP06-1′剖面，見圖1所示。

該次勘察選擇BP06-1—BP06-1′、BP06-2—BP06-2′、BP06-3—BP06-3′剖面，對其現(xiàn)狀的穩(wěn)定性進(jìn)行驗算，計算可能存在的滑動面，穩(wěn)定性計算結(jié)果見表3所示。

崩坡積體在非正常工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.086～1.106，處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)。

4 滑坡體和隧道的相互作用機理

（1）作用角度。通過現(xiàn)場調(diào)查和參考國內(nèi)外類似項目經(jīng)驗來看，隧道和滑坡體的交角和相對位置關(guān)系對滑坡的穩(wěn)定性以及隧道本身的作用力都會有不同的影響結(jié)果：①隧道的軸線方向與滑坡體的滑動方向，如果垂直或者交角較大時易產(chǎn)生滑坡，并對隧道的側(cè)壁產(chǎn)生的作用力較大，從而影響隧道開挖時危巖的破壞。②隧道的軸線方向與滑坡體的滑動方向，如果小角度相交時，在隧道在施工時，隧道洞口易產(chǎn)生崩塌或者局部坍塌的情況，但是多數(shù)項目不會產(chǎn)生較大的滑坡。此外，結(jié)合隧道洞口的防排水工程，可有效減小滑坡的風(fēng)險。

（2）作用位置。①如果隧道位于滑坡體的下部位置，在隧道洞口開挖時，滑坡體的作用力向下，會使隧道上方土體產(chǎn)生楔形滑動，進(jìn)一步增大滑坡體的傾角，從而使滑坡體的滑動變形進(jìn)一步加大。②隧道如位于滑坡體的中間位置或位于滑坡體中，隧道在滑坡體蠕變過程中會發(fā)生嚴(yán)重位移、構(gòu)造物變形甚至破壞，影響隧道的結(jié)構(gòu)安全。

5 隧道破壞的誘因

（1）隧道開挖應(yīng)力釋放導(dǎo)致的蠕變引起滑體變形?；w本身具有不穩(wěn)定性，其中部分下滑力由于應(yīng)力的釋放，目前得到有效的趨穩(wěn)。在隧道施工開挖后，隨著應(yīng)力的釋放，導(dǎo)致滑體內(nèi)部的應(yīng)力場和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，坡體的蠕變和滑動進(jìn)一步加劇，進(jìn)而增加砌襯的作用力，使隧道處于應(yīng)力增加的狀態(tài)。因此，不斷的擾動等外界的干擾作用下，由于多年的積攢可能會使隧道在施工或者運營階段，產(chǎn)生變形或者開裂等現(xiàn)象。

（2）地應(yīng)力引起的隧道變形。山體的地壓偏低或者松弛，圍巖在自然狀態(tài)下自身發(fā)生松弛，不能承擔(dān)自身重力。作用于襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載，主要作用于拱頂或者側(cè)壁，長時間會引起拱頂?shù)膹埨芽p，在滑體的作用下，進(jìn)一步加劇開裂，從而引起拱頂?shù)钠茐摹?/p>

（3）隧道偏壓引起的開裂。隧道偏壓是由于隧道結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力不對稱的狀態(tài)而引起的，這就表明作用于隧道左右的巖土壓力不同，一側(cè)受力為主動土壓力，在力的作用下另一側(cè)上抬形成被動土壓力。這說明隨著圍壓壓力分布不均勻程度以及偏壓程度加大[1]，隧道在偏壓的作用下，將在隧道的兩端或者拱和墻的接縫處產(chǎn)生開裂和錯臺。

（4）特殊巖土引起的隧道變形。如隧道處于瓦斯、地應(yīng)力較大或者存在有弱膨脹土的地層中，對于隧道的結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重影響，弱膨脹土尤其關(guān)鍵，膨脹性土壓的普遍特征為土壓和圍巖位移伴隨著時間增加[2]，位移也會不斷地增加，表現(xiàn)為土壓力的增大。膨脹性土壓力引起隧道的變形主要為：當(dāng)隧道襯砌存在剪應(yīng)力時，隧道的左右兩側(cè)受膨脹性土壓力的作用和擠壓，均會產(chǎn)生大量的橫向裂縫，由此，拱頂將會抬起，從而對隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。

6 隧道位于滑坡中間位置的治理方案分析

（1）反壓卸荷。反壓卸荷是正常治理高陡邊坡的常規(guī)措施，也是較為有效的常規(guī)手段之一，也常作為滑坡應(yīng)急措施，可以作為永久處理滑坡的措施。反壓卸荷通常是指對滑坡的后緣進(jìn)行清方卸荷，減小上部的荷載，使滑坡體穩(wěn)定下來；并將清方的土石方堆載至前緣，形成反壓，從而增大前緣的抗滑力，以有效降低減小滑梯的下滑力，使滑體保持自穩(wěn)。該方法大多適用于前緣較陡、后緣地勢平緩的地形，有部分局限性。

（2）埋入式抗滑樁。埋入式抗滑樁嵌固段可以嵌直滑床底部的穩(wěn)定巖層，有效地支撐滑體的下滑力，在處理滑坡中是一種常規(guī)的有效方案?？够瑯兜脑O(shè)置可以有效地形成局部的穩(wěn)定區(qū)域，避免對隧道的側(cè)壁形成擠壓和受力的破壞。正常抗滑樁樁間距可以做到樁徑的3～5倍，一般受力可以達(dá)到成千以上的滑坡推力，一般應(yīng)用于滑坡和高大邊坡設(shè)計的防治工程中。

（3）隧道的預(yù)加固措施和開挖方式。在新建項目中，路線選線盡可能避免隧道處于滑坡體中的這種情況。如果無法避免或局部無法避免，可以采取設(shè)置抗滑樁和增強砌襯強度的方法，一方面可以減小作用于隧道的下滑力，另一方面可以增強隧道的自穩(wěn)能力。在已建項目中，若隧道本身已發(fā)生變形，增強砌襯強度僅僅只是作為一個加固手段；滑體本身如果還存在下滑的可能，那么增加砌襯強度僅僅只是作為一個輔助手段。

隧道位于滑坡體中的情況，應(yīng)先進(jìn)行抗滑樁或其他的加固措施施工，再進(jìn)行隧道的開挖。位于滑體范圍內(nèi)，可以采取控制爆破或者機械開挖的方式進(jìn)行隧道施工，以有效降低常規(guī)爆破引起的滑體蠕變和位移，降低對隧道的應(yīng)力作用。

7 隧道抗滑樁的布設(shè)原則

對于該工點隧道工程而言，無論隧道以何種形式通過滑坡，一般均應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)滑坡的特征布置確定抗滑樁工程的方位角，而不是依據(jù)隧道走向布置。以不變應(yīng)萬變，即以不變的滑坡主滑方向為主線，應(yīng)對萬變的隧道工程布置。

此外，隧道雖然設(shè)置了不同形式的初砌支擋結(jié)構(gòu)，但考慮隧道的薄殼狀構(gòu)造和結(jié)構(gòu)對受力的敏感性，應(yīng)確?？够瑯兜牟贾门c隧道結(jié)構(gòu)物之間存在一定的安全距離，防止抗滑樁在滑坡作用下發(fā)生變形，進(jìn)而推擠前部隧道結(jié)構(gòu)而造成隧道出現(xiàn)病害。并且要求無論抗滑樁布置于滑坡的哪個部位，即無論是滑坡的主滑段、牽引段，還是抗滑段，穩(wěn)定性計算均不能考慮抗滑樁與隧道之間的樁前滑面以上的巖土體抗力。

由此分析，該工點主滑斷面BP06-1—BP06-1′剖面的滑坡推力最大，并且以滑動方向為分界，逐漸向兩側(cè)減小。并且，隧道砌襯所受到的滑坡推力在剖面和隧道軸線交點處至隧道口方向的推力逐漸減弱。結(jié)合該項目穩(wěn)定性計算和地形情況來看，在遠(yuǎn)離隧道口一段距離的位置處，將抗滑樁設(shè)置于滑坡的阻滑段較為合理。

8 抗滑樁設(shè)計及設(shè)置情況

通過計算分析，目前BP06-1—BP06-1′剩余下滑力為960 kN/m，目前現(xiàn)狀整體屬于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，在極端暴雨、施工擾動等不利工況下可能會誘發(fā)失穩(wěn)滑移。擬在崩坡積體前緣的抗滑段位置設(shè)置抗滑樁，樁身尺寸為1.75 m×2.5 m、樁間距為5 m、樁長26 m；沿山腰垂直于滑動方向進(jìn)行布設(shè)，位于左右洞中間位置設(shè)置1#～5#樁，垂直于滑動方向設(shè)置6#～18#樁，距隧道洞門安全距離為20 m；與隧道軸線方向交角為56 °。

設(shè)計的抗滑樁嵌固段位于中風(fēng)化灰?guī)r層中，嵌固段長度為12 m、懸臂段為24 m，可抵抗下滑力約1 100 kN/m，治理后滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

在BP06-1—BP06-1′、BP06-2—BP06-2′、BP06-3—BP06-3′斷面沿滑動方向，分別設(shè)置6處深孔位移檢測點，加強施工期的位移檢測。

9 施工防治和安全措施

該滑坡地質(zhì)條件相對復(fù)雜，結(jié)合勘察揭露的地層信息及坡體結(jié)構(gòu)條件，應(yīng)在施工過程中進(jìn)行必要的動態(tài)調(diào)整，地層分界線應(yīng)嚴(yán)格勘察。由于抗滑樁位于山腰位置，中風(fēng)化和強風(fēng)化分界線的高程起伏較大，施工過程采取動態(tài)調(diào)整和信息化施工。

（1）隧道施工前，應(yīng)先進(jìn)行抗滑樁的施工；待抗滑樁施工完成并達(dá)到設(shè)計強度的70%以后，再進(jìn)行相鄰樁井的開挖；樁井開挖應(yīng)按照“隔二挖一”的開挖原則，避免卸載過大，引發(fā)滑坡下滑加劇。

（2）該工點隧道施工洞口上方需開挖施工便道，需要注意的是該便道的開挖也會導(dǎo)致滑坡的大范圍失穩(wěn)，必須先完成抗滑樁的施工，再進(jìn)行施工便道的開挖。進(jìn)行施工便道施工前，應(yīng)先進(jìn)行施工便道的專項審查，并做好施工便道開挖后的臨時錨噴和防排水措施。

（3）隧道開挖掘進(jìn)過程中，在位于抗滑樁距離較近位置，應(yīng)采取控制爆破或者機械開挖等措施，避免采取光面爆破等措施對施工完成后的抗滑樁產(chǎn)生擾動。隧道洞口開挖前應(yīng)注意控制仰坡和抗滑樁的安全距離，在開挖時應(yīng)隨時注意滑坡的位移檢測和滑面的地下水滲出等情況。

（4）洞門開挖過程中，如發(fā)現(xiàn)危巖情況比較差，甚至存在坍塌風(fēng)險，應(yīng)及時和設(shè)計人員聯(lián)系，避免洞門的大范圍垮塌和應(yīng)力的集中釋放使上部抗滑樁受力增強，導(dǎo)致抗滑樁結(jié)構(gòu)變形，如在雨季施工，還應(yīng)嚴(yán)格控制施工進(jìn)度。此外，應(yīng)密切觀察洞門的位移、拱頂沉降以及側(cè)壁的收斂情況。

10 結(jié)論

（1）結(jié)合現(xiàn)場滑坡的形態(tài)和目前的運動軌跡，根據(jù)傳遞系數(shù)法的穩(wěn)定性計算結(jié)果初步判定了該滑坡的滑動方向。選取3處斷面，結(jié)合穩(wěn)定性計算結(jié)果分析出最不利的滑動斷面，通過傳遞系數(shù)法計算了穩(wěn)定性系數(shù)和安全系數(shù)，并判斷該滑坡體處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，然后以此為基礎(chǔ)，判別該滑坡體處理的必要性和可行性。

（2）對位于隧道的滑坡受力及相互作用機理進(jìn)行了分析，找到了引起隧道破壞和變形的主要原因，選取了三種不同情況進(jìn)行了論證。結(jié)果表明，在不同的位置、不同的交叉角度引起的隧道變形及破壞方式不同，對類似工程工點的設(shè)計和方案選取具有指導(dǎo)意義。

（3）通過穩(wěn)定性計算和地質(zhì)調(diào)查等手段，歸納分析了滑坡對隧道破壞的幾種模式，作為該工點滑坡治理方案的依據(jù)，為抗滑樁的位置布設(shè)和受力分析提供支撐條件。

（4）歸納總結(jié)了滑坡引起隧道變形的4種常見情況：隧道開挖應(yīng)力釋放導(dǎo)致的蠕變引起滑體變形、地應(yīng)力引起的隧道變形、隧道偏壓引起的開裂、特殊巖土引起的隧道變形。此理論依據(jù)可為今后分析滑坡隧道中作用力的計算和研究提供思路。

（5）提出制定了滑坡處理的方案、明確了抗滑樁的布設(shè)位置，抗滑樁小尺寸斷面應(yīng)垂直于滑動方向，大尺寸斷面平行于滑動方向。針對該工點特殊地質(zhì)條件、臨時工程對滑坡的擾動情況，提出了具體的防治方法，為今后類似工程項目提供借鑒意義和參考。

參考文獻(xiàn)

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