(中铁三局集团桥隧工程有限公司 四川成都 610083)
摘要：随着国家路网规划逐步完善和施工技术水平日益提升，铁路、公路建设正逐步向复杂环境地域延伸，受区域地质、地形地貌及线路展布等多种因素综合制约，个别隧道洞口、桥位选址困难，洞口条件十分恶劣。尤其是西南地区山岭隧道洞口地灾危害突显，边坡崩塌时有发生。2008年汶川地震加剧了川西地区山体内部破坏，区域地质灾害频发。成兰铁路是震后灾区重建项目，隧道洞口危岩落石分布广泛，给运营带来了巨大的安全隐患。文章旨在浅析新民隧道出口陡峭仰坡整治技术，为西南山区边仰坡类似崩塌等地质灾害治理提供参考。
关键词：隧道；仰坡；崩塌；地质灾害；整治
1 崩塌的危害性
陡坡上的岩体或土体在重力作用下，突然向下崩落的现象称为崩塌[1]。崩塌的速度快、发生猛烈，崩塌体不沿固定的面或带运动，垂直位移大于水平位移、破坏能量大，对建(构)筑物及铁路、公路、水运干线运输危害巨大。1962年，宝成铁路仅0.4m3落石坠入道心，造成重大安全事故，中断行车近24小时。1987年，四川省巫溪县城南4000m3岩体崩塌，砸死95人、伤24人。2000年，重庆市万州区太白岩危岩发生大小崩塌数10起，一度造成交通中断，毁坏厂房等，严重威胁着交通要道、风景区及十余家企事业单位的安全。2013年，“7?10”汶川七盘沟特大泥石流摧毁大片村庄和公路，直接中断都汶高速公路通行长达半年。全国每年崩塌造成的损失尚没有一个准确完整统计数字，但其多发性、分布的广泛性和危害的严重性已不容置疑。崩塌几乎每年都会造成铁路行车中断事故，据不完全统计已有数千次崩塌落石等地质灾害破坏山区铁路线路及其他设施，对铁路的危害十分严重。
2 陡峭仰坡潜在滑体成因分析及稳定性评价
2.1 潜在滑体现状
新民隧道出口发育高陡岩质边坡、山势陡峭，高差220m，薄-中厚层状、单斜构造，自然坡度75°～85°；节理裂隙发育，仰坡近似直立，受岷江及岷江支沟切割，孤峰突兀、三面临空，卸荷强烈。地层岩性主要为三叠系上统朱倭组(T3zh)中厚层状砂岩夹千枚岩、板岩局部夹炭质千枚岩，层面产状N36°E/37°SE，节理产状N65°E/31°NW、N43°W/71°SW，层理节理相互切割。现有国道G213线与新建隧道出口分别位于贫脊山体两侧坡脚。无人机扫描勘察发现，隧道仰坡顶部附近有17条显著裂缝，裂缝、层理、节理相互切割，将山体表层分割成若干块体，部分前缘块体已形成贯通、张开裂缝，且后缘出现一系列局部张拉裂缝。裂缝均是沿贯通性节理形成，最大宽度达2.0m，最大延伸长度约41m，单块最大体积超过300m3、重量超过0.7吨。
2.2 成因分析
测区位于青藏高原东部边缘，山脉呈南北向展布，属构造剥蚀高山峡谷地貌，地形切割较大，地势险峻，左侧约3.5km以外发育岷江活动断裂带，新民隧道位于该断裂之下盘。隧址区地震动峰值加速度为0.30g，地震动反应谱特征周期为0.40s。1933年叠溪大地震等古地震使该区域山体产生松动，岩体内部结构受到严重破坏、山体表面形成较复杂的节理裂隙，2008年“5.12”汶川地震、2013年“4.20”芦山地震、2017年“6.6”汶川地震及 “8.8”九寨沟地震等近几年频繁发生的地震使得裂隙进一步发展形成贯通裂缝，张开裂缝将山体分割成堆砌块体。
2.3 稳定性评价及危害分析
在差异风化作用下，抗风化能力较差的千枚岩、炭质千枚岩剥蚀速度快，率先崩解剥落，在砂岩下部形成凹腔，上部砂岩悬空，加之层理节理的强烈切割，在仰坡顶部形成潜在不稳定的块体。部分块体处于天然稳定临界状态，在区域地震等动荷载反复作用和诱发下，随时都有向下崩落的可能，安全隐患极大，直接威胁铁路施工、运营和崖脚建(构)筑物安全，直接危及人民生命安全和财产安全，需对隧道洞口陡峭仰坡进行综合整治。
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3 失稳破坏方式[2]
新民隧道出口仰坡体已有贯通滑动面和潜在滑动体，裂缝切割块体主要表现为沿已有贯通滑动面倾落或潜在滑动体整体失稳等两种破坏方式。这类结构靠滑动面的抗剪强度维持稳定，在振动等外力作用下，滑动面抗剪强度下降或损失，诱发大量块、碎石瞬间滑塌或潜在滑体复活。这类坡体失稳滑方量大，一般造成的危害也很大。
4 工程治理措施
4.1 崩塌的必要条件
发生崩塌一般有以下几个必要条件：(1)崩塌体后缘出现张开裂缝；(2)崩塌体前缘掉块、土体滚落、掉块时常发生；(3)坡面出现新的破裂变形、甚至小面积土石剥落；(4)岩质崩塌体偶尔出现撕裂错碎声。
4.2 工程治理措施
坚持经济有效治理[3]和预防与整治相结合的基本原则，同时采取多种工程措施，综合治理隧道陡峭仰坡。
(1)清方：采用分级清方，将陡峭山体上的浮石、松动块体或潜在滑体沿已有贯通面彻底清除。将线路左侧19m至167m内的松动坡体采用1：0.3坡率、分2～7级边坡，自上而下、分次全部清除。
(2)嵌补：对清方后或局部浅表高度不大的岩腔采用C25混凝土嵌补。嵌补前清除凹腔内浮石，嵌补体与既有坡面采用锚杆连接，当坡面有地下水出露时，嵌补体设置泄水孔引排。距嵌补混凝土表面下不小于10cm处铺设一层φ6mm的钢筋网并与锚杆焊接连接。
(3)防护：清方后坡面采用喷锚网加锚杆系统防护，锚杆矩形布置，喷锚网小锚杆与大锚杆交错布置。喷射C25混凝土厚10cm，分两次机械喷射，中间铺设一层镀锌机编钢丝网。小锚杆矩形布置节点间距4m，采用单根φ25HRB400螺纹钢制作，长4.3m，锚孔采用φ49钻孔。大锚杆矩形布置节点间距4.0m，按与水平面成15°下倾角施作，每孔锚杆采用单根φ25HRB400螺纹钢制作，各排锚杆长度均为12.0m。大锚杆沿杆身间隔1.5m设置一处支架，支架与锚杆间采用焊接连接；锚杆固定时露出岩面20cm，端头做成弯钩压住钢丝网，其端部12cm及弯钩部分涂2遍防锈漆防锈。锚孔直径为110mm，采用注浆材料充填孔壁与杆体间隙，注浆材料采用M35水泥砂浆或水泥浆，注浆压力不小于0.2MPa。
(4)封闭及排水：顶部平台及其余各级清方平台均采用20cm厚C25混凝土封闭。坡面每3m间距设一处泄水孔，泄水孔上下错开布置，内设长1.0mφ42PVC花管。
(5)监测：对完成清方及防护的坡面，选取典型断面进行边坡稳定性长期监测。通过物联网技术，采用多种传感器组合的形式对新民隧道出口陡峭仰坡整治后的坡面开展监测，主要包括锚杆应力监测、地表位移监测和裂缝计边坡稳定性实时监测。
5 结论
(1)陡峭仰坡崩塌的发育有其特殊的环境条件，是多因素共同作用的结果，崩塌等地灾治理应本着经济技术最优、坚持多种措施并举。
(2)地震区洞口边坡整治遵循一次根治、不留后患的原则，采取清除或加固等综合处置措施，能有效降低运营安全风险[4]。
(3)坚持经济有效治理和预防与整治相结合的基本原则，同时采取多种工程措施，综合治理洞口陡峭仰坡。
(4)引入信息化自动监测技术，有助于边坡稳定性整体预测和评价，可有效指导地质灾害综合防治工作。
参考文献：
[1]蒋爵光等.铁路工程地质学[M].北京：中国铁道出版社，1991
[2]陈洪凯，欧阳仲春，廖世荣. 三峡库区危岩综合治理技术及应用[J].地下空间与工程学报，2002，22(2):3-7+13+93
[3]曾廉.崩塌与防治[M].成都：西南交通大学出版社，1990
[4]赵治平. 高地震烈度区隧道洞口单斜倒倾高陡边坡爆破施工技术[J]. 工程技术：引文版，2016(3):00184-00184
论文作者:王小平
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
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