隧道洞口边坡稳定性监测
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摘要：结合工程实际，对隧道洞口边坡稳定问题进行详细的探讨，并结合监控量测数据提出了一些有针对性的工程技术措施，为工程实践提供参考依据。
关键词：隧道；洞口边坡；监控量测；施工建议
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
隧道工程与边坡密切相关，而隧道洞口段地质条件差，围岩松散强度低，承载能力差，因此隧道洞口边坡的稳定性尤为重要。本文结合实际工程地质资料和监测数据，对隧道洞口边坡稳定性问题进行了探讨，并对病害原因进行分析，提出了治理的措施，对工程实践具有指导意义。
工程概况
1.1 工程地质概况
某隧道为曲线形短隧道，洞口位于山腰上，地形条件差[6]。隧道进、出洞口均由第四系全新统残坡积松散土层和千枚状砂质板岩全风化带组成。洞口下部为强风化的千枚状变质岩，岩土结构均以蠕动状松散结构为主，碎块状松散结构次之，风化发育，属于V级围岩，抗压强度和抗剪强度低，软化系数小，承载能力差；洞口上部为破碎岩石堆积体，左线最大埋深37m、右线最大埋深约21m。
洞口超前支护设计
许多经验表明：隧道未开挖时，山坡是稳定的，合理选择洞口位置和进洞方案，正确安排施工顺序，并借助一些辅助施工措施提前进洞，能有效解决洞口的工程病害问题，降低洞口防护成本。该工程进洞方案设计采用超前长管棚配合注浆小导管。长管棚采用ø108×8热轧无缝钢管，环向间距40cm，设计长度为SD段长度（洞口加强段）；小导管采用ø50×5热轧无缝钢管，径向间距40cm，设计长度6m，外插角易控制在17º。进口仰坡坡度为1：1，采用SNS主动柔性防护网。
1.3隧道洞口施工
考虑到右洞K51+880.23~K51+922存在严重的浅埋和偏压，施工困难，因此，先施工左线。为缩短工期，隧道洞身开挖采用台阶分部开挖。洞身开挖后，由于边坡的滑动造成左线上部山体开裂，左线进口洞顶部位，裂缝宽6~10mm，并有发展趋势。根据现状对左侧山体进行地表注浆加固，注浆花管采用ø50×5热轧无缝钢管，长度8m，间距1m×1m梅花形布置。注浆加固处理见图1。
图1 地表注浆加固处理平面图
2隧道进口边坡稳定性分析与监控量测
2.1 洞口刷坡后对边坡稳定的影响
洞口段边坡刷坡后，导致洞口上方堆积体局部块体抗滑力较小，从而导致该部分岩体向前滑动。前块体向前滑移后，对后方块体的支撑作用减小，从而影响到后一块体的稳定，这样形成连锁反应，整个坡体向前滑移[7]。
2.2隧道开挖后对边坡稳定性的影响
隧道开挖前，边坡的位移主要是水平方向的位移。当隧道洞身开挖时，对于浅埋隧道在隧道轴线附近的地表岩土体将会受到最大的影响，产生较大的地表沉降。当隧道开挖后支护的强度不够，或者支护不及时，隧道拱顶上方岩体出现较大变形。而隧道开挖导致的沉降将进一步影响洞口段边坡岩体的向下位移。
2.3监控量测
依据中华人民共和国行业标准公路隧道施工技术规范，并结合工程经验，为了确保施工安全，应加强对洞口段的监测。通过对K51+902、K51+906、K51+910和K51+912四个断面进行了拱顶下沉监测，得出在隧道开挖后拱顶下沉在浅埋段变化较大，因此暂停对左线进行施工，进一步采取措施加固洞口边坡。拱顶测点位移见图2。
图2 拱顶测点位移
3施工建议
3.1滑坡原因分析
洞口边坡产生滑动及裂缝的原因，主要有以下几个方面：
(1) 根据地质资料可知，洞口段坡前为岩石堆积体边坡，这类堆积体边坡的坡体材料主要是由块石夹土构成的，其中块石多由砾石、强风化砂岩碎块组成，而土质部分主要由粘粒构成。在开挖卸荷后，该类边坡上部堆积体剪应力发生较大变化，极易沿分界线滑动，产生剪切滑移，坡体后缘被牵引随之产生向前向下的蠕动变形，位移达到一定程度后坡体易失稳，由于堆积体整体沿着顺倾的基岩面滑移，坡体后缘与前缘的变形量具有一定的同步性。
(2) 在洞口段边坡刷坡后，导致洞口上方岩体局部块体抗滑力减小，从而导致该局部块体向前滑移，向前滑移后对后方块体的支挡作用减少，从而导致后一块体也向前滑移。
(3) 隧道开挖后为隧道上方岩体移动提供了临空面，这导致隧道上方岩体向隧道内移动。当隧道埋深较浅时，地表出现较大沉降。坡体前岩石向下沉降的同时也向前滑移，岩体沉降滑移产生较大推力，导致隧道初期支护结构变形，支护结构变形使其对边坡岩体的支撑作用减少，这使得其后的岩体失去支挡而进一步滑移。
(4) 施工洞身开挖时，采用台阶分部开挖法，未采用双侧壁开挖。对围岩扰动较大，且未及时建立二衬和仰拱，削弱了山体自身的稳定性。
3.2工程措施
为了确保施工安全，遏制洞口边坡的滑动，采取了如下工程措施：
(1) 对山体进行地表注浆加固，采用注浆花管ø50×5热轧无缝钢管，长度8m，间距1m×1m梅花形布置，同时在边坡做C20喷射混凝土进行加固。
(2) 对隧道坡脚进行ø32预应力锚杆进行加固。
(3) 及时建立仰拱及二次衬砌，尽快封闭围岩结构，增加抵抗变形的能力。
(4) 洞口处增加C15片石混凝土挡墙及托梁，托梁下设抗滑桩，以增强整体稳定性。
4结论及建议
(1) 合理的施工方案以及施工措施对洞口边坡的稳定性影响至关重要。应尽量减少对围岩的扰动，做到“随开挖，随支护，早封闭，快衬砌”。及时建立仰拱和二次衬砌，尽快封闭围岩结构，以形成合理的受力体系。
(3) 合理确定掌子面到二衬、仰拱的安全步距。根据要求，III级以下围岩地段仰拱距离掌子面不宜大于90m；IV级围岩不宜大于50m；V围岩地段不宜大于40m。二次衬砌I、II级围岩地段不宜大于200m；III级围岩地段不宜大于120m；IV级围岩不得大于90m，V、VI级围岩不得大于70m。
(4) 加强对隧道进洞施工期间的监控量测，对边坡的稳定性分析和确保施工安全，具有重要的指导意义。
参考文献：
[1] 严绍洋. 连拱隧道洞口边坡稳定监测与病害治理[J]. 山西建筑，2007, 33（3）：253-254.
[2] 刘明，汪家林，董建辉. 某通透肋式拱梁隧道边坡稳定性监测分析[J]. 山西建筑，2008, 34（25）：321-322.
[3] 李新星，朱合华，蔡永昌等. 连拱隧道施工方法对边坡稳定性的影响分析[J]. 地下空间与工程学报，2007, 3（3）：483-487.
[4] 郭锐. 考虑套拱加固作用的隧道洞口边坡稳定性研究[J]. 桥隧工程，2011,（2）：48-52.