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中铁二局第五工程有限公司 甘肃省合作市 747000
摘要：由于工程地质条件、水文地质条件及人为因素等影响，隧道施工过程中会出现滑坡、冒顶、崩塌等各种地质灾害。因此加强对隧道洞口的滑坡原因分析，并提出处置方案及预防预案，就可减少施工事故，提高施工质量并加速高速公路及隧道工程的建设。本文以临合高速公路LH14合同段下仁尕玛隧道洞口滑坡为例进行分析并提出处置方案。
关键词：隧道洞口；山体滑坡；注浆；小导管；加固
一、工程概况
下仁尕玛隧道为一座左、右线分离的四车道短隧道，属小净距隧道。隧址位于夏河县扎油乡下仁尕玛村，隧道起讫桩号ZK83+400～ZK83+859，长459m；YK83+425～YK83+849，长424m。隧道最大埋深112m，出口段最大埋深约46m。局部基岩裸露，为下三叠系板岩夹砂岩，板岩中厚层-薄层状构造，变余泥质结构，板理发育，砂岩中厚层状块状构造，单层厚15-20cm，层理发育，层面平整。
该隧道出口段位于扎油河右岸，为Ⅴ级围岩，围岩自稳能力差，洞壁、洞顶易发生松动变形、掉块及塌方，洞底稳定性较好。出口段上覆盖薄层松散坡碎石土，洞口右侧岸坡上部有一处崩塌及危岩，节理裂隙发育，岩体破碎，靠近洞门端局部对隧道安全有影响。
二、出口段山体失稳的概况及原因分析
（一）失稳概况
2013年7月3日～7月11日下仁尕玛隧道所在地区普降大雨。本来趋于稳定的隧道初期支护于7月10日开始变形。且隧道拱顶初期支护逐步出现较大裂缝，拱顶部分喷射砼脱落，钢拱架与初支砼剥离出现裂缝。现场对喷射砼脱落部位剥离后发现多榀钢拱架发生扭曲变形。
1.洞内变形情况
（1）左线ZK83+780～ZK83+812段及ZK83+825～ZK83+842.5段初期支护出现大面积开裂，其中ZK83+795拱顶开裂及位移最严重。ZK83+842.5导向墙拱顶沿洞轴线向大里程发生位移达12cm。
（2）YK83+810～YK83+846.4 段初期支护开裂严重，最大裂缝宽度达8cm。多榀钢拱架发生扭曲变形，且出口段初期支护及导向墙向大里程方向发生较大位移，导向墙拱部出现明显前倾，位移达40cm。
2.洞顶山体变形
洞顶山体出现多条裂缝，裂缝最大宽度达20cm。
3.变形前洞内各工序的里程位置
工序里程
左右线 二衬
里程 仰拱里程 下台阶
掌子面 上台阶
掌子面 备注
左线 ZK83+695 ZK83+740 ZK83+750 ZK83+812、
ZK83+825 上台阶出口端施工了17.5m
右线 YK83+750 YK83+780 YK83+795 YK83+846.4 上台阶已贯通
（二）原因分析
1.内在因素
下仁尕玛隧道出口段最大埋深46m，地层岩性为下三叠系板岩砂夹岩，板岩中厚层-薄层板状构造，变余泥质结构，板理发育，砂岩层理发育；且出口段坡面顶部有一段成分为碎石土的坡积物松散堆积体。
由于岩层构造破碎，产状不良，风化严重且风化深度大（ZK83+815掌子面为强风化～全风化），岩体软弱，强度低，加之薄层状构造，层间摩阻力小，这些形成了变形的内在因素。
2.外部诱因
（1）隧道属于小净距隧道，洞身开挖要影响山体自身的稳定性。
（2）出口进洞施工，必然要切削原来的坡脚，创造工作面，才能进洞施工，这样也增大了临空面。
（3）连日的降雨，导致坡面地层达到水饱和状态，增加了围岩的直接荷载，并诱发陡峻坡面堆积地层的纵向滑动。
三、隧道洞口山体滑坡的处置方案比选
失稳发生后，为预防裂缝继续扩大，造成更大的损失和危害，洞外采用隧道弃渣反压回填，回填高度高于隧道套拱以上1米，洞内对有裂缝的拱顶采用200mm*20mm*20mm的方木搭成方木垛，沿隧道纵向凈间距3m，对拱顶进行加固，并请行业内专家组现场查勘，经专家组商量后，提出三个方案。
方案A：削山减载+洞内加固方案。对山体进行明挖卸载处理，以右线YK83+780点高程（高程2831m）为控制点，下挖5m至2826m高程，水平方向自左向右侧按照1：1.5放坡，顺接原山体。沿线路方向按照1：1.5的坡度进行三级放坡，每级边坡8m高，中间设置2m碎落台。每级边坡平台设置横向截水沟将左侧山体及开挖面的流水引致山右侧扎油沟内。洞内则先处理靠扎油沟近侧的右线，处理后再处理左线，洞内施工顺序：①超前注浆及径向注浆加固；②逐榀换拱；③换拱9m后，及时施做下台阶、仰拱，随后施工二衬；④继续逐榀换拱；⑤换拱9m后，及时施做下台阶、仰拱，随后施工二衬……。
方案B：地表注浆+明洞加长+洞内加固方案。对山体滑坡段进行地表注浆加固，随后接长明洞，洞顶回填完毕后再处理洞内。洞内的施工顺序同方案A，也是先处理右线再处理左线。
方案C：明洞加长+洞内加固方案。仅对山体表面裂缝进行封堵，随后接长明洞，洞顶回填完毕后再处理洞内。洞内的施工顺序同方案A一样。
方案比选：方案C造价最低，但留下的隐患较大，削山以后造成左线左侧山体临空面大，对隧洞形成偏压，日后有不确定的因素存在；方案C造价其次，但施工洞内时难度较大，因为裂纹已经贯通，进洞换拱前的超前注浆效果不会太好，给后续施工留下较大隐患；方案B虽然造价较高，但可做到预防为主，防治结合，为后续隧道施工创造良好的条件，日后运营阶段也不会留下后患。经过比选后确定选择方案B。
四、隧道洞口山体滑坡的处置技术 （一）滑坡处置施工
1.施工准备
（1）对隧道出口右线洞顶因裂缝过大，使得脱离母体的外漏岩石进行清除。
（2）对裂缝进行灌浆处理，裂缝顶进行翻挖夯填粘土或灰土封堵，开挖坑道宽度1m，深度1m，回填要高出原有地面，使雨水不得下渗。
2.地表注浆加固
对左、右线暗洞埋深小于15m的山体进行地表注浆加固，注浆小导管采用外径42mm，壁厚4mm的热扎无缝钢管，小导管间距按150*150cm梅花状布设，每排小导管的底标高必须达到设计开挖轮廓线，浆液扩散半径按1m计，地表注浆采用水泥浆液。
（1）小导管结构
小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置（防止注浆出现死角），间距为15mm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。
（2）小导管安装方法
在预定的位置用潜孔钻机钻孔。小导管安设采用钻孔打入法，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，带好丝扣保护帽，用锤击或钻机顶入，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，顶入长度不小于钢管长度的90%，注浆管的外露长度为30cm，以便连接孔口阀门和管路，并用高压风将钢管的砂石吹出。安装完后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。
（3）小导管注浆
①浆液的选择
浆液采用水泥砂浆，水灰比1：1（重量比），施工时由试验室选定，使用不低于42.5强度的水泥。小导管注浆施工见图。图 小导管注浆施工图
②注浆量
为了获得良好的固结效果，必须注入足够的浆液量，确保有效扩散范围。浆液扩散半径按1m计，并且浆液在地层中均匀扩散。
③注浆压力
注浆压力为0.5～1MPa，施工中根据施工现场试验确定较合理的注浆参数。
④注浆注意事项
注浆前检查注浆泵、管路及接头牢固程度，防止浆液冲出伤人。
注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。
注浆时注意防止堵管、串浆和跑浆，若发生堵管、串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。
3.明洞加长
地表加固完毕后施做明洞，先施工右线明洞，再施工左线明洞，右线明洞延长8米，与左线明洞端头里程一致，形成整体端墙式洞门。
4.洞顶回填
明洞施工完毕后铺设复合防水板，拱脚以上5m范围内采用片石砼回填，5m以上采用普通土回填，当填土至拱顶以上1.5m时，填筑0.5m粘土，表面按1：2.5横坡与原地面顺接，纵坡按1：4与原地面顺接。
（二）洞内加固施工技术
对右线出口明洞回填反压、地表注浆加固后方可进行右线洞内处理，右洞洞身锚杆、围岩注浆加固、换拱及二衬施工完后再进行左线洞内施工。
1、洞身自进式中空注浆锚杆加固
为确保施工安全，洞内临时支护措施在换拱前不能拆除。在安全的临时支撑下，洞内右线YK83+805～YK83+840段、左线ZK83+775～ZK83+840段起拱线以上范围内采用6m长R32自进式中空注浆锚杆加强处理，间距200cm（纵）x100（环），每环设计19根。
2、洞身周围围岩注浆加固
洞内右线YK83+805～YK83+845段、左线ZK83+775～ZK83+840段起拱线以上150°范围内采用4m长φ42小导管注浆加固（注浆压力2Mpa），间距200cm（纵）x75（环），每环设计小导管22根。使初期支护面以外3～4m范围内围岩固结形成整体受力拱。
3、逐榀换拱
二衬紧跟变形段端部、对围岩注浆加固处理后，再逐榀对侵限及扭曲变形严重的钢拱架换拱，钢拱架间距由原设计的75cm调整为50cm。
4、二衬施工
为确保安全，在保证前方仰拱、鋼筋及防水板工作距离的前提下，每换拱3m后，及时施做下台阶、仰拱，二衬长度根据监控量测数据确定，施工中每3m埋设一组监控量测点，若沉降及收敛在3cm内，则每9m衬砌一组，超过3cm则考虑适当减少每组衬砌长度。二衬后再进行后续换拱工作。
根据2013年9月6日右线洞内观察情况，雨水通过裂缝下渗至初期支护面留出，说明裂缝已贯穿至洞身附近，故对该处需特殊处理，除加密加长小导管注浆外，YK83+816～+834二次衬砌增设I20a型钢拱架，纵向间距75cm。
本隧道的处置从2013年10月份开始，因所处地区冬天寒冷，至2013年12月底完成右线洞内的处理，随后进行冬休。2014年4月开始处理左线洞内，截止6月底，全部完成所有开裂段的换拱、开挖、仰拱及二衬，没有出现新的事故和危害。
结语
综上，通过对下仁尕玛隧道洞口滑坡的形成机理及处置措施分析得知，在隧道设计选线时尽量避免线路穿过滑坡地段，实在无法避开滑坡地段时，可由专业地质人员对洞口处地质稳定性进行评价，并对滑坡体内地质情况进行调查、钻探并分析以确保施工时的安全，治理公路隧道滑坡应与隧道建设特别是隧道洞口建设结合起来，不应只作为单一的滑坡处理。
隧道失稳后未填土反压前图片 隧道失稳后回填土结束后图片
隧道处置完毕后图片
参考文献：
[1]刘小兵，彭立敏，王薇.隧道洞口边仰坡的平衡稳定分析[J].中国公路学报，2010.14.
[2]陈祖煜.土质边坡稳定性分析[M].北京：中国水电出版社，2005.
摘要：由于工程地质条件、水文地质条件及人为因素等影响，隧道施工过程中会出现滑坡、冒顶、崩塌等各种地质灾害。因此加强对隧道洞口的滑坡原因分析，并提出处置方案及预防预案，就可减少施工事故，提高施工质量并加速高速公路及隧道工程的建设。本文以临合高速公路LH14合同段下仁尕玛隧道洞口滑坡为例进行分析并提出处置方案。
关键词：隧道洞口；山体滑坡；注浆；小导管；加固
一、工程概况
下仁尕玛隧道为一座左、右线分离的四车道短隧道，属小净距隧道。隧址位于夏河县扎油乡下仁尕玛村，隧道起讫桩号ZK83+400～ZK83+859，长459m；YK83+425～YK83+849，长424m。隧道最大埋深112m，出口段最大埋深约46m。局部基岩裸露，为下三叠系板岩夹砂岩，板岩中厚层-薄层状构造，变余泥质结构，板理发育，砂岩中厚层状块状构造，单层厚15-20cm，层理发育，层面平整。
该隧道出口段位于扎油河右岸，为Ⅴ级围岩，围岩自稳能力差，洞壁、洞顶易发生松动变形、掉块及塌方，洞底稳定性较好。出口段上覆盖薄层松散坡碎石土，洞口右侧岸坡上部有一处崩塌及危岩，节理裂隙发育，岩体破碎，靠近洞门端局部对隧道安全有影响。
二、出口段山体失稳的概况及原因分析
（一）失稳概况
2013年7月3日～7月11日下仁尕玛隧道所在地区普降大雨。本来趋于稳定的隧道初期支护于7月10日开始变形。且隧道拱顶初期支护逐步出现较大裂缝，拱顶部分喷射砼脱落，钢拱架与初支砼剥离出现裂缝。现场对喷射砼脱落部位剥离后发现多榀钢拱架发生扭曲变形。
1.洞内变形情况
（1）左线ZK83+780～ZK83+812段及ZK83+825～ZK83+842.5段初期支护出现大面积开裂，其中ZK83+795拱顶开裂及位移最严重。ZK83+842.5导向墙拱顶沿洞轴线向大里程发生位移达12cm。
（2）YK83+810～YK83+846.4 段初期支护开裂严重，最大裂缝宽度达8cm。多榀钢拱架发生扭曲变形，且出口段初期支护及导向墙向大里程方向发生较大位移，导向墙拱部出现明显前倾，位移达40cm。
2.洞顶山体变形
洞顶山体出现多条裂缝，裂缝最大宽度达20cm。
3.变形前洞内各工序的里程位置
工序里程
左右线 二衬
里程 仰拱里程 下台阶
掌子面 上台阶
掌子面 备注
左线 ZK83+695 ZK83+740 ZK83+750 ZK83+812、
ZK83+825 上台阶出口端施工了17.5m
右线 YK83+750 YK83+780 YK83+795 YK83+846.4 上台阶已贯通
（二）原因分析
1.内在因素
下仁尕玛隧道出口段最大埋深46m，地层岩性为下三叠系板岩砂夹岩，板岩中厚层-薄层板状构造，变余泥质结构，板理发育，砂岩层理发育；且出口段坡面顶部有一段成分为碎石土的坡积物松散堆积体。
由于岩层构造破碎，产状不良，风化严重且风化深度大（ZK83+815掌子面为强风化～全风化），岩体软弱，强度低，加之薄层状构造，层间摩阻力小，这些形成了变形的内在因素。
2.外部诱因
（1）隧道属于小净距隧道，洞身开挖要影响山体自身的稳定性。
（2）出口进洞施工，必然要切削原来的坡脚，创造工作面，才能进洞施工，这样也增大了临空面。
（3）连日的降雨，导致坡面地层达到水饱和状态，增加了围岩的直接荷载，并诱发陡峻坡面堆积地层的纵向滑动。
三、隧道洞口山体滑坡的处置方案比选
失稳发生后，为预防裂缝继续扩大，造成更大的损失和危害，洞外采用隧道弃渣反压回填，回填高度高于隧道套拱以上1米，洞内对有裂缝的拱顶采用200mm*20mm*20mm的方木搭成方木垛，沿隧道纵向凈间距3m，对拱顶进行加固，并请行业内专家组现场查勘，经专家组商量后，提出三个方案。
方案A：削山减载+洞内加固方案。对山体进行明挖卸载处理，以右线YK83+780点高程（高程2831m）为控制点，下挖5m至2826m高程，水平方向自左向右侧按照1：1.5放坡，顺接原山体。沿线路方向按照1：1.5的坡度进行三级放坡，每级边坡8m高，中间设置2m碎落台。每级边坡平台设置横向截水沟将左侧山体及开挖面的流水引致山右侧扎油沟内。洞内则先处理靠扎油沟近侧的右线，处理后再处理左线，洞内施工顺序：①超前注浆及径向注浆加固；②逐榀换拱；③换拱9m后，及时施做下台阶、仰拱，随后施工二衬；④继续逐榀换拱；⑤换拱9m后，及时施做下台阶、仰拱，随后施工二衬……。
方案B：地表注浆+明洞加长+洞内加固方案。对山体滑坡段进行地表注浆加固，随后接长明洞，洞顶回填完毕后再处理洞内。洞内的施工顺序同方案A，也是先处理右线再处理左线。
方案C：明洞加长+洞内加固方案。仅对山体表面裂缝进行封堵，随后接长明洞，洞顶回填完毕后再处理洞内。洞内的施工顺序同方案A一样。
方案比选：方案C造价最低，但留下的隐患较大，削山以后造成左线左侧山体临空面大，对隧洞形成偏压，日后有不确定的因素存在；方案C造价其次，但施工洞内时难度较大，因为裂纹已经贯通，进洞换拱前的超前注浆效果不会太好，给后续施工留下较大隐患；方案B虽然造价较高，但可做到预防为主，防治结合，为后续隧道施工创造良好的条件，日后运营阶段也不会留下后患。经过比选后确定选择方案B。
四、隧道洞口山体滑坡的处置技术 （一）滑坡处置施工
1.施工准备
（1）对隧道出口右线洞顶因裂缝过大，使得脱离母体的外漏岩石进行清除。
（2）对裂缝进行灌浆处理，裂缝顶进行翻挖夯填粘土或灰土封堵，开挖坑道宽度1m，深度1m，回填要高出原有地面，使雨水不得下渗。
2.地表注浆加固
对左、右线暗洞埋深小于15m的山体进行地表注浆加固，注浆小导管采用外径42mm，壁厚4mm的热扎无缝钢管，小导管间距按150*150cm梅花状布设，每排小导管的底标高必须达到设计开挖轮廓线，浆液扩散半径按1m计，地表注浆采用水泥浆液。
（1）小导管结构
小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置（防止注浆出现死角），间距为15mm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。
（2）小导管安装方法
在预定的位置用潜孔钻机钻孔。小导管安设采用钻孔打入法，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，带好丝扣保护帽，用锤击或钻机顶入，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，顶入长度不小于钢管长度的90%，注浆管的外露长度为30cm，以便连接孔口阀门和管路，并用高压风将钢管的砂石吹出。安装完后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。
（3）小导管注浆
①浆液的选择
浆液采用水泥砂浆，水灰比1：1（重量比），施工时由试验室选定，使用不低于42.5强度的水泥。小导管注浆施工见图。图 小导管注浆施工图
②注浆量
为了获得良好的固结效果，必须注入足够的浆液量，确保有效扩散范围。浆液扩散半径按1m计，并且浆液在地层中均匀扩散。
③注浆压力
注浆压力为0.5～1MPa，施工中根据施工现场试验确定较合理的注浆参数。
④注浆注意事项
注浆前检查注浆泵、管路及接头牢固程度，防止浆液冲出伤人。
注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。
注浆时注意防止堵管、串浆和跑浆，若发生堵管、串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。
3.明洞加长
地表加固完毕后施做明洞，先施工右线明洞，再施工左线明洞，右线明洞延长8米，与左线明洞端头里程一致，形成整体端墙式洞门。
4.洞顶回填
明洞施工完毕后铺设复合防水板，拱脚以上5m范围内采用片石砼回填，5m以上采用普通土回填，当填土至拱顶以上1.5m时，填筑0.5m粘土，表面按1：2.5横坡与原地面顺接，纵坡按1：4与原地面顺接。
（二）洞内加固施工技术
对右线出口明洞回填反压、地表注浆加固后方可进行右线洞内处理，右洞洞身锚杆、围岩注浆加固、换拱及二衬施工完后再进行左线洞内施工。
1、洞身自进式中空注浆锚杆加固
为确保施工安全，洞内临时支护措施在换拱前不能拆除。在安全的临时支撑下，洞内右线YK83+805～YK83+840段、左线ZK83+775～ZK83+840段起拱线以上范围内采用6m长R32自进式中空注浆锚杆加强处理，间距200cm（纵）x100（环），每环设计19根。
2、洞身周围围岩注浆加固
洞内右线YK83+805～YK83+845段、左线ZK83+775～ZK83+840段起拱线以上150°范围内采用4m长φ42小导管注浆加固（注浆压力2Mpa），间距200cm（纵）x75（环），每环设计小导管22根。使初期支护面以外3～4m范围内围岩固结形成整体受力拱。
3、逐榀换拱
二衬紧跟变形段端部、对围岩注浆加固处理后，再逐榀对侵限及扭曲变形严重的钢拱架换拱，钢拱架间距由原设计的75cm调整为50cm。
4、二衬施工
为确保安全，在保证前方仰拱、鋼筋及防水板工作距离的前提下，每换拱3m后，及时施做下台阶、仰拱，二衬长度根据监控量测数据确定，施工中每3m埋设一组监控量测点，若沉降及收敛在3cm内，则每9m衬砌一组，超过3cm则考虑适当减少每组衬砌长度。二衬后再进行后续换拱工作。
根据2013年9月6日右线洞内观察情况，雨水通过裂缝下渗至初期支护面留出，说明裂缝已贯穿至洞身附近，故对该处需特殊处理，除加密加长小导管注浆外，YK83+816～+834二次衬砌增设I20a型钢拱架，纵向间距75cm。
本隧道的处置从2013年10月份开始，因所处地区冬天寒冷，至2013年12月底完成右线洞内的处理，随后进行冬休。2014年4月开始处理左线洞内，截止6月底，全部完成所有开裂段的换拱、开挖、仰拱及二衬，没有出现新的事故和危害。
结语
综上，通过对下仁尕玛隧道洞口滑坡的形成机理及处置措施分析得知，在隧道设计选线时尽量避免线路穿过滑坡地段，实在无法避开滑坡地段时，可由专业地质人员对洞口处地质稳定性进行评价，并对滑坡体内地质情况进行调查、钻探并分析以确保施工时的安全，治理公路隧道滑坡应与隧道建设特别是隧道洞口建设结合起来，不应只作为单一的滑坡处理。
隧道失稳后未填土反压前图片 隧道失稳后回填土结束后图片
隧道处置完毕后图片
参考文献：
[1]刘小兵，彭立敏，王薇.隧道洞口边仰坡的平衡稳定分析[J].中国公路学报，2010.14.
[2]陈祖煜.土质边坡稳定性分析[M].北京：中国水电出版社，2005.