1、汶川大地震對(duì)紫坪埔隧道出口古滑坡的影響分析及治理措施張昌勇【摘 要】本文通過(guò)對(duì)比地震前邊坡治理與否在地震中的不同破壞程度，并以紫坪埔隧道出口古滑坡為例，重點(diǎn)介紹了古滑坡地震前后處治過(guò)程和方法，闡述了工程建設(shè)中邊坡治理的重要性和必要性?！娟P(guān)鍵詞】大地震；古滑坡；錨桿；注漿The Effect Analyses and Treatment Measure to Ancient Landslide in Zipingpu Tunnel Exit in Wenchuan EarthquakeZhang ChangyongAbstract: By comparing the various destru

2、ctiveness of slopes, which is treated or not, and taking ancient landslide in Zipingpu tunnel as an example, the process and treatment to ancient landslide before and after earthquake are introduced. Then the importance and necessity of governance is obvious in construction.Keywords : large earthqua

3、ke, ancient landslide, bolt, grouting 1 工程概況1.1 隧道概況與基本地質(zhì)情況紫坪埔隧道（原董家山隧道）是國(guó)道317（213）線(xiàn)的共用段成都汶川第一座隧道，全長(zhǎng)2×4095m ，是都汶高速公路最長(zhǎng)的隧道。出口洞口段位于古滑坡體內(nèi)，巖體破碎。該隧道的巖質(zhì)較差，圍巖以灰色薄層狀泥巖，砂質(zhì)泥巖為主，夾少量炭質(zhì)泥巖及薄煤層（小于0.5m ），并與黃灰色粉砂巖呈不等厚互層組成。軟質(zhì)巖約占2/3，硬質(zhì)巖約占1/3。泥質(zhì)巖及炭質(zhì)泥巖失水后易崩解，遇水易軟化，裂隙發(fā)育，易破碎。圍巖多呈塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差。層中賦存瓦斯等有害氣體。隧道圍巖以類(lèi)為主（圖1）

4、。張昌勇：1971年生，高級(jí)工程師。汶川都江堰1.2 古滑坡體概況隧道出口段位于下白果坪滑坡地帶，隧道軸線(xiàn)與滑坡主軸基本一致，所處路段LK17+378+520，縱長(zhǎng)142m, 寬160m ，面積約2.1萬(wàn)平方米，厚818m ，體積27.3萬(wàn)立方米，屬中型堆積古滑坡?；麦w上地表多為耕地果林。滑坡地面宏觀上比較明顯，總體呈圈椅狀，滑坡后緣形成一圓弧形斜坡，坡角3035°，滑坡兩側(cè)有鼻狀山脊，滑坡中部為一平坦的平臺(tái)，并略向山內(nèi)傾斜?；虑熬墳橐黄陆?0°的斜坡，其上植被茂密，前緣以外為一坡角4050°砂巖基巖陡坡?；w主要為塊、碎石土組成，堆積雜亂，淺部夾一層12米厚

5、的粉質(zhì)粘土。通過(guò)鉆孔揭露，滑帶土為0.21.5m 低液限粘土，12層，并形成明顯的隔水層，使滑體含水層略具承壓力?；w及崩坡積層之下為三疊系須家河組二段第八、九層，第八層巖性為黃灰色、灰色厚層狀細(xì)中粒砂巖，膠結(jié)疏松，含較多煤包體、煤屑，分布于滑床中、前部及前緣外圍，第九層巖性為深灰色泥巖夾薄層炭質(zhì)泥巖，煤線(xiàn)與黃灰色粉細(xì)砂巖互層，巖層走向NE5565°，傾向SE ，傾角3545°，向山內(nèi)傾斜，巖體以塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，淺埋，強(qiáng)風(fēng)化段為類(lèi)圍巖。通過(guò)勘測(cè)地表，未發(fā)現(xiàn)新的裂縫和變形跡象，表明古滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡體中前部堆積較厚，滑面平緩，有反壓阻滑作用。由于雙洞連拱洞口開(kāi)挖（開(kāi)

6、挖后高度達(dá)1216m ，寬度達(dá)20余米），加之前部深路塹及岷江大橋橋臺(tái)施工，開(kāi)挖后滑體前部原有反壓阻滑物質(zhì)已大部分挖除，經(jīng)分析計(jì)算，開(kāi)挖后將會(huì)影響和破壞滑體的穩(wěn)定狀態(tài)，引起滑坡后部及兩側(cè)局部復(fù)活滑移。 圖2 隧道出口段古滑坡地形圖及縱剖面圖2 古滑坡治理措施回顧 2.1 古滑坡初期處治方案根據(jù)滑坡位置的地質(zhì)特征確定了初期處治的指導(dǎo)思想：采用清方減載、擋墻、拱形骨架、掛三維土工網(wǎng)填土植草、植灌木、噴播有機(jī)基材植草、截（排）水設(shè)施、縱向滲溝綜合防護(hù)。滑坡處治自2004年1月施工以來(lái)，由于邊坡開(kāi)挖后地質(zhì)情況與詳勘報(bào)告有出入，仰坡段第六級(jí)平臺(tái)以上基巖面深度加大，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育；縱12斷面至右側(cè)

7、高壓鐵塔之間局部地段第四系堆積層和滑坡堆積體的厚度比原設(shè)計(jì)增大較多。左側(cè)邊坡及仰坡上部土層出現(xiàn)裂縫，表層覆蓋層局部坍滑。針對(duì)邊坡處治過(guò)程中揭示的問(wèn)題，特別是針對(duì)滑移問(wèn)題較為嚴(yán)重，故采取如下措施：A 、仰坡及部份邊坡采用豎梁壓力注漿錨桿加固；B 、左側(cè)仰坡增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合坡腳抗滑 樁加固；C 、變電站不開(kāi)挖；D 、增設(shè)抗滑樁。（圖3）圖3 滑坡治理最終方案平面圖1）布設(shè)抗滑樁在洞口線(xiàn)路右側(cè)沿線(xiàn)路方向設(shè)A 型抗滑樁7根；左側(cè)沿線(xiàn)路方向設(shè)C 型抗滑樁10根；洞口左側(cè)橫向在變電所范圍內(nèi)設(shè)B 型抗滑樁共8根；在右側(cè)邊坡上原鐵塔位置下方設(shè)D 型抗滑樁4根。C 型樁C1C8#樁間掛擋土板，采用C25鋼筋砼

8、進(jìn)行預(yù)制。2）豎梁壓力注漿錨桿及墊墩錨桿洞口仰坡（A 區(qū)）采用豎梁壓力注漿錨桿加固。在左側(cè)的26級(jí)坡面即坡面變形及局部淺層穩(wěn)定性較差區(qū)（A1區(qū)）在堅(jiān)梁間增設(shè)墊墩錨桿加固。錨桿為全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿。封錨采用C20砼。根據(jù)試驗(yàn)確定合理的注漿壓力、注漿量等參數(shù)以及是否能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所要求的抗拔力。若試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)坡體內(nèi)存在較大裂隙，注漿量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值時(shí)，可通過(guò)局部提高漿液濃度，分時(shí)段間隔注漿或在大裂隙孔段設(shè)PVC 管等方法保證注漿效果。錨桿間距一般為4m ，在坡體巖性較差、節(jié)理裂隙較發(fā)育處，若坡體不穩(wěn)定層厚度較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加錨桿和注漿的數(shù)量。由于邊坡地下水較豐富，豎梁間設(shè)仰斜式排水孔，泄水孔間距8m ，上下

9、排交錯(cuò)設(shè)置，上傾10°，鉆孔孔徑為110mm ，內(nèi)設(shè)外徑110mmPVC 帶孔波紋管。3）預(yù)應(yīng)力錨索 在第七級(jí)坡面的左側(cè)，坡頂截水溝以外的原自然坡面（B 區(qū)）設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索。采用4×s15.2mm 預(yù)應(yīng)力錨索，鉆孔孔徑均為130mm ，長(zhǎng)28.5m ，在基巖中錨固長(zhǎng)度為10m ，與水平面夾角20°，水平間距4m 。設(shè)計(jì)錨固力為500KN 。錨索張拉應(yīng)分兩次逐次張拉，第一次張拉值為總張拉力的70，兩次張拉間隔時(shí)間不小于5天，由于坡面為堆積體，錨索預(yù)應(yīng)力損失較大，在張拉結(jié)束后3個(gè)月左右，對(duì)錨索進(jìn)行了補(bǔ)張拉。墊墩采用C25鋼筋砼。4）網(wǎng)格骨架掛三維土工網(wǎng)植草綠化洞口仰坡A

10、 區(qū)即采用豎梁壓力注漿錨桿加固區(qū)，豎梁間的坡面采用噴播有機(jī)基材防護(hù)：首先在豎梁間的坡面上采用18鋼筋設(shè)固網(wǎng)錨桿長(zhǎng)1.1m ，間距1.0×1.0m 。在固網(wǎng)錨桿上掛鐵絲網(wǎng)，然后再?lài)姴ビ袡C(jī)基材、栽植灌木。在隧道左右側(cè)邊坡的一、二級(jí)坡面（C 區(qū)）上用漿砌片石作網(wǎng)格骨架護(hù)坡，網(wǎng)格間掛三維土工網(wǎng)（EM4），然后填土植草、植灌木。 3 汶川大地震對(duì)古滑坡的影響分析 3.1 地震成因簡(jiǎn)析地震是地殼中累積的構(gòu)造應(yīng)力集中引起地殼巖石突然破裂的結(jié)果。印度板塊以每年50mm 的速度向亞洲俯沖，造成青藏高原快速隆升。同時(shí)，高原物質(zhì)向東緩慢流動(dòng)，在高原東緣地區(qū)沿龍門(mén)山構(gòu)造產(chǎn)生向東擠壓，這種擠壓受到四川盆地之下

11、剛性地塊的頑強(qiáng)阻擋。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的構(gòu)造應(yīng)力能量的累積，最終在映秀地區(qū)發(fā)生突然釋放，破裂構(gòu)造沿龍門(mén)山中央斷裂帶迅速擴(kuò)展，產(chǎn)生了地震破裂帶。龍門(mén)山構(gòu)造帶主要有三條斷裂帶組成：從西向東分別為汶川-茂縣斷裂、北川-映秀斷裂和安縣-灌縣斷裂，這三條斷裂新生代以來(lái)的活動(dòng)特征均表現(xiàn)出由南西向北東斜向逆沖，并伴隨右旋滑動(dòng)分量。根據(jù)這次地震震源機(jī)制解析資料推斷，汶川強(qiáng)震的發(fā)震構(gòu)造是因龍門(mén)山構(gòu)造帶中央斷裂帶，也稱(chēng)北川-映秀斷裂，該斷裂在北西西-南東東向擠壓應(yīng)力作用下，發(fā)生逆沖運(yùn)動(dòng)，屬于逆沖型地震。據(jù)地震資料反演得出的震源深度在12-19千米，投影結(jié)果正好處在深部北川-映秀斷裂帶上（圖4）。圖4 龍門(mén)山斷裂構(gòu)造系與在遙

12、感影像圖上強(qiáng)震震中位置3.2 地震對(duì)國(guó)道213邊坡的影響本次地震在沿映秀北川青川斷裂帶兩側(cè)的極震區(qū)和重震區(qū)，地震觸發(fā)了大量規(guī)模不等的山體滑坡和崩塌，據(jù)有關(guān)資料表明，地質(zhì)災(zāi)害多達(dá)12000多處，隱患點(diǎn)近8700處。地震后國(guó)道213 公毀損嚴(yán)重，公基扭曲變形，公橋梁倒塌，近百輛駛的車(chē)輛受困于公，且多輛車(chē)遭遇石崩塌被壓毀掩埋并阻斷交通（圖5，6）。根據(jù)成山地所分析結(jié)果，從漩口鎮(zhèn)到映秀鎮(zhèn)的坡和崩塌密集地沿國(guó)道213線(xiàn)分布，有159 處坡和崩塌，其崩塌處線(xiàn)密達(dá)3.3 處/公。 圖5 國(guó)道213距馬鞍石隧道進(jìn)口500米處，主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)治理的邊坡坍方，造成中斷交通，數(shù)輛車(chē)被埋。圖6 國(guó)道213線(xiàn)都汶跨線(xiàn)橋都江

13、堰側(cè)約300米處無(wú)防護(hù)措施的邊坡坍方，中斷交通，車(chē)輛和人員被埋。圖示箭頭為國(guó)道213線(xiàn)。經(jīng)過(guò)“汶川8.0級(jí)大地震”的考驗(yàn)，前期對(duì)古滑坡的治理是成功的。距該滑坡不到1km 的地方，都汶路廟子坪大橋中一跨梁被震斷而發(fā)生坍塌，見(jiàn)圖7。在該滑坡對(duì)面，都汶路龍洞子隧道出口，由于隧道洞口的自然仰坡高陡，在地震力作用下發(fā)生了嚴(yán)重的坍塌與滑坡，滑落的土石幾乎將左洞口完全堵塞，掉在右洞口的一塊巨大滾石嚴(yán)重妨礙車(chē)輛通行，見(jiàn)圖8。反觀紫坪鋪隧道出口古滑坡采用了錨索、壓力注漿錨桿等加固措施后，就保持了較好的整體穩(wěn)定性，參見(jiàn)圖7。 圖7 廟子坪大橋地震梁斷處及治理后的古滑坡 圖8 地震后的都汶路龍洞子隧道出口仰坡受“5

14、12汶川大地震”影響，該隧道出口仰坡加固設(shè)施局部受損破壞，防護(hù)區(qū)域外局部出現(xiàn)垮塌，具體如下：(一 原防護(hù)區(qū)域外(I區(qū) 位于左洞軸線(xiàn)左側(cè)55m 76m 范圍，為原天然邊坡地震后發(fā)生垮塌，該段坡頂距坡口ll 12m 之外發(fā)育一裂縫，張開(kāi)512cm 不等，延伸長(zhǎng)度約l8m 。（圖9）(二 原防護(hù)區(qū)域(區(qū) ：豎梁變形折斷區(qū)(II-l區(qū) ：第三級(jí)左側(cè)11根豎梁及第二級(jí)左側(cè)7根豎梁變形較為嚴(yán)重，部分折斷；豎梁輕微變形區(qū)(II-2區(qū) ：仰坡左側(cè)第四第九級(jí)豎梁存在輕微變形；圖9 防護(hù)區(qū)域外天然邊坡的垮塌及坡口裂縫墊墩錨索變形破壞區(qū)(-3區(qū) ：仰坡左側(cè)原錨索防護(hù)區(qū)須家河組砂巖發(fā)生崩塌，垮塌方量約48方，導(dǎo)致底部

15、靠近隧道軸線(xiàn)處3根錨索失效，有一根錨索錨頭呈懸掛狀，垮塌巖塊還砸壞部分豎梁；臨時(shí)掛網(wǎng)噴漿區(qū)(II-4區(qū) ：仰坡第一級(jí)洞頂范圍原臨時(shí)掛網(wǎng)噴砼局部開(kāi)裂、折斷； 坡頂截水溝破壞較為嚴(yán)重，長(zhǎng)度約55m ，其余截排水溝及平臺(tái)僅局部錯(cuò)斷，破壞程度稍輕微；（圖10）坡頂截水溝后緣l 5m 范圍發(fā)育一條貫通性的裂縫，縫寬0.10.50m 。（圖11）圖10 坡頂截水溝錯(cuò)斷 圖11 坡頂截水溝后緣裂縫4、對(duì)震后古滑坡的治理措施 4.1、總體治理措施根據(jù)各區(qū)的變形破壞情況，分區(qū)進(jìn)行加固防護(hù)，具體如下表及圖12：地震破壞分區(qū)加固措施表 圖12 地震后治理總平面圖4.2 各種防護(hù)措施施工工藝主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)為定型產(chǎn)品，系統(tǒng)

16、部件全部是標(biāo)準(zhǔn)化的部件，現(xiàn)場(chǎng)施工除少量的以錨桿施工為主的基礎(chǔ)施工外，全部為裝配作業(yè)。1、防護(hù)原理縱橫交錯(cuò)的16縱橫向支撐繩與4.5×4.5m 正方形模式(邊緣局部根據(jù)需要有時(shí)為 4.5×2.5m 布置的錨桿相聯(lián)結(jié)并進(jìn)行預(yù)張拉，支撐繩構(gòu)成的每個(gè)4.5×4.5m(或4.5×2.5m 網(wǎng)格內(nèi)鋪設(shè)一張D0/08/300/4×4m(或4×2m 型鋼絲繩網(wǎng)，每張鋼絲繩網(wǎng)與四周支撐繩間用縫合繩縫合聯(lián)結(jié)并拉緊，該預(yù)張拉工藝能使系統(tǒng)對(duì)坡面施以一定的法向預(yù)緊壓力，從而提高表層巖土體的穩(wěn)定性，盡可能地阻止崩塌落石的發(fā)生并將小部分落石限制在一定的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，

17、同時(shí)，在鋼繩網(wǎng)下鋪設(shè)小網(wǎng)孔的S0/2.2/50型格柵網(wǎng)，以阻止小尺寸巖塊的塌落。2、施工順序及工藝對(duì)坡面防護(hù)區(qū)域松散巖土體進(jìn)行清除。放線(xiàn)測(cè)量確定錨桿孔位(根據(jù)地形條件，孔間距可有0.3m 的調(diào)整量 ，并在每一孔位處鑿一定深度不小于錨桿外露環(huán)套長(zhǎng)度的凹坑，一般口徑20cm ，深15cm 。按設(shè)計(jì)深度鉆鑿錨桿孔并以高壓氣清孔，孔深應(yīng)比設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度長(zhǎng)5cm 以上，孔徑不小于42m ；當(dāng)受鑿巖土設(shè)備限制時(shí)，構(gòu)成每根錨桿的兩股鋼繩，可分別錨入兩個(gè)孔徑不小于35mm 的錨孔內(nèi)，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為1530度，以達(dá)到同樣的錨固效果。為提高鋼繩錨桿錨固效果，將其與壓力注漿錨桿綁扎在一起。注漿并插入

18、鋼繩錨桿(鋼繩錨桿外露環(huán)套頂端不能高出地表，且環(huán)套段不能注漿，以確保支撐繩張拉后盡可能緊貼地表 ，采用M30水泥砂漿，孔內(nèi)應(yīng)確保漿液飽滿(mǎn)，在進(jìn)行下一道工序前注漿體養(yǎng)護(hù)不少于三天。安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用24個(gè)(支撐繩長(zhǎng)度小于15米時(shí)為2個(gè)，大于30米時(shí)為4個(gè)，其間為3個(gè) 繩卡與錨桿外露環(huán)套固定連接。從上向下鋪掛格柵網(wǎng)，格柵網(wǎng)間重疊寬度不小于5cm ，兩張格柵網(wǎng)間的縫合以及格柵網(wǎng)與支撐繩問(wèn)用中1.2鐵絲按lm 間距進(jìn)行扎結(jié)(有條件時(shí)本工序可在前一工序前完成即將格柵網(wǎng)置于支撐繩之下 。從上向下鋪設(shè)鋼繩網(wǎng)并縫合，縫合繩為中8鋼繩，每張鋼繩網(wǎng)均用一根長(zhǎng)約3lm(或27m 的縫合繩與四周支撐繩

19、進(jìn)行縫合并預(yù)張拉，縫合繩兩端各用兩個(gè)繩卡與網(wǎng)繩進(jìn)行固定聯(lián)結(jié)。5 監(jiān)控量測(cè)根據(jù)邊坡的變形的實(shí)際情況，水平位移變形和地表沉降變形表現(xiàn)的結(jié)果是一致的。所以對(duì)該邊坡只做地表沉降觀測(cè)。監(jiān)測(cè)儀器：徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀，變形觀測(cè)專(zhuān)用銦鋼尺。 水準(zhǔn)儀精度：±0.3mm/km監(jiān)測(cè)方法:利用水準(zhǔn)儀觀測(cè)測(cè)點(diǎn)高程的方法掌握地表垂直位移變化情況。量測(cè)各測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)高程差，本次所測(cè)高差與上次所測(cè)高差相比較，差值即為本次沉降值，本次所測(cè)高差與初始高差相較，差值即為累計(jì)沉降值。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行布設(shè)： 共設(shè) 3 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)， 在第四級(jí)平臺(tái)中部右洞中線(xiàn)的投影處設(shè) 1#觀測(cè)點(diǎn)，在洞頂截水溝靠坡口側(cè)縱七的

20、投影處設(shè) 2#觀測(cè)點(diǎn)，在距左線(xiàn)軸線(xiàn)左側(cè) 65 米處， 距坡口 3 米處的小路傍設(shè) 3#觀測(cè)點(diǎn)。 觀測(cè)頻率：施工結(jié)束后，17 天，2 次天。715 天，1 次天 。1530 天，1 次 2 天。30 天后，1 次3 天 數(shù)據(jù)收集及分析： 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取得的資料， 每次觀測(cè)后應(yīng)立即對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校 核和整理，包括原始觀測(cè)值的檢驗(yàn)、物理量的計(jì)算、填表制圖，異常值的剔除、初步分析和 整編等，并將檢驗(yàn)過(guò)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。 繪制測(cè)點(diǎn)時(shí)間沉降量曲線(xiàn)散點(diǎn)圖（如圖 13） 3#觀測(cè)點(diǎn)地表沉降時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)圖 120 100 累計(jì)沉降量(mm 80 60 40 20 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49