重载铁路隧道进洞穿越黄土滑坡体治理技术研究

重载铁路隧道进洞穿越黄土滑坡体治理技术研究

屈海滨

中铁二十局集团第四工程有限公司山东青岛266000

摘要：我国是滑坡地质灾害较为严重，滑坡体影响铁路地运输安全，对居民危害极大。陕北地貌属于典型的黄土茆梁地貌，新黄土具有湿陷性，黏质老黄土具有弱膨胀性，土石界面有裂隙水渗出容易形成滑坡体。通过对黄土滑坡体地治理技术研究，提出路基设置抗滑桩反压、洞口两侧锚固桩锚固、端墙式洞门支挡、附属防排水预防等综合治理措施，结合系统的监控量测对方案进行效果论证，解决了隧道穿越黄土滑坡体这一问题，也为类似工程提供参考。

关键词：隧道;黄土滑坡体;抗滑桩;监测

1?引言

我国黄土地区主要分布在西北内陆地区如青海、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南等地，黄土滑坡是这些地区常见的一种自然灾害。今年，我国高速铁路客运专线得到快速发展，因此如何有效地治理滑坡被更多人重视。文章结合蒙华铁路MHTJ-7标姚店隧道进口黄土滑坡体治理措施，对黄土滑坡体治理进行探讨。

2工程概况

2.1工程简介

蒙华铁路MHTJ-7标项目姚店隧道位于陕西省延安市宝塔区和延长县境内，本隧道全长3722.91m。洞身围岩地质复杂多变，隧址区含有三叠系泥岩夹煤地层，油井分布密集、深度不等，煤窑、窑洞等零星分布，存在一定瓦斯溢出，施工风险高。隧址区部分沟谷中有水，随季节变化幅度大，在DK353+750.53右61.65m处有一处泉眼,水量很小。隧道进口冲沟发育，地形起伏较大，处滑坡体内。

2.2滑坡体勘查情况

隧道进口DK353+792～DK353+900左侧滑坡体沿土石分界面滑动，长79m，宽178m，厚度1.8-20.8m，滑坡体体积约26.6万方，属于中大型滑坡体，主滑方向为50°，与线路轴线夹角约19°。

3黄土滑坡体一般治理方案

目前可供采用的滑坡加固措施很多，有削坡减灾技术、排水与截水工程、锚固措施、混凝土抗剪结构措施、支挡措施和植被框格梁护坡、护面等[1]。结合姚店隧道进口现场地理环境及工程特点，以下主要对抗滑桩等治理措施进行简述。

3.1抗滑桩

抗滑桩是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定地层，利用桩的锚固力来平衡滑动体的推力，使滑体达到稳定状态。一般情况下桩的截面采用矩形，且长边平行于滑动方向，增加其抗剪能力。抗滑桩与其它治理措施相比，主要有以下优点[2]：抗滑效果好，利用抗滑桩能够很好地解决抗滑挡土墙难以解决的困难，尤其是对于滑动带较深、滑坡推力大的滑坡；施工方便，缩短工期，安全可靠；钢筋布置灵活，根据实际情况计算分析重新布置；桩位灵活。

3.2预应力锚索

预应力锚索加固技术作为一种主动支护技术，和传统圬工、锚钉结构比较，具有深层主动加固、随机补强、柔度高、施工块等特点[3]。锚索靠锚头通过岩体软弱结构面的孔锚入岩体内，把滑体与稳固岩层联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，提高边坡不稳定岩体的整体性和强度。注浆是锚锁施工的一道重要工序，是决定锚锁质量的关键，要等锚固段强度达到设计要求才可进行张拉，一般注浆7天后可进行张拉作业。

3.3减重和反压

刷方减重又叫削坡，是将陡倾的滑体上部挖除使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，达到稳定的目的，治理时也可在滑体后缘进行填筑反压，对其产生一定推力来抵消下滑力达到稳定状态。理论上减压使滑坡体下滑力和阻力同时减小，如减压位置顺序不正确，坡面防排水施工不达标等因素都会造成滑坡体活动下滑，治理过程中可以采取减重与反压结合的方案。此类方法一般受工程类型及地理条件限制较大，治理过程中需增加完善的排水系统及坡面防护等附属工程。滑坡体减重反压示意如图1所示。

图1滑坡体减重反压示意

3.4挡土墙

挡土墙治理措施施工方便、稳定滑坡体效率高、成本少等优点，被广泛使用，挡土墙多为重力式挡墙，施工过程中基坑底设置临时排水沟，避免基础施工前侵水。缺点在于基础往往不能有效地伸入滑动面以下，其自身稳定无法保证，因此挡土墙治理措施一般用于滑动带较浅滑坡体。

4施工问题及治理措施选定

该滑坡体左侧有一条冲沟，受雨季影响较大正面坡面较陡，洞顶山体陡峭难以进行预应力锚索措施治理。洞口下方滑舌伸入季节性流水河内，洞口正常开挖会对滑坡体下端减压使滑坡体失稳，故难以进行减压措施治理。如果以桥梁方案过渡河沟，桥梁是重要建筑物，一旦被破坏后果十分严重。

结合上述及现场地理水文环境条件，采取“路基设置抗滑桩反压、洞口两侧锚固桩锚固、端墙式洞门支挡、附属防排水预防”的综合治理措施进行治理。

5隧道穿越滑坡体治理措施

5.1抗滑桩治理措施

滑坡体与抗滑桩是一个相互作用的复杂体系[4]，其受力主要受桩长、桩径、桩间距、配筋等因素影响。本滑坡体前缘采用26根抗滑桩进行防护，隧道进洞对滑坡体的局部减压，或造成滑坡体局部范围失稳甚至引发更大的滑坡，故洞口明暗交界处采用8根锚固桩进行锚固。遇到流动性淤泥或流砂时，采用缩短进尺加筋加厚护臂等方案通过。由于爆破对滑坡体稳定程度影响情况尚不明确，因此洞口8根桩不得进行爆破作业均采用水磨钻施工。抗滑桩桩身钢筋笼制作采用在桩坑内绑扎钢筋笼的方法。纵向主筋搭接接头不得设在土石分界和滑动面上并点焊成束。抗滑桩桩身砼的灌注桩坑暴露时间不宜过长，灌注砼用漏斗、串筒引流混至桩底2m以内，灌注砼不得中断。抗滑（锚固）桩技术参数如表1所示。

表1抗滑（锚固）桩技术参数表

图2洞门挡墙与滑动面位置示意

5.3路基设置抗滑桩反压措施

滑坡体滑舌侵入季节性河床内，河底至内轨顶面垂直距离约16m，该处若进行桥梁过渡，桥墩台的开挖势必会影响滑坡体的稳定性，长远来看，滑坡体的位移对桥梁也有不可估量的破坏。因此该处滑坡体前的河沟采用路基的形式过渡，路基对滑坡体下端进行有效反压，确保整体长期稳定，原理如本文3.3“减重和反压”所阐述。路基下设置2-6m双孔排洪涵，现场滑坡体与工程结构位置关系如图3所示。

5.4洞口附属防排水措施

防排水治理措施是直接有效的一种防范措施，不论采用哪种治理措施，都会配合防排水的应用。主要方法有，采用三七灰土夯实填筑处理地表洞穴、集水坑、凹洼易渗水地貌，防止雨水沿裂隙渗入到滑坡中，完善排水系统、临时边仰坡等附属。滑坡体坡脚为季节性流水沟渠，清理沟渠水路，避免积水浸泡滑动面影响其稳定性。

图3现场滑坡体与工程结构位置关系

5.4进洞技术措施

导向墙及大管棚的设置，可以理解为类似上文3.2提到的“预应力锚索”加固原理，弥补了因该处锚固桩间距过大，导致短期内存在安全隐患的问题。导向墙数量按拱部120°范围计算，大管棚采用双层φ159超前长管棚，长40m穿过滑坡体进入稳固岩体。进行进洞施工采用“短进尺、微台阶”施工理念，控制初支仰拱封闭成环到掌子面距离在7-10m范围内，即尽可能的缩小土压力对临空面的受力面积，从而做到快速稳定地穿过滑坡体范围，所有施工过程，严格控制超欠挖。

6施工效果监测

地表沉降:DB353+860-05测点，变形速率范围为-0.8mm~1.2mm。最终累计沉降17.8mm。拱顶下沉:沉降速率范围为-2.9mm~2mm，累计值27.4mm。最终累计沉降27.4mm。周边收敛:周边收敛Ⅰ最终累计6.82mm，周边收敛Ⅱ最终累计4.04mm。滑坡体位移监测:横向共埋设7个监测测点，平面最终位移6.6mm，最终沉降-13.6mm。

综上治理结束后，监测数据满足相关监测规范要求，尤其是隧道支护成环后数据明显减小趋于稳定。可见，对隧道穿越滑坡体的综合治理方案可行，达到预期效果。

7结束语

本文通过对黄土滑坡体的认识及治理方法研究，提出了一种隧道穿越黄土滑坡体的综合治理方案，成功解决了姚店隧道进口穿越黄土滑坡体进洞这一难题，经济效益显著，施工后系统总结相关成果，为今后类似工程施工提供参考。

参考文献

[1]杨健.红梅水库近坝左岸内侧山体滑坡稳定分析与治理设计[D]，昆明：昆明理工大学，2008：55-58

[2]王卓娟，李孝平.抗滑桩在滑坡治理中的研究现状与进展[N]，灾害与防治工程，2007：45-46.

[3]李海光，等.新型支挡结构设计与工程实例（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2004：388-389.

[4]张友良,冯夏庭，等.抗滑桩与滑坡体相互作用的研究[J].岩石力学与工程学报，2002，21(6)：842.

[5]夏永忠，易庆林.崩塌滑坡防治施工监测与治理效果[J].中国地质灾害与防治学报，2006，17（1）：4-8.

基金项目

中铁二十局集团有限公司科技计划研发项目2018-06

作者简介

屈海滨（1986.6），男，助理工程师，隧道施工技术。