滑坡处理专项方案

康临高速公路建设项目隧道进出口滑坡处理专项方案编制：审核：康临高速公路KL6合同段项目经理部二〇〇八年八月二十二日隧道进出口滑坡处理专项方案一、隧道概况南阳山隧道为上、下分离的四车道高速公路特长隧道，隧址位于甘肃省临夏回族自治州和政县境内，穿越南阳山。上行线K48＋970～K52＋260，全长3260m，明洞27m，下行线K48＋962～K52＋290，全长3290m，明洞24m，隧道出口下穿省道S309线。进、出口处Ⅵ级围岩地段，为提高围岩自身承载能力，提高岩体衬托能力，均设超前大管棚注浆预加固处理后进行暗洞开挖。浅埋段Ⅴ、Ⅵ级围岩采用双侧壁导坑先墙后拱法施工，深埋段Ⅴ级围岩采用超短台阶预留核心土先拱后墙法施工，洞身一、二次衬砌均采用模筑砼共同组成永久性承载结构。隧道进出口地处古滑坡地带,地质条件复杂,存在大量的软弱岩层，受地形、构造应力的影响,隧道开挖后出现滑坡、坍塌、大变形等问题,给隧道正常施工带来极大困难。二、下行线进口滑坡体地质概况根据区域地质和综合勘察资料，隧道地处陇西黄土高原与青藏高原的过渡带，隧道范围内主要为第四系全新统和更新统地层，隧道下行线K52+140～K52+340位于滑坡地带，坡面植被发育，自然边坡25℃左右，洞口段60米范围覆盖层厚6m～15m的坡积亚粘土及亚砂土层，下伏上第三系临夏组泥岩，围岩软弱，土质松散，含水量大，顺坡面向沟道内极易产生围岩失稳坍塌，影响隧道西端进、出口安全。2007年10月中下旬出现蠕滑变形，S309公路、乡间便道均被错开，滑坡体表部横向拉张裂隙与纵向剪切裂缝发育，滑坡体前缘冲沟沟底宽度仅5～10m，滑坡前缘空间狭小。该段原滑坡堆积亚粘土体吸水饱和与泥岩层面之间形成软化带,滑体与滑床间的抗剪强度大大降低，当土体的下滑力超过接触面处的抗滑力时,产生滑移。三、进洞方案1、设计进洞方案原设计考虑明洞开挖造成省道S309线中断，先改移S309线；同时填筑洞口冲沟土方，起到反压作用，让滑坡体无进一步滑动的临空面及空间；明洞边仰坡采用3.5m锚杆挂钢筋网锚喷的临时支护，锚杆间距1.5m，按梅花状布设；在暗洞开挖前，明洞一次衬砌和仰拱施作完成，立即进行回填反压，尽量缩短边仰坡暴露时间，有利于滑坡的稳定；在明暗交接处的套拱与长管棚对围岩进行预加固和棚架作用下，采用双侧壁先墙后拱预留核心土法进洞，台车就位后立即进行二次衬砌施工，确保明洞段边仰坡稳定和结构安全。待洞口工程完成后恢复S309省道通车。优点：常规施工法，工艺简单，造价低，明洞回填完成后，恢复S309线上跨明洞，有效减小了S309线下沉及位移；缺点：明洞大开挖后，原山体力学平衡受到破坏，边仰坡临空面大，雨季施工容易诱发古滑坡体活动，存在安全隐患；先明洞后暗洞施工顺序，增加暗洞施工工期；同时增加恢复S309线相关工程量，造成一定资源浪费。2、施工单位建议进洞方案根据原设计隧道地质、地貌分析，结合洞口段滑坡实际情况，在洞口沟内起反压、抑制滑坡滑动土方未填筑完成，滑坡体存在临空面的前提下，应遵循“早进洞，晚出洞”的原则，做到少开挖或零开挖，减小滑坡临空面，同时减少公路建设对自然地貌、植被等环境的破坏。建议减少开挖，缩短明洞，封闭S309线，改移交通，根据地形暗挖进洞施工方案。将明洞变短为6m,加强超前支护为两排大管棚，在管棚严注浆预加固和棚架作用下，采取双侧壁导坑进洞，同时考虑暗洞施工时洞顶S309线有可能下沉及位移，恢复运营时存在安全隐患，将S309线下20m一次衬砌中钢筋更换为工字钢，增加衬砌强度、刚度，待二衬施作完成，混凝土强度达到要求后恢复S309线通车。优点：避免明洞大开挖，减小滑坡临空面，有效降低滑坡活动机率，同时节约S309线开挖、恢复成本；减少地貌、植被、环境破坏，使公路与自然景观更加协调，提高隧道设计理念。缺点：隧道工程造价增大，初步估算明洞部分隧道每延米增加3.5万元。业主及设计单位在两方案对比后，认为前种方案已考虑对山体滑坡稳定，无安全隐患，后种方案增大工程造价，所以采用原设计方案。四、首次滑移情况及处理措施1、滑坡情况隧道上行线进口按原设计方案，在完成暗洞口XK52+266-276段10m明洞一衬后，2008年8月20开始暗洞开挖，隧道左侧壁于2008年8月25日开挖至XK52+263掘进3m时，下行线仰坡拱顶诱发滑坡体的滑移，其原因是围岩很差,地表为古滑坡堆积体，大量地表水下渗，使洞顶山体粘聚力下降，土体自重增大，隧道施工影响到滑坡体产生滑移趋势。在隧道洞口仰坡的截水沟及其滑坡体上布置了一系列地表的沉降、位移观测点,观测结果表明,地表的沉降一直在增加,特别是于8月24、25日两天的强降雨后，降雨前后，滑坡位移量达24cm，地表下沉两达9.2cm,且滑移速率呈加快趋势；地表出线一条环状裂缝，裂缝最宽为8.5cm，裂缝最远端距仰坡开挖线11.5m,裂缝在仰坡出露处南北距离31.5m,仰坡处滑面距地表垂直高9.6m,滑坡体积约3200m2左右。2、滑坡处理措施滑坡滑移后,果断于2008年8月25日停止隧道侧壁掘进,依照滑坡圆弧法分析理论，滑坡力矩nicLaiGifMs1cos（L滑动面总长度，f摩阻系数，c黏聚力，Gi第i块的总量）在其他条件不变的情况下，只要减小滑坡体总量G，其滑动力矩就会减小。因此，确定治理方案为地表土体卸载，同时进一步完善滑坡范围防排水；该方法简单易行，工期短，见效快，于2008年8月25日晚立即实施，主要工作如下：（1）滑坡体平均下挖2.5m，纵向深度平均为10m，宽33m,总体上前端低于后端，有利于排水。（2）深挖地表裂缝50cm左右，采用有三七灰土夯填，略高于原地面,防止地表水下渗润湿滑面。（3）完善排水系统，将滑坡顶面全部覆盖防水材料，进一步防止地表水下渗，沿滑坡外缘做截水沟，XK52+215处S309线做拦水带将路面排水截至边沟，防止路面排水流入滑坡范围内。（4）加强对滑坡体的监控量测工作，以四小时为间隔监控量测。（5）加强初期支护为了克服前段施工时初期支护变形严重,模筑混凝土开裂等情况,采用加强初期支护的方法,初期支护I20工字钢加密,同时S309线下20m范围内二衬中增加工字钢（设计外）。（6）采取仰拱、二次衬砌紧跟掌子面的做法,一是可以协同初期支护共同承载;二是可以避免因初期支护暴露时间太长,或因雨水等原因造成强度不足而产生的变形;三是可以起到稳定滑坡体的效果。（7）缩小每循环进尺，鉴于隧道围岩为泥岩、滑坡堆积体,有遇水软化的特性,围岩自稳性较差,为了避免造成大的开挖面,采用短进尺,多循环的施工方法,减小围岩的变形。（8）探明地质情况根据施工图地质报告探明地质情况,确定滑移面。滑坡平面位置图、剖面示意图显示,存在一个中层滑动面,深度约为12～15m,滑面为泥岩-古滑坡堆积土体之间的接触面,下覆泥岩是相对隔水层，接触面抗剪强度很小,在饱和状态下抗剪强度极小,符合滑动面的基本条件。下表选取具有代表性的地表观测点的监控量测记录，反映了滑坡开始活动至卸载方案完成整个过程滑坡活动情况。地表S1-3点监控量测记录表时间项目2008.8.232008.8.242008.8.252008.8.262008.8.272008.8.28地表累计下沉(cm)1.22.99.19.19.29.2地表累计下沉(cm)0.64.623.924.324.424.4备注降雨前强降雨卸载后3、处理效果监控量测数据和曲线图显示，在实施以上处理方案后，滑坡体滑动得到了有效遏制，滑坡很快趋于稳定，取得了较好的效果，暗洞施工恢复掘进。五、二次滑移情况及处理措施地表S1-3点监控量测曲线图05101520253023日24日25日26日27日28日日期（2008年8月）沉降、位移量(cm)地表累计下沉地表累计位移1、滑坡情况当隧道上台阶掘进至XK52+215,10月21日晚大雨后，再次诱发洞顶大面积滑坡，此次滑坡涉及范围很大，在10月21日至10月30期间，洞顶地表发展出现多条环状裂缝，最大裂缝缝宽25cm,裂缝错台最大处达45cm；直接导致距暗洞口50m的S309线路面多处开裂右半幅不同程度下沉；暗洞XK52+220-240段一衬多处开裂。量测数据表明，此段时间内，滑坡位移量达194.0cm，地表下沉量达77.7cm；S309线路面左侧最大下沉量42.6cm；暗洞XK52+220-240段洞顶下沉最大为13.4cm（此前考虑到围岩状况及滑坡影响，预留变性量为25cm）,相对收敛4.9cm，滑坡体积约22000m3以上。2、滑坡处理措施面对严重的洞体变形及剧烈的山体滑坡，项目部相关技术人员相互商讨，共同制定治理方案，具体方案为：（1）抑制洞体变形XK52+220-240段上台阶一衬两侧拱脚以50cm间距施设3.5m长锁脚小导管，角度控制于30o-45o，抑制上台阶下沉；然后拉中槽跳马口开挖下台阶，半幅单次开挖长度控制在3m以内，避免两脚同时悬空；下台阶每拱架增加3.5m长锁脚小导管两根，施设角度同上台阶；最后施工仰拱，使一次衬砌尽快形成受力环，彻底抑制洞体变形。（2）控制山体滑移明洞已经完成，立即实施明洞洞顶土方回填，对隧道仰坡滑坡体进行反压。在短期内端墙无法完成的情况下，在明洞口衬砌两侧增加3.5m厚，高8.5m浆砌片石挡墙，起挡土作用，保证回填土方不沿坡面外溜，回填同步挡墙一起施工。（3）完善防排水，处理地表裂缝（4）加强监控量测工作适当加密地表布点及洞内布点，以四小时为间隔监控量测，保证各措施在确保安全的基础上实施，同时掌握一手资料，指导施工。3、处理效果在方案实施过程中，全过程监控量测，下表选取具有代表性的地表观测点X2-3、洞内拱顶A50、洞内相对收敛E5-D5观测断面的监控量测记录，较为详实的反映了方案实施过程山体滑移及洞体变形情况。山体滑移及洞体变形观测记录表项目点号观测名称(日期)2008年10月2021222324252627282930地表X2-3累计下沉(mm)07.521.944.556.165.475.877.077.377.677.6累计位移(mm)020.456.895.8130.8164.0184.3190.5193.5194194洞内A50拱顶累计下沉(mm)02.44.87.19.410.512.613.113.213.213.4E5-D5相对累计收敛(mm)00.71.52.23.13.74.04.34.54.84.9随着洞门墙的砌筑和反压回填不断进行,地表观测点的监测结果表明,回填反压、临时浆砌洞门墙在阻止滑坡体滑动上效果明显，山体滑移及洞体变形在逐步得到遏制，这些措施有效地减缓了滑坡体的滑移，取得了很好的效果。山体滑移及洞体变形观测曲线图02040608010012014016018020020日21日22日23日24日25日26日27日28日29日30日日期(2008年10月)累计下沉、位移、收敛（cm）地表X2-3点累计下沉地表X2-3点累计位移洞内A50拱顶累计下沉洞内E5-D5相对累计收敛六、总结施工单位于2008年8月22日立即逐步实施既定方案，实践证明,为防止滑坡体在施工过程中滑动,保证安全顺利的进行施工所采取的措施和施工方法是成功的,到目前为止这些措施确实起到了阻止滑坡体滑动的作用。通过后期对滑坡体和隧道围岩变形的监控量测,可以得出以下几点结论:1、在滑坡体滑动方向和隧道中线小角度相交条件下，浆砌重力式洞门挡土墙、明洞顶回填土体反压，在阻止滑坡体滑动上起到了直接作用。2、在隧道进、出口地处古滑坡段条件下，隧道进洞方案选择合理与否至关重要，应尽量符合“早进洞、晚出洞”的隧道施工原则,有效的减小滑坡机率,同时减少开挖,有利于环境保护。3、在已诱发滑坡活动的情况下，处理方案、处理措施选择是否合理，应急措施及时与否也相当重要，在对滑坡处理的同时，应稳抢隧道施工。