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隧道穿越堆积体的几点认识探讨

发布于:2022-07-28 09:12:28 来自:道路桥梁/隧道工程 0 1

来源:思考隧道

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作者:成永刚

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某隧道 斜向 穿 越呈台阶形地貌的 厚层堆积体, 坡体平台上 植被发育、民居众多 ,前部斜坡上水田分布广泛。为避免隧道施工对堆积体扰动,设计在双向6车道的左、右隧道洞口两侧各设置 2 根抗滑桩,其中单个隧道的净 约17m, 抗滑桩为 2m×3 × 30m,共 8 根抗滑桩。隧道采用管棚+地表注浆为主的工程进行通过堆积体。

图1 隧道口处抗滑桩位置图

第一批4根抗滑桩开挖施工时,桩孔内地下水渗流严重,在桩顶标高以下3m、10~18m的部位出现涌水,18m以下桩体呈饱水状态,造成30m长的抗滑桩历时 70 天方才开挖成孔。且在终孔后的几天时间内,地下水位上升了约15m左右,导致工人不敢下孔绑扎抗滑桩钢筋而导致工程停滞。

图2 抗滑桩孔内的地下水位上升较快

图3 桩孔内的崩坡积碎石土多呈饱和状

从现场调查看,隧道穿过的堆积体实为后部高大山体形成的大型崩坡积形成的大滑坡,且滑坡存在多区、多级、多层的情况。这是因为:
1、从地形地貌上看,堆积体呈多个台阶状地貌,这在“稳定”的崩坡积多呈直线状是不相符的。而且即使原自然斜坡呈台阶状,也由于崩坡积的深厚而呈现“直线性”。这说明大型崩坡积体曾发生多次滑动而形成了“多级”的特征,且在各级滑坡平台上由于地下水富集故而多有民居分布,这是大型复杂滑坡的典型特征之一。
此外,崩积体的自然坡度应较大,但现场反映的自然斜坡多为10~15°,这说明滑坡在滑动方向上的坡体力学性质较差,即地面实为下伏堆积体滑面的外在反映。
2、大型滑坡滑动时,由于不同部位的滑体在滑动速度、距离、次数存在差异,造成不同滑体之间形成了位移差,故为后期地表改造创造了条件。  
而从现场看,左侧与右侧滑坡之间存在明显的深切沟,即深切沟将滑坡分为了左、右两个区,即滑坡存在“多区”的特征   ,这也是大型复杂滑坡的典型特征之一。

图4 滑坡外貌特征

3、抗滑桩开挖时在多个部位发生地下水的集中渗流,这说明堆积体存在多层滑面。这是因为多期滑动的滑体往往依附于粘粒含量相对较高的滑面发生滑移,而粘粒较高时往往成为地下水的隔水层,这就是滑坡的滑面往往依附于地下水位的顶、底板的原因。  
此外,从侧面已开挖的边坡上可以看出,堆积体中存在明显的贯通性“结构面”,而这些结构面,如果在地下水的作用下,以及人工开挖形成的临空面作用下将可能形成滑坡滑动的滑面或形成老滑坡复活的滑面,尤其是老滑坡的最深层滑面-土岩界面深厚(因为滑坡平台宽大,这说明土岩界面的深度是非常深厚的,这也抗滑桩开挖30m仍未见基岩原因)。即老滑坡存在“多层”滑面,   这也是大型复杂滑坡的典型特征之一。

图5 堆积体发育的贯通性“结构面”

综上,隧道斜向穿越的堆积体实为一大型复杂滑坡,且存在“多级、多区、多级”的特点。  
虽然目前在隧道口仰坡方向设置了8根抗滑桩,但由于滑体力学性质较差而隧道的跨径较大(17m),且坡体地下水丰富,造成地表注浆形成复合地基的效果较差。也就是说,隧道开挖时形成“拱效应”的能力较差,坡体存在开挖时下滑力无法传递至两侧抗滑桩的可能。换句话说,隧道仰坡开挖后存在滑坡局部复活而挤压、剪切隧道的可能。
此外,隧道斜向穿越滑体,这在隧道开挖形成“采空区”或扰动多层滑面的可能下,存在滑坡局部复活斜向挤压隧道洞身的可能。加之滑坡地下水相当丰富,隧道的开挖将可能存在大变形和透水的可能。也就是说,目前在隧道洞身靠山侧没有支挡的情况下开挖隧道是不安全的。
由此,建议该隧道暂不宜进行开挖,而宜在加强勘察、监测的基础上,查明影响隧道安全的滑坡所在“级、区、层”位置,以及工程施工扰动后的滑体稳定性,并及时采取必要的工程预加固进行处治,而不能因为目前自然状况下的老滑坡处于稳定而大意。防止隧道工程的施工造成滑坡的局部复活,以及工程处治不及时而引发更大范围内的滑坡复活。因为,在工程中更为看重的是工程施加后的坡体稳定性,而不是自然状态下的坡体稳定性,即斜坡的稳定性并不能完全代表斜坡的安全性。这也滑坡“治早治小”和“预加固”重要性的体现。



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