堆积体区隧道开挖与边坡稳定及处治

堆积体区隧道开挖与边坡稳定及处治

王彪

贵州省交通建设咨询监理有限公司，贵州省贵阳市，550000

摘要：为了系统研究堆积体区隧道开挖过程中边坡稳定性以及导致其变形的破坏原理，在以具体施工区域地质条件为依据的基础上，对开挖边坡的特征进行充分研究，明确了解边坡危害发生情况以及机理，从而得到边坡施工灾害的发生机制以及破坏规律，并且以极限平衡原理为基础，对边坡可能产生的破坏形式进行全面整合，确保采取的失稳预防措施具有较高针对性和有效性，为后续类似工程项目提高边坡稳定控制水平奠定坚实基础。

关键词：堆积体；隧道开挖；边坡稳定；处理措施

在我国社会建设水平不断提高的背景下，规模较大的施工项目越来越多，遇到的复杂地质区域逐渐增多，对应施工技术的作用越来越明显。比如，超长隧道在穿越卵石破损地区时，对应的隧道边坡稳定技术发挥了重要作用。通过对堆积体区隧道开挖施工过程中的应力变化情况进行分析能够知道，由于受到隧道围岩变形的诱导，导致隧道具有“蠕滑—拉裂”的变形特点；对堆积体区隧道边坡以及内部变形情况进行三维立体监测，对隧道边坡的基本模型进行确定，能够为提高对机体隧道边坡稳定性以及各项治理措施的有效性提供重要依据；从环境因素以及人为因素入手，对堆积隧道边坡的滑坡产生机制进行分析，利用各种监测技术对边坡滑坡变形进行预测，确保传统隧道开挖方法、作业流程得到进一步优化。

一、堆积体区隧道的物理力学性质

与一般的土体或岩体不同，堆积体是存在于土体和岩体之间的一种特殊物质，由于自身的组成成分和结构存在较高复杂性，使其具有的性质复杂多变。在我国基础建设工程规模和数量不断增加的过程中，遇到堆积体的概率不断提高，由于对堆积体的性质特征缺乏充分认知，导致堆积体区隧道开挖过程中，边坡失稳现象时常发生。

在对堆积体物理力学性质进行研究的过程中，将天然土与采石场的弃渣按照一定比例进行混合，能够使最终得到的土体具有较高强度，可以作为防洪堤以及填筑路基的原材料。相关人士通过对堆积体基本特征以及形成原因进行分析，开展现场原位大型直剪试验，得到了具有较高准确性和参考价值的C、ɸ值；通过研究粗粒含量对砾质土压缩性、渗透性、压实性、应力应变关系产生的影响，能够知道当P5含量不断增加，并且大于5mm颗粒含量时，工程性质具有的复杂性随之提升。当压实条件相同时，渗透性不仅与P5含量有关，而且还与直径在0.1mm以内的颗粒含量、粘粒含量之间具有密切关联[1]。

二、堆积体区隧道开挖与边坡稳定及处治方式

（一）排水及设置降水井

在开挖堆积体区隧道之前，应该在距离开挖边坡线5m的位置，设置一条截水沟，截水沟沿着隧道开发方向与整个开挖段相贯通，并且将隧道上游地表水充分引入至已开挖的引水沟中，这样能够有效避免地表水对已经开挖的隧道坡面造成冲刷。以某工程为例，该工程使用C30混凝土对截水沟进行现场浇筑，截水沟的整体形状以梯形断面为主，沟深60cm，沟宽40cm，某一具体位置的引水沟使用C25混凝土进行浇筑，在截水沟上游铺设30m、下游铺设20m，沟底宽度为1m，沟深为4m，截水沟沟壁边坡的坡度为1:1.5，边坡壁厚0.5m。既可以将原地面与截水沟上游进水口之间进行紧密连接，也可以实际使原地面高出截水沟上游进水口一定高度，将截水沟下游出水口设置在自然沟中[2]。

通过对该堆积体区隧道开挖项目施工图展开的详细分析能够知道，按照15m的间距在隧道左侧布置降水井，与隧道中线保持20m距离；按照30m的距离在隧道右侧布置观察井和降水井，同样与隧道中线保持20m距离井。在此基础上，开挖施工从小里程开始，开挖坡度保持1:1，顺着堆积体区隧道线路的纵坡一直开挖到二级边坡顶面平台位置，然后预留并清理钻机摆放区域，最后组织机械设备进场施工[3]。

（二）边坡加固措施

通过对该堆积体区隧道施工项目开挖阶段岩土性质展开的详细分析能够知道，可以采取喷锚支护措施以及降水措施对边坡进行加固。在此过程中，不必对W2地层进行防护；

在W3地层中，均匀喷洒C20混凝土，厚度为8cm，采用直径为22的砂浆锚杆，总长度为2.5m，并按照1.5×1.5m的间距进行排列；

在卵石土地层中，均匀喷洒C20混凝土，厚度为10cm，采用直径为8的钢筋网，网格之间的距离为20×20cm，使用直径为22的砂浆锚杆，总长度为3.5m，并按照1.0×1.0m的间距进行排列；

在粉细砂层中，均匀喷洒C20混凝土，度为10cm，采用直径为8号的钢筋网，网格之间的距离为20×20cm，使用直径为25的砂浆锚杆，总长度为6m，并按照1.0×1.0m的间距进行排列。

当堆积体区隧道边坡开挖到目标位置之后，要将边坡仰面存在的大量虚土以及松石及时清理，为了提高边坡的稳定性，还要对边坡进行及时防护。当边坡清理工作结束之后，首先，要均匀喷洒一层C20混凝土，然后，搭设钻孔平台和锚杆孔，使用直径为22的砂浆锚杆，总长度为2.5m和3.5m，按照1.0×1.0m的间距进行排列；也可以使用直径为25的自进式锚杆，总长度为6m，同样按照1.0×1.0m的间距进行排列，但不同之处在于，锚杆的排列形状要按照梅花行进行布置

[4]。

当安装完锚杆之后，首先，在锚杆上挂设直径为8的钢筋网片，网格的尺寸为20×20cm。然后，将锚杆与钢筋网片牢固焊接，使其能够紧贴在岩壁一侧，并且两个相邻网片之间的搭接距离应该大于20cm。在正式铺设之前，要对钢筋网片进行除锈处理。接着，在初次均匀喷洒混凝土之后，挂设钢筋网，确保钢筋网能够与初喷混凝土融为一体，并且随着初喷混凝土面进行起伏铺设，二者之间的距离必须保持在3cm以内。最后，牢固焊接钢筋网与锚杆，确保在喷射混凝土的过程中，钢筋网不会存在外露或晃动现象。此时，如果发现混凝土块或石块被钢筋网卡住，则应及时清除，在锚杆与钢筋网表面再次均匀喷射厚度为10cm的C20混凝土[5]。

结束语：

堆积体区隧道边坡是否具有较高稳定性，是由众多因素决定，其中边坡岩土体、水的作用，是导致边坡失稳的重要因素，而地震振动、化学腐蚀、物理分化、生物影响，则是导致边坡失稳的诱发因素。在进行堆积体区隧道开挖的过程中，由于边坡岩体含水量较高，导致岩体的强度下降，从而发生边坡失稳现象。因此，结合堆积体区隧道开挖之后边坡的实际情况，采用喷锚支护方式对边坡进行再次加固，提高边坡安全系数的同时，满足隧道安全要求。

参考文献：

[1]谢亦朋,杨秀竹,阳军生等.松散堆积体区隧道围岩变形破坏细观特征研究[J].岩土力学,2019,40(12):4925-4934.

[2]熊明康,王宗学,张航等.松散堆积体区隧道洞口段钢拱架间距对隧道稳定性影响研究[J].四川建筑,2020,40(5):247-249.

[3]邓小川,康伦.红旗河沟立交桥交通拥堵原因分析及对策[J].科技信息.2013,(22).118-119.

[4]周业萍,常嘉.某隧道边坡稳定性研究[J].山西建筑.2012,(9).167-169.

[5]张燎,吴银亮.高速公路隧道边坡稳定性分析与加固措施选择[J].中国西部科技.2011,(11).52-53.