林運飛 劉敬霜

在山嶺隧道建設過程中，由于地形地貌條件受限或造價控制等因素，部分隧道進出口設計采用高陡邊仰坡。由于邊仰坡失穩(wěn)導致隧道病害或隧道施工不當導致邊仰坡失穩(wěn)的案例屢見不鮮，給隧道施工和運營帶來巨大的安全質(zhì)量隱患。文章結(jié)合靖西至龍邦高速公路樂村隧道工程實例，探討了利用深層注漿加鋼管群樁的措施對隧道高仰坡進行處理的過程和效果。

高仰坡;失穩(wěn);鋼管群樁;注漿

0?引言

在公路山嶺隧道建設過程中，隧道仰坡失穩(wěn)的案例較多。造成仰坡失穩(wěn)的因素也有很多種，如仰坡地質(zhì)條件差、未避開雨季施工、支護不及時、開挖方法不當?shù)取Ｑ銎率Х€(wěn)后，處治方法也多種多樣。本文通過研究仰坡失穩(wěn)原因，并采取深層注漿加鋼管群樁方式對坡體進行加固處理，取得了較好的成效，以期指導今后的隧道施工建設。

1?工程概況

1.1?隧道仰坡、洞身地質(zhì)及原防護基本情況

樂村隧道進口段為剝蝕丘陵地貌，山體渾圓，地形起伏較大。隧道穿越一山脊，谷地和山頂高程在757～859 m之間，相對高差約102 m，隧道洞身最大埋深約67 m。進洞口段位于小山丘上，山體自然斜坡坡角為20°～40°，地表植被主要為松樹及雜草等。隧道進洞口段斜坡坡角20°～35°，斜坡在天然狀態(tài)下較穩(wěn)定。邊坡、仰坡主要由坡殘積黏土及強風化硅質(zhì)巖組成，被雨水沖刷較易滑塌。仰坡后方有一條三級公路，車流量較大。原設計隧道右洞進口仰坡為三級坡，坡比1∶1-1∶1.25-1∶1.25，最大坡高約27 m，坡面防護為拱形骨架防護，二級坡在第一次失穩(wěn)后施作錨桿框架梁加強防護。仰坡原防護形式如圖1所示。

隧道右洞進口圍巖以全風化輝綠巖為主，大部分已風化成硬塑-堅硬黏土狀，局部為強風化硅質(zhì)巖及強-中風化輝綠巖，裂隙發(fā)育，巖體破碎，屬極軟巖-軟巖，BQ值<250，一般無自穩(wěn)能力。掘進時常有塌方發(fā)生，拱部及側(cè)壁容易變形破壞，在支護不及時或施工方法不當?shù)那闆r下，容易導致地面下沉或產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，施工時洞室偶有滴水狀或淋雨狀出水。

1.2?仰坡失穩(wěn)情況描述

2018年7月，樂村隧道右洞YK22+809.5段掌子面發(fā)生塌方冒頂。在處治過程中，由于回填體未有效壓實和及時封閉，仰坡第2級平臺大范圍開裂后未及時封閉，導致地表水下滲后軟化坡體，進而引發(fā)平臺二次塌陷。

2?邊坡處理方案與效果

2.1?邊坡處理方案

邊坡失穩(wěn)發(fā)生后，項目公司、設計院、總監(jiān)辦、總承包部等相關(guān)人員立即到現(xiàn)場進行勘察。經(jīng)充分論證，四方一致同意根據(jù)坡體現(xiàn)狀對加固方案進行調(diào)整，具體如下：

（1）立即封閉仰坡坡面、平臺、坡后所有裂縫，仰坡第二級平臺設置臨時防排水措施，防止地表水下滲。

（2）采用深層注漿+鋼管群樁對仰坡進行加固處理（仰坡防護平面如圖2所示，系梁鋼管排樁與格梁鋼筋布置如圖3所示）。

①深層注漿

（a）注漿孔位按2.5 m×2.5 m梅花型布置，孔徑≥108 mm，孔底距離洞頂2.5 m。

（b）注漿范圍：縱向范圍為仰坡第2級邊坡中部起往大樁號方向設13排注漿孔（間距1.25 m）;橫向范圍為右洞右邊墻外4.5 m至右洞左邊墻外9 m（距離約31.5 m）。

（c）注漿鋼管采用42 mm、壁厚4 mm的帶孔鋼管，管長4～11 m。注漿鋼管管壁鉆注漿孔，開孔范圍為管底至管底以上4 m范圍內(nèi)，孔徑10～16 mm，間距20 cm，梅花型布置。距管底4 m處設止?jié){閥，注漿完成后可拔管，并注漿充滿鉆孔。

（d）化學漿液采用強度等級為P.C42.5的復合硅酸鹽水泥配制，設計水灰比為1∶1（可根據(jù)現(xiàn)場情況進行注漿壓力調(diào)整），初壓為0.5～1.0 MPa，注漿管每延米注漿量（按開孔范圍計）按1.62 m3/m參考。注漿前要進行配比試驗，以試驗的最佳配比為準。

（e）注漿要求添加速凝劑（水玻璃），劑量為水泥量的2%～5%，要求漿液的初凝時間≤0.5 h，終凝時間≤6 h。

（f）注漿孔采用干作業(yè)法成孔，鉆孔角度與水平面垂直。成孔過程中應觀測、記錄巖芯巖土類別、性質(zhì)及深度，核實與地質(zhì)資料是否吻合，并作為注漿控制的依據(jù)。

（g）施工順序：鉆孔放樣→成孔→下鋼管→密封孔口保證注漿壓力→深層注漿→封孔。施工應按先外排后內(nèi)排、隔孔跳打的順序進行。

（h）注漿順序：應從小樁號往大樁號、由兩側(cè)向拱頂注漿。注漿前應做注漿試驗，以確定注漿終止壓力和擴散范圍。

（i）終灌注漿標準壓力：注漿壓力達到1.5～2.0 MPa時且進漿量<1 L/min，持續(xù)20～30 min，或單孔注漿量達到設計注漿量的1.5～2倍。

②鋼管群樁

（a）布設范圍：在第3級坡腳處設4排長11 m鋼管樁，樁頂為4×1 m系梁，布設示意及構(gòu)造圖見圖3。橫向范圍為右洞右邊墻外4.5 m至右洞左邊墻外9 m（距離約31.5 m）。

（b）注漿鋼管采用42 mm、壁厚4 mm的帶孔鋼管。鋼管管頂以下1 m至管底按1 m的間距在管壁開孔，孔徑為10～16 mm，上下相鄰的孔位對稱開于管壁兩側(cè)。

（c）化學漿液采用強度等級為P.C42.5的復合硅酸鹽水泥配制，設計水灰比為1∶1（可根據(jù)現(xiàn)場情況進行注漿壓力調(diào)整），初壓為0.5～1.0 MPa，注漿管每延米注漿量（按開孔范圍計）按1.62 m3/m參考。注漿前要進行配比試驗，以試驗的最佳配比為準。

（d）注漿要求添加速凝劑（水玻璃），劑量為水泥量的2%～5%，要求漿液的初凝時間≤0.5 h，終凝時間≤6 h。

（e）注漿孔采用干作業(yè)法成孔，孔徑≥108 mm，鉆孔角度與水平面垂直。成孔過程中應觀測、記錄巖芯巖土類別、性質(zhì)及深度，核實與地質(zhì)資料是否吻合，并作為注漿控制的依據(jù)。

（f）施工順序：鉆孔放樣→成孔→下鋼管→密封孔口保證注漿壓力→注漿→封孔。施工應按先外排后內(nèi)排、隔孔跳打的順序進行。

（g）終灌注漿標準壓力：注漿壓力達到1.5～2.0 MPa時且進漿量<1 L/min，持續(xù)20～30 min，或單孔注漿量達到設計注漿量的1.5～2倍。

（3）清除第2級平臺所有開裂的混凝土面層，清除頂面松動土體，并碾壓密實，平臺鋪設復合土工膜（復合土工膜要求嵌于平臺截水溝下），培土50 cm回填綠化，完善截排水系統(tǒng)。

（4）拆除因塌陷受損壞的骨架，并按相關(guān)要求重新施作錨桿拱形骨架，拱部與縱梁節(jié)點處補打12 m錨桿。同時增設系梁和地梁，尺寸及配筋與鋼筋混凝土骨架相同，將所有格梁連為一體。

（5）洞門擋墻加高至第1級平臺，并向兩側(cè)延伸至邊坡，與兩側(cè)邊坡坡面相接。墻背采用混凝土回填，高度不低于地梁，直接與地梁相接。要求頂部以下40 cm內(nèi)鋪設兩層8 mm鋼筋網(wǎng)片，間距20 cm×20 cm，層間距15 cm。

（6）仰坡第1級平臺和兩側(cè)邊坡第1級平臺增設截水溝，完善排水體系。

（7）要求增設地表沉降變形監(jiān)控量測，從第1級平臺（左洞中心線處）開始，朝路線前進方向縱向每5 m一個斷面（橫向范圍為左右每5 m一個斷面，共3個斷面），至第3級邊坡坡頂，設沉降變形觀測點。

（8）施工過程嚴格按照處治方案要求施工，保留施工記錄資料、隱蔽工程影像資料等。

2.2?塌陷的處理效果

為監(jiān)測仰坡處理效果，分別在仰坡和隧道內(nèi)設置沉降觀測點及位移監(jiān)測點，通過觀測數(shù)據(jù)來掌握變形情況。通過一個多月的監(jiān)測，監(jiān)控量測結(jié)果顯示，仰坡累計下沉量為22 mm，累計位移量為15 mm，且逐步趨于穩(wěn)定;隧道內(nèi)拱頂累計下沉量為4.8 mm，周邊位移累計位移量為4.26 mm，且已趨于穩(wěn)定，初支無明顯變化。監(jiān)控量測數(shù)據(jù)表明，仰坡失穩(wěn)處理效果良好。

3?結(jié)語

（1）隧道施工過程中，應遵循“早進洞、晚出洞”的原則，盡量避免在隧道洞口設置高邊仰坡，實在無法避免時應根據(jù)地質(zhì)情況對仰坡進行放緩，及時施作防護措施。

（2）隧道洞口位置施工時，必須嚴格按照審批的施工方案進行施工，及時對掌子面進行初噴封閉，初支及時跟進，縮短開挖時長，必要時設置臨時支撐，避免掌子面后方長時間空頂，從而降低塌方風險，減小大塌方的概率。

（3）隧道冒頂處理必須嚴格按照要求進行回填碾壓，做好防水處理，以免產(chǎn)生其他次生災害。

[1]廣西交通規(guī)劃勘察設計研究院有限公司.兩階段施工圖設計第五冊[R].2015.

[2]JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].