劉力鵬

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

1 工程概況

云龍縣云華水庫工程由樞紐工程和輸水工程組成，樞紐工程主要包括攔河壩、溢洪道和輸水洞。 輸水工程由總干渠和南、北干渠等組成。

白登坡隧洞位于輸水工程總干渠渠尾，全長1131.4m，設計縱坡為1/1000，包括進口段、洞身段、出口段。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，白登坡隧洞進口上游左岸存在一古滑坡體（HP3），滑坡體順滑向長度大于100m，寬度20～50m， 邊坡坡角約15°～35°， 估測滑面深度3～10m，邊坡較緩，目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)現(xiàn)周圍有導致滑坡復活的因素。 白登坡隧洞進口段為土巖雙層結構，上部為含碎石黏土，厚度6～10m；下部為全風化泥巖，建議開挖邊坡：含碎石黏土、全風化泥巖1∶1.25～1∶1.5； 地下水位埋深約2m， 開挖最大深度約13m。 白登坡隧洞出口段亦為土巖雙層結構，上部為含碎石黏土，厚度3～5m；下部為強風化泥巖，建議開挖邊坡：含碎石黏土1∶1.25～1∶1.5，強風化泥巖1∶1.0～1∶1.25；地下水位埋深約2m，開挖最大深度約11m。

2 開挖設計方案

根據(jù)《云南省云龍縣云華水庫工程初步設計報告》， 輸水工程及渠系建筑物級別為5 級。 根據(jù)SL386—2007《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》，白登坡隧洞進出口開挖邊坡影響輸水干渠安全， 邊坡失穩(wěn)后果較嚴重，其邊坡級別確定為5級邊坡。

2.1 隧洞進口開挖

根據(jù)地質(zhì)勘察成果， 白登坡隧洞進口開挖為深挖方段，地面以下10m深度內(nèi)多為含碎石黏土，其下巖石較破碎，圍巖為極不穩(wěn)定的V類圍巖區(qū)。 進口隧洞圍巖多為侏羅系壩注路組（J3b）全風化泥巖，棕紅色，硬黏土狀，可見地下水。開挖過程中洞頂、洞壁容易發(fā)生塌方和掉塊，圍巖極不穩(wěn)定。

根據(jù)SL386—2007《水利水電工程邊坡設計規(guī)范》中“土質(zhì)邊坡馬道間的高度為5～10m，馬道間開挖坡度可陡于1∶0.5”，結合進口山體自然邊坡1∶1.5及進口段涵洞和隧洞結構、高程數(shù)據(jù)確定：進口開挖高度約14m，進口洞臉高4.9m （一級馬道）， 洞臉洞頂以下垂直開挖， 洞頂以上馬道間的高度為6m， 開挖邊坡1∶1.5，其中，一級馬道以下邊坡為臨時邊坡，以上為永久邊坡。洞臉上游左岸因存在古滑坡體，為避免開挖較大影響其穩(wěn)定，確定一級馬道以下臨時開挖邊坡1∶1，一級馬道以上開挖邊坡左岸為1∶1.25，右岸為1∶1.5，馬道寬1.5m。

2.2 隧洞出口開挖

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，白登坡隧洞出口開挖亦為深挖方段，地面以下5m深度內(nèi)多為含碎石黏土，其下強風化泥巖巖石較破碎，圍巖為極不穩(wěn)定的V類圍巖區(qū)。

根據(jù)出口山體自然邊坡1∶1.25及出口段涵洞和隧洞結構、高程數(shù)據(jù)確定：出口開挖高度約13m，出口洞臉高6m（一級馬道），洞臉洞頂以下垂直開挖，洞頂以上馬道間的高度為6m，開挖邊坡1∶1.25，馬道寬1.5m。

3 支護設計方案

為保障進出口安全成洞，開挖時需支護緊跟或超前支護。 同時考慮山體雨水沖刷破壞，永久邊坡需進行坡面防護。 巖質(zhì)邊坡支護措施主要有掛網(wǎng)噴播客土、噴混凝土或纖維混凝土、掛網(wǎng)噴混凝土等；土質(zhì)邊坡支護措施主要有掛網(wǎng)噴播客土、 掛網(wǎng)噴混凝土、錨桿、土釘、抗滑樁、擋土墻、砌石護砌、人工植被等。

根據(jù)上游云華水庫邊坡開挖過程中， 植被破壞后，邊坡坍塌后采用掛網(wǎng)噴混凝土和錨桿、土釘支護進行處理，處理結果較好。白登坡隧洞進出口邊坡開挖支護措施亦采用掛網(wǎng)噴混凝土進行坡面防護，采用錨桿、土釘進行邊坡支護。

3.1 洞臉支護設計

隧洞進出口開挖進洞前， 需對洞臉及其上游邊坡進行支護。

3.1.1 隧洞進口

①洞臉鎖口支護：土釘長4.18m，鉆孔直徑10cm，鋼筋直徑22mm， 間距1.5×0.75m， 呈梅花形布置，噴C25混凝土厚10cm，居中布置6@150鋼筋網(wǎng)，沿隧洞頂拱設計開挖輪廓線外側60，80，100cm處設3排超前注漿小導管，長6m；②沿隧洞頂拱設計開挖輪廓線外側15cm處設1排超前注漿小導管，長6m，小導管尾端焊接6加勁箍；③臨時格柵鋼架混凝土護拱支護：在洞臉上游設臨時格柵鋼架混凝土護拱，混凝土結構，長2.26m，厚30cm，強度等級為C25，護拱內(nèi)設格柵鋼架，與小導管尾端焊接成一體，護拱混凝土達到設計強度75%后，方可開挖進洞；④洞臉上游兩側邊坡支護：噴C25混凝土面層厚10cm，開挖后可根據(jù)實際地質(zhì)條件，增設鋼筋網(wǎng)和土釘支護。

3.1.2 隧洞出口

①洞臉鎖口支護：土釘長4.18m，鉆孔直徑10cm，鋼筋直徑22mm， 間距1.5×0.75m， 呈梅花形布置，噴C25混凝土厚10cm，掛6@150鋼筋網(wǎng)；②臨時格柵鋼架混凝土護拱支護：結構與進口相同，開挖后根據(jù)實際地質(zhì)情況判斷是否增加臨時格柵鋼架混凝土護拱支護；③洞臉下游兩側邊坡支護：土釘長4.18m，矩形布置，間距2 m×1.5m，噴C25混凝土面層厚12cm，居中布置6@150鋼筋網(wǎng)，設水平和豎向加強筋。

圖1 隧洞進口支護示意圖

圖2 隧洞出口支護示意圖

3.2 洞臉頂以上邊坡支護

根據(jù)邊坡支護位置的不同，邊坡支護分為馬道、邊坡和開挖輪廓線鎖口3個區(qū)。

（1）區(qū)馬道支護：土釘長2.25m，鉆孔直徑10cm，鋼筋直徑22mm，間距2m，垂直平臺布設，開挖面噴C25混凝土面層厚12cm，居中布置6@150鋼筋網(wǎng)。

（2）區(qū)邊坡支護：土釘長6.18m，鉆孔直徑10cm，鋼筋直徑22mm，間距2m×2m，呈矩形布置，噴C25混凝土面層厚12cm，居中布置6@150鋼筋網(wǎng)。

（3）區(qū)開挖輪廓線鎖口區(qū)支護：土釘長4.18m，垂直坡面，第一排土釘距開挖輪廓線1.5m，順鎖口方向間距2.0m，垂直鎖口方向間距1.5m，坡頂垂直鎖口方向間距1.0m，開挖輪廓線與截水溝之間地面噴C25混凝土面層厚12cm，居中布置 6@150鋼筋網(wǎng)，順鎖口方向設通長加強筋，垂直鎖口方向設短加強筋。

圖3 邊坡支護示意圖

4 排水設計方案

根據(jù)地質(zhì)勘察成果， 白登坡隧洞進出口地下水位埋深約2m，進出口隧洞穿越巖層均具中等透水性。為保證邊坡安全，邊坡設排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)由坡外截水溝、馬道排水溝和邊坡排水花管組成。邊坡開挖上口線外雨水由截水溝排至邊坡以外渠道或山谷溝；邊坡坡面雨水通過坡面襯砌排至馬道排水溝，邊坡巖土體地下水通過排水花管排至馬道排水溝，再由馬道排水溝排至坡外截水溝， 最后由截水溝排至邊坡以外渠道或山谷溝，形成一個閉合的排水系統(tǒng)。

（1）坡外截水溝為漿砌石結構，底寬0.5m，邊坡1∶0.5，漿砌石厚0.3m，采用M10水泥砂漿砌筑，M12.5水泥砂漿勾平縫。

（2）馬道排水溝為預制混凝土結構，凈尺寸（寬×深）為0.3m×0.2m，每節(jié)長0.3m，縫寬2cm，填縫材料為聚乙烯閉孔泡沫板，混凝土等級C25。

（3） 邊坡豎向和底部橫向排水花管為 80mm PVC-U管，豎向排水花管間距4m，其上連接上傾角5°排水花管60mm PVC-U管，入土0.5m， 60mm排水花管豎向間距2m，管外均包裹300g/m2土工布。

5 安全監(jiān)測設計方案

由于在邊坡開挖過程中，地應力釋放，影響邊坡安全，且考慮進口上游左岸存在古滑坡體，運行期間可能存在邊坡變形，需設置安全監(jiān)測設施。根據(jù)邊坡等級為5級邊坡，確定本工程邊坡監(jiān)測項目為表面位移變形監(jiān)測，包括邊坡表面的水平和垂直位移。

根據(jù)設計開挖方案， 在邊坡坡腳以外總干渠渠邊交通路側布設3個工作基點，分別在馬道區(qū)、鎖口區(qū)及開挖輪廓線外布設監(jiān)測測點， 工作基點和監(jiān)測測點組成3個監(jiān)測斷面。

表面水平位移監(jiān)測宜采用視準線法、交會法；表面垂直位移監(jiān)測宜采用精密水準法、三角高程法。采用三角高程法時，宜與邊角網(wǎng)結合組成三維網(wǎng)。

6 結語

通過工程實例， 對該工程的特點、 邊坡支護設計、排水設計和監(jiān)測設計進行詳細的闡述，提出隧洞進出口邊坡設計中的幾點注意事項：

（1）詳細的地質(zhì)勘測資料是保證工程設計方案合理的關鍵，設計階段是控制工程功能和施工安全的重要環(huán)節(jié)，因此，必須重視和加強前期設計的質(zhì)量管理。

（2）若在破碎、易失穩(wěn)的不良地層中進行開挖施工，應從設計角度減少工程安全隱患，提前預判、增設安全措施。 本工程中在洞臉上游設臨時格柵鋼架混凝土護拱，進一步增加了進洞施工人員的安全，對開挖邊坡失穩(wěn)、坍塌等應急時刻，增加進洞施工人員撤離的安全度。