摘要： 隧道洞口施工經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)滑坡、崩塌、偏壓、泥石流和雪崩等地質(zhì)災(zāi)害，滑坡是其中最常見地質(zhì)災(zāi)害，因此，做好隧道洞口邊坡穩(wěn)定性分析及治理是隧道建設(shè)中的關(guān)鍵課題之一。論文主要探討了影響隧道洞口邊坡穩(wěn)定性的因素和隧道洞口邊坡破壞模式。最后探討了隧道洞口邊坡滑治理措施，僅供參考。

　　關(guān)鍵詞：隧道,邊坡穩(wěn)定性,治理措施

　　引 言

　　影響隧道洞口邊坡穩(wěn)定性的因素和公路隧道的圍巖穩(wěn)定性研究是公路工程中一項(xiàng)重要的研究課題。而在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用較少。而我國(guó)相關(guān)施工規(guī)范對(duì)隧道洞口邊坡的內(nèi)容只作概述性的規(guī)定，如《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)洞口隧道邊坡進(jìn)行了原則性的規(guī)定，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件和復(fù)雜洞口型式下的隧道洞口邊坡施工設(shè)計(jì)未做相應(yīng)規(guī)定。在設(shè)計(jì)階段，對(duì)隧道洞口的處理相對(duì)隨意。而在施工過程中，施工方對(duì)隧道洞口可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情未引起足夠的重視，造成洞口滑坡或坍塌，影響工程整體進(jìn)度甚至出現(xiàn)人員傷亡。因此，研究分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，特別是研究影響邊坡變形破壞的主要因素和穩(wěn)定性分析以及隧道邊仰坡滑坡治理是一項(xiàng)重要任務(wù)。

　　1影響隧道洞口邊坡穩(wěn)定性的因素

　　(1)地層與巖性。地層與巖性是決定邊坡工程地質(zhì)特征的基本因素，也是研究邊坡穩(wěn)定性的重要依據(jù)，因此，地層巖性的差異往往是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素。

　　(2)巖體結(jié)構(gòu)。近年來，在巖體強(qiáng)度及其穩(wěn)定性的研究中，證實(shí)了巖體中的斷層、層理、節(jié)理和片理是邊坡穩(wěn)定性的控制因素。所以，結(jié)構(gòu)面被認(rèn)為是特別重要的影響因素，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度比巖石本身強(qiáng)度低很多，根據(jù)巖塊強(qiáng)度計(jì)算穩(wěn)定的巖體邊坡可以高達(dá)數(shù)百米，然而巖體內(nèi)含有不利方位的結(jié)構(gòu)面時(shí)，高度不大的邊坡也可能發(fā)生破壞。

　　(3)工程施工的影響，相關(guān)工程實(shí)踐表明：當(dāng)隧道兩洞間距為 8m 時(shí)，左洞先開挖對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響略大于右洞先開挖對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。邊坡坡度是影響邊坡穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素;當(dāng)邊坡坡度小于 35°時(shí)，邊坡坡度變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響不大;當(dāng)邊坡坡度在 35°到 55°區(qū)間時(shí)，邊坡坡度變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響急劇增加。隧道埋深這一因素對(duì)隧道上方邊坡在隧道開挖后的穩(wěn)定性影響巨大;當(dāng)隧道埋深小于 15m 時(shí)，由于隧道開挖為隧道左側(cè)巖體形成了臨空面，導(dǎo)致這一區(qū)域巖體滑動(dòng)，從而塌方或山體滑動(dòng);當(dāng)隧道埋深大于 15m 時(shí)，隧道埋深變化對(duì)這一類邊坡穩(wěn)定性影響不大。

　　(4)水的作用。水對(duì)邊坡巖體穩(wěn)定性的影響不僅是多方面的，而且是非常活躍的。大量事實(shí)證明，大多數(shù)邊坡巖體的破壞和滑動(dòng)都與水的作用有關(guān)。處于水下的透水邊坡巖體將承受水的浮托力，而不透水的邊坡巖體坡面將承受靜水壓力，充水的張裂隙將承受裂隙水靜水壓力的作用;地下水的滲透流動(dòng)將對(duì)邊坡巖體產(chǎn)生動(dòng)水壓力。另外，水對(duì)邊坡巖體將產(chǎn)生軟化、侵蝕等物理化學(xué)作用。而水流的沖刷也直接對(duì)邊坡產(chǎn)生破壞。

　　(5)其它因素。除上述因素外，氣候條件、風(fēng)化作用、植被生長(zhǎng)都可能影響邊坡的穩(wěn)定狀況。

　　2隧道洞口邊坡破壞模式

　　在隧道工程中，隧道洞口邊仰坡開挖使邊仰坡巖體平衡狀態(tài)遭到破壞，于是邊坡巖體在次生應(yīng)力和各種外界應(yīng)力的作用下發(fā)生破壞。按破壞機(jī)理可將邊坡的破壞模式分為崩塌、傾倒和滑坡三種，其中滑坡按滑動(dòng)面形態(tài)不同又可分為平面滑動(dòng)、楔體滑動(dòng)和圓弧形滑動(dòng)三類。但是隧道工程有其特殊性，隧道洞口開挖對(duì)洞口段巖土擾動(dòng)比較大，結(jié)合其邊坡破壞外在表現(xiàn)，隧道洞口邊坡破壞模式還應(yīng)包括局部塌陷破壞和堆塌破壞。

　　(1)崩塌破壞。崩塌是指邊坡上部的巖體在重力的作用下，突然以高速脫離母巖而翻滾墜落的急劇變形破壞的現(xiàn)象，這種破壞是邊坡表層巖體喪失穩(wěn)定性的結(jié)果。

　　(2)傾倒破壞。這種破壞形式是因?yàn)樵谶吰聝?nèi)部存在一傾角很陡的結(jié)構(gòu)面，將邊坡巖體切割成許多相互平行的塊體，而臨近坡面的陡立塊體緩慢地向坡外彎曲倒塌。傾倒的特點(diǎn)往往是巖塊一般不發(fā)生水平或垂直位移，而是以某一點(diǎn)或塊體的某一棱線為轉(zhuǎn)動(dòng)軸心，繞其外側(cè)臨空面轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　(3)平面破壞。平面破壞是指邊坡巖體沿某一結(jié)構(gòu)面如層面、節(jié)理或斷層面發(fā)生滑動(dòng)，通常滑動(dòng)面的傾向與邊坡的傾向一致，而滑動(dòng)面的傾角小于邊坡度但大于其內(nèi)摩擦角的層狀或有粘土夾層的巖體中，也可能發(fā)生在有較厚破碎帶的巖體中。此類破壞是實(shí)際工程中發(fā)生最多的破壞，一般是由于邊坡巖體結(jié)構(gòu)面的存在以及開挖等施工因素的影響，破壞了原有的平衡，使得巖體沿著軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生平面滑動(dòng)破壞。最常見的破壞形式有:張拉破壞和剪切破壞。

　　燈草塘隧道是滬昆高速公路貴陽(yáng)至清鎮(zhèn)段上的一座雙向六車道連拱隧道，全長(zhǎng)280m，最大埋深79m，橫向跨度34m，隧道穿越地層為煤系地層，圍巖類別為Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)圍巖，整體穩(wěn)定性較差，遇到的不良地質(zhì)災(zāi)害主要為裂縫、地面塌陷、老窯涌水、瓦斯等。隧道進(jìn)出口均為深挖方段，進(jìn)口挖方長(zhǎng)155米，軸線最大挖高38.95米，左邊坡開挖高度52.90米;出口挖方長(zhǎng)140米，軸線最大挖高31.52米，右邊坡開挖高度49.72米。

　　自2009年底實(shí)施邊仰坡監(jiān)控以來，發(fā)生多次險(xiǎn)情。2010年1月7日在該邊坡上發(fā)現(xiàn)地表裂縫，截止到1月10日上午10時(shí)，裂縫延伸最長(zhǎng)達(dá)30m，裂縫最大寬度103mm，深可見0.3～1米。預(yù)應(yīng)力錨索框架局部脫空。邊坡后緣出現(xiàn)明顯張拉裂縫，并已貫通至邊坡深部。截止2010年7月11日隧道仰坡的第一、第二、第三、第四平臺(tái)及平臺(tái)截水溝均多次出現(xiàn)規(guī)模不等的裂縫(第四平臺(tái)最大累計(jì)沉降103.80mm，)(L1裂縫長(zhǎng)15米，寬1.3厘米;L2裂縫長(zhǎng)11米，寬13厘米;L3裂縫長(zhǎng)5米，寬2厘米;L4裂縫長(zhǎng)20米，寬5-10厘米;L5裂縫長(zhǎng)6米，寬2-5厘米;L6裂縫長(zhǎng)6米，寬2-3厘米;L7裂縫長(zhǎng)7米，寬2-3厘米);第三級(jí)仰坡面有三個(gè)井字架下部斷裂。經(jīng)過多次監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)降水后沉降增大明顯，降水停止后，沉降變化緩慢。結(jié)合錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果，降水后錨索應(yīng)力增大，尤其是中導(dǎo)洞正上方的錨索應(yīng)力增大明顯，說明雨水已經(jīng)下滲到坡體導(dǎo)致坡體變形增大。

　　所有監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在施工擾動(dòng)和降雨的條件下極有可能產(chǎn)生大規(guī)模的滑動(dòng)，是隧道出口施工和運(yùn)營(yíng)的安全隱患，給施工帶來極大的危險(xiǎn)。

　　3.隧道洞口邊坡破壞治理措施

　　從前面的分析可知，隧道開挖改變了原巖體的應(yīng)力狀態(tài)，即所謂的巖體內(nèi)部區(qū)域卸荷，造成隧道上方區(qū)域的邊坡巖體有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，而這一部分巖體向下滑動(dòng)又對(duì)隧道的穩(wěn)定性造成影響。從這分析可知，減小開挖擾動(dòng)和加強(qiáng)隧道支護(hù)為治理這類邊坡破壞的最佳策略。從對(duì)這類邊坡穩(wěn)定性影響分析來看，在不同的地質(zhì)條件、隧道參數(shù)、開挖條件下其穩(wěn)定性有所不同。所以應(yīng)首先詳細(xì)分析工程地質(zhì)條件，根據(jù)具體地質(zhì)條件選取設(shè)計(jì)參數(shù)和確定開挖方案及支護(hù)措施。

　　地質(zhì)條件是影響邊坡穩(wěn)定性的決定性因素，在工程選線時(shí)應(yīng)對(duì)預(yù)選方案的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，盡量避免不良地質(zhì)情況。對(duì)隧道洞口段的地質(zhì)調(diào)查應(yīng)包括自然地理概況以及工程地質(zhì)和水文地質(zhì)：地層、巖性及地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)的性質(zhì)、類型和規(guī)模;斷層、節(jié)理、軟弱結(jié)構(gòu)面特征及其與隧道的組合關(guān)系;地下水類型及地下水位、含水層的分布范圍及相應(yīng)的滲透系數(shù)、水量和補(bǔ)給關(guān)系、水質(zhì)及其對(duì)混凝土的侵蝕性;崩塌、錯(cuò)落、巖堆、滑坡、巖溶等不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象及其發(fā)生、發(fā)展的原因、類型、規(guī)模和發(fā)展趨勢(shì)，分析其對(duì)隧道洞口穩(wěn)定的影響程度;主要結(jié)構(gòu)面(特別是軟弱結(jié)構(gòu)面)的類型和等級(jí)、產(chǎn)狀、發(fā)育程度、延伸程度、閉合程度、風(fēng)化程度、充填狀況、充水狀況、組合關(guān)系、力學(xué)屬性和與臨空面的關(guān)系;查明危巖分布及產(chǎn)生崩塌的條件、危巖規(guī)模、類型、穩(wěn)定性以及危巖崩塌危害的范圍等，對(duì)崩塌危害做出工程建設(shè)適宜性的評(píng)價(jià)，并根據(jù)崩塌產(chǎn)生的機(jī)制提出防治建議。

　　在選線時(shí)應(yīng)盡量避免邊坡坡度大于35°，隧道埋深小于15m。上述參數(shù)是在考慮隧道圍巖為Ⅴ級(jí)時(shí)得出的結(jié)論，在實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合具體工程地質(zhì)情況作更為詳細(xì)分析比選。隧道開挖方式對(duì)隧道圍巖及邊坡穩(wěn)定性影響復(fù)雜，目前未得出一致結(jié)論，從總體上講在施工過程應(yīng)采取“弱爆破、短進(jìn)尺、及時(shí)支護(hù)”相應(yīng)的措施避免擾動(dòng)過大。

　　綜合工程地質(zhì)條件還可以采取的具體工程措施如下：

　　(1)注漿加固隧道仰坡面和平臺(tái)，增加松散巖體的自穩(wěn)能力和抗剪力。由于隧道出口山體巖層很薄,且主要由煤和煤矸石組成,風(fēng)化嚴(yán)重,在深埋側(cè)側(cè)向壓力推動(dòng)下易變形滑坡,為了提高仰坡圍巖的自穩(wěn)能力和抗剪力，對(duì)仰坡面和平臺(tái)采用深孔注漿鋼花管加固處理，同時(shí)增長(zhǎng)錨索框架梁的錨索長(zhǎng)度，做好邊仰坡防排水措施。

　　(2)及時(shí)進(jìn)行明洞施工和明洞回填反壓。洞口仰坡較陡,必然造成邊坡不平衡推力過大，為了防止邊坡下滑,暫時(shí)停止隧道洞身開挖施工,以減少隧道洞身開挖爆破對(duì)邊仰坡的擾動(dòng)。為了提高明洞回填對(duì)坡腳形成的反壓力，在明洞上方回填土M7.5漿砌片石和廢渣,對(duì)坡面形成反方向作用力,阻止坡體的下滑。延長(zhǎng)明洞襯砌長(zhǎng)度，以提高明洞回填反壓高度,增加洞門墻的抗剪力，在洞門墻與明洞襯砌結(jié)合部采用鋼筋連接。

　　(3)洞內(nèi)及時(shí)施工仰拱,使支護(hù)系統(tǒng)及時(shí)封閉成環(huán)。在任何情況下,使隧道斷面在較短時(shí)間內(nèi)閉合是極為重要的，在巖石隧道中,因圍巖的結(jié)構(gòu)作用,能夠自我封閉成環(huán),而在軟弱圍巖中,必須靠支護(hù)措施封閉成環(huán)。本隧道工序復(fù)雜，開挖擾動(dòng)圍巖次數(shù)多,每次對(duì)圍巖的擾動(dòng)也較大,巖體本身的自穩(wěn)能力差,在主洞開挖過程中,應(yīng)及時(shí)施工仰拱和二襯,并與邊墻鋼拱架連接成為一體,使其封閉成環(huán),共同承受來自上方仰坡以及側(cè)面圍巖的壓力。

　　4結(jié) 語

　　總之，在隧道施工過程中，大多數(shù)工程事故均出自洞口段，多數(shù)又由于洞口邊坡產(chǎn)生破壞而引發(fā)洞口段整體失穩(wěn)。所以，隧道洞口邊坡的穩(wěn)定性問題已成為隧道施工過程中最為關(guān)鍵的步驟。論文重點(diǎn)探討了隧道洞口邊坡的穩(wěn)定性影響因素及治理對(duì)策，希望對(duì)實(shí)際工程提供理論依據(jù)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 周慶人. 重慶大坪隧道進(jìn)口段滑坡特征及穩(wěn)定性分析[J]. 城市勘測(cè). 2006(02)

　　[2] 黃澤瑞. 石川隧道邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與控制[J]. 山西建筑. 2009(18)

　　[3] 方建勤,廖樹忠. 隧道施工對(duì)洞口邊坡穩(wěn)定性影響研究[J]. 公路. 2009(12)

　　[4] 顏育仁,杜時(shí)貴,董良淮. 浙江省大梁山隧道出口邊坡穩(wěn)定性分析[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào). 2006(03)