赵建军（兰渝铁路有限责任公司，甘肃　兰州　730000）



范家坪隧道进口滑坡及整治方案分析

赵建军
（兰渝铁路有限责任公司，甘肃兰州730000）

摘要：兰渝铁路范家坪隧道进口桥隧相连，隧道洞口、桥台及桥隧间路基靠近滑坡边界的侧边缘，铁路右侧上跨既有国道、且紧邻白龙江桥工程设置复杂。滑坡对铁路隧道、桥梁、既有国道及白龙江造成极大的安全影响，通过补勘情况、变形及原因分析，提出滑坡体整治方案，以确保安全。

关键词：隧道；滑坡；失稳；开裂；变形；整治

1　工程概况及原工程措施

1.1工程概况

兰渝铁路范家坪隧道位于甘肃省陇南市武都区桔柑乡大元坝白龙江左岸，于212国道边进洞，地形东高西低，地形起伏较大，高程为900～1080m，高差180m，自然坡度35°，交通不便。进口段工程设置复杂，该段主要工程有桔柑白龙江特大桥、桥隧过渡段路基、范家坪隧道组成。隧道洞口、桥台及桥隧间路基靠近滑坡边界的侧边缘（如图1，2所示）。

地层主要为第四系全新统坡积碎石土及下伏的泥盆系千枚岩及灰岩。地震动峰值加速度为0.2g（相当于地震基本烈度八度）。地震动反应谱特征周期采用0.40s，土壤最大冻结深度13cm。

工点区不良地质主要是危岩落石。线路左侧150m范围外，山体近直立，主要为灰岩，长大节理发育，危岩落石发育。在施工扰动、降雨及其它外力作用下极易顺坡滚动，危及铁路施工及运营安全和212国道安全。

图1　范家坪隧道进口全貌

图2　铁路工程纵向位置图

1.2原设计工程措施

桔柑白龙江特大桥26号墩紧邻国道左侧山体坡脚，施工场地开挖，采用1∶1放坡，钢板桩防护；桥台采用1∶1放坡，无防护。路基过渡段、隧道明洞边坡及暗洞边仰坡在清除坡面危岩落石的前提下，洞口边、仰坡坡率为1∶1；边、仰坡临时防护采用网喷、Φ22砂浆锚杆防护坡面，永久防护采用M10浆砌片石防护。隧道设置全环I20b型钢钢架，间距1榀/0.6m；二衬采用C35钢筋砼，拱墙厚50cm，仰拱厚55cm。

2　滑坡病害发展及措施补强过程

1）施工期间因隧道先期掘进及桔柑白龙江特大桥26号墩施工过程中，扰动山体，破坏自然坡面，导致DK391+845.5～DK391+883地表出现裂缝，并发生水平位移。为防止边坡失稳，于过渡段路基及明洞段左侧设置片石混凝土挡土墙及桩板式挡土墙，共设5根加固桩（即1～5#桩），桩长30m，桩间距6.0m，桩截面尺寸2m×3m。

2）桔柑白龙江特大桥26号桥墩处于212国道路边，2009年10月开挖，2011年5月施工完成，由于前期承台施工开挖刷坡，斜坡前缘形成直立高陡凌空面，造成前缘边坡处于不稳定状态，2013年5月该处部分地段已坍塌；另外，范家坪隧道进口暗洞段，由于隧道先期施工掘进及桥梁施工过程中，扰动山体，破坏自然坡面，2010年12月1日暗洞范围DK391+845.5～DK391+883段洞内下沉，地表不均匀沉降，沿线路方向出现了长37.5m，宽10～30cm，错台5～0cm的裂缝，大里程端还出现了2条明显的横向裂缝。2011年1月16日至2013年4月1日，洞内变形监测，裂缝无发展变化。

3）2013年6月，为防止桔柑白龙江特大桥26号桥墩开挖边坡失稳，保证桥梁施工及运营中的安全，于靠山侧设置挡土墙及桩板式挡土墙，共设3根桩（即6～8#桩），桩长28m，桩间距6.0m，桩截面尺寸2.5m×3.5m；同时，为避免坡积体侧向土压力造成范家坪隧道进口暗洞结构破坏，对范家坪隧道进口暗洞左侧DK391+825～DK391+851.50段设置预加固桩，共设4根，桩长36m，桩间距6.0m，桩截面尺寸3.0m×4.0m。

4）2013年12月18日发现隧道DK391+910～+ 940段洞顶及线路右侧发现2条地表裂缝，走向与线路走向夹角约70°，长约70m，宽10～30cm，错台高约0.4m，挖探深度大于2.5m。DK391+900～+940段右侧50～70m范围内坡面发现环向裂缝，长约70m，宽约10cm。DK391+815右侧60m处G212国道路面出现贯通缝并向堑坡上延伸约5m，未与坡顶裂缝联通。隧道洞身DK391+865左侧二衬开裂，DK391+867右边墙出现两条裂缝，并有渗水现象，各条裂缝均有发展。已开挖的加固桩护壁普遍存在一定深度以下出现纵向开裂现象，位于桩井护壁垂直于线路的两对边上，且随开挖进行裂缝继续发展，暗洞段原2#加固桩于2013年12月21日发现在护壁5.6m处大里程边出现横向裂缝，错动7mm。现场对不稳定斜坡采取了清方减载应急处理措施，2014年1月完成。2014年4月26日、27日、29日和5月1日分别出现了连续降雨天气，在5月1日降雨量较大的情况下，卸载区边坡及坡顶上方40m范围突然失稳滑塌后停工，如图3所示。

图3　滑坡清方减载区现状

3　补充勘察及变形监测情况

自2010年12月1日地表出现裂缝、洞内发生变形后，一直处于停工状态。为保证铁路、公路及施工安全，2013年4月在利用原勘察地质资料的基础上，补充钻探135m/4孔。通过地质调查、钻探及施工揭示，进口段斜坡地层岩性、结构、地质构造、水文地质条件及不良地质情况与原设计一致。

自2010年12月1日洞内变形加大、地表出现裂缝开始，随之对滑坡范围进行了地表位移、沉降观测。根据变形监测数据分析，该斜坡在2010年12 月10日至2013年2月11日期间，经历卸荷变形、基本稳定阶段两个阶段。2010年12月10日至12 月20日，地表各监测点平均位移速率在15～23mm/d之间，变形时间短，变形量大，斜坡处于卸荷回弹变形阶段，因洞内施工形成地下临空面，且隧道初支处于变形增大趋势，斜坡应力重分布，地表张应力增大，造成局部地带岩土体结构破坏，变形突然加剧。2010年12月20日至2013年1月10日，地表各点平均位移速率在0～0.053mm/d之间，斜坡处于基本稳定状态；隧道处于停工状态，斜坡应力重分布后，原始应力在卸荷的作用下已基本释放，整体变形趋稳。

2013年1月10日以后观测地表变形无明显变化。

4　滑坡概况及稳定性评价

4.1滑坡范围判定

补充勘察及现场变形检测为滑坡的稳定性评价提供了可靠的地质依据。根据变形情况，滑坡体以铁路隧道DK391+900为主轴线，分为中下部基本稳定I区、上部不稳定II区。

1）滑坡Ⅰ区位于斜坡中下部，轴向长约180m，前缘宽约100m，中部宽120m，一般厚度20～30m，最厚达35m，总方量约40万方。滑体主要为第四系松散堆积碎石类土及全风化千枚岩，推测滑带（蠕动变形带）为土石界面或其下全风化千枚岩，为一中型蠕动型滑坡。2014年5月1日滑坡Ⅰ区未见明显变形迹象，滑坡Ⅰ区处于基本稳定状态。

2）滑坡Ⅱ区位于斜坡上部，2014年1月的清方减载应急方案已实施至高程975m，表层黄土厚2～3m，下为风化千枚岩，完成清方约9万方。2014年5 月1日卸载区边坡及坡顶上方40m范围失稳滑塌，面积约3110m2，上部清方边坡面喷射砼临时防护出现大面积开裂破坏和脱落，损坏面积约2997m2，坡顶处150m截水天沟破坏，造成滑坡地质灾害，滑坡变形区长约130m,宽60～100m，地表形成5条裂缝。滑坡Ⅱ区处于不稳定状态。

4.2滑坡稳定性分析

斜坡地表为第四系风积黄土及坡积碎石类土，下伏志留系千枚岩，坡度约35°，经检算，天然状态均为稳定斜坡。从地表变形观测和滑坡稳定性分析，在不考虑地震、降雨、动荷载、人工切坡等条件下，滑坡Ⅰ区蠕动变形趋稳，处于基本稳定状态；滑坡Ⅱ区已发生滑坡地质灾害，处于不稳定状态。目前路基、明洞及隧道等工程尚未完成施工，在施工、降雨、地震的作用下，极易发生局部失稳，甚至导致斜坡大面积失稳，鉴于范家坪滑坡Ⅰ区2013年12月曾经发生蠕动变形和地表开裂，滑坡Ⅱ区2014 年5月已发生了滑坡地质灾害，对兰渝铁路工程、212国道存在极大安全隐患，为确保铁路主体工程及国道安全，必须对范家坪滑坡进行综合整治。

5　滑坡原因分析

该处位于崩坡积堆积体上，未见古滑坡特征，具有特殊的地形地貌、复杂的地层岩性和地质构造条件，且白龙江岸坡及212国道边坡高陡，在汶川5.12大地震、岷县7.22地震、近年来降雨增多、河流冲刷等因素影响下，造成地表开裂变形、坍塌形成了滑坡地质灾害。

6　滑坡整治方案

1）整治方案选择。滑坡整治方案分析中，重点对上部便道及以上的滑面位置、下滑力大小及施工条件等主要因素进行分析，并结合上部清方减载形成的边坡高度、千枚岩的特性及风化层厚度以及增设便道的难易程度分析了两种滑坡稳定措施方案：

方案一，上部设两排预应力锚索抗滑桩、下部212国道边设一排桩板墙方案。该方案上部施工便道以上不清方减载，先对坡顶以上裂缝及便道处裂缝注浆封闭后，清理坡面，然后施工上部预应力锚索桩；下部局部清方后于212国道边设置一排桩板墙。该方案不需增设施工便道。

方案二，上部清方减载及设一排抗滑桩、下部212国道边设一排桩板墙方案。该方案先对施工便道处裂缝注浆封闭后，进行便道以上清方减载，然后上部设抗滑桩；下部局部清方后于212国道边设置一排桩板墙。

综合分析：方案一可以利用原有便道施工，但投资费用较大，且预应力锚索抗滑桩施工较困难；方案二上部滑坡体清方后，对滑坡整治彻底，不留后患，且工程投资费用较低。虽清方边坡较高陡，需重新向上修建施工便道，增大了施工难度和投资，但综合整治效果优于方案一，故采用方案二进行整治。

2）整治措施。（1）对隧道上部的滑坡体进行清方处理，减轻滑坡体上部自重。即II区滑坡上部沿滑面和岩层分界面清方，DK391+900断面左侧清方边坡采用预应力锚索框架梁防护，断面右侧清方边坡分别采用预应力锚索框架梁及预应力锚杆框架梁防护；I区滑坡左侧清方边坡坡率1∶1～1：1.5，亦采用预应力锚索框架梁防护。滑坡I区清方土体设两级边坡平台，一级边坡平台与二级边坡平台之间的边坡坡率为1：1.5,二级边坡平台以上边坡坡率为沿岩层分界面刷方。两级平台间边坡采用浆砌片石骨架护坡防护，骨架内栽植灌木。（2）设置抗滑桩，加固滑坡体确保铁路及既有国道安全。即于DK391+ 831.54～DK391+883.04隧道暗洞段左侧10m外沿主轴断面方向设置一排抗滑桩，桩截面尺寸均采用3m×4m矩形，桩中心间距为10.3m（沿线路方向），共6根，桩长36m。于DK391+809.56～DK430+812.32段桔柑特大桥重庆台背与明洞进口间沿主轴断面方向设置一排抗滑桩，桩截面尺寸均采用2m×3m矩形，桩中心间距为5m，共3根，桩长24m。于DK391+794.2～DK430+829.55段212国道边设置一排桩板式挡土墙，桩截面尺寸均采用2.5m×3.5m矩形截面，桩中心间距为5m，共12根，桩长30、32、36m，于桩顶以下施加两根预应力锚索，锚索纵向间距1m，锚索长分别为33、36m。国道路面以上桩与桩之间加设C35钢筋混凝土挡土板，板长为2.2m，板高0.5m，板厚0.4m。挡土板后设0.3m的砂夹卵石反滤层。（3）隧道洞身初支变形已开裂段应采取沙袋回填处理，回填密实；在线路右侧设置2m×1.5m应急逃生通道，通道靠砂袋侧及底部采用I20b型钢支撑，随后对开裂段进行注浆加固、增设套拱等拆换处理。对二衬开裂侵限段应拆除重新施做。（4）为保证212国道的正常通行及运营安全，对国道影响段需搭设棚架防护，设置安全警示标志，安排专人防守。

7　结论

该工点无古滑坡特征，为崩坡积堆积体，具有特殊的地形地貌、复杂的地层岩性和地质构造条件，属于非典型地质灾害工点，初期设计中很难准确判识。由于该工点地形较陡、施工难度大、工程工点设置紧密复杂，加之对铁路隧道和既有国道安全影响极大，该滑坡整治处理应全面考虑滑坡体形态特征，结合补勘和变形监测情况，按照彻底整治不留后患的原则，以减轻滑坡体自重并加以抗滑桩的综合措施进行整治处理。本文结合补勘、变形情况及实际情况，提出了上部清方减载及设置抗滑桩、下部212国道变设置桩板墙的综合整治方案。

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中图分类号：U451