1、汶川大地震對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】本文通過對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，重點介紹了古滑坡地震前后處治過程和方法，闡述了工程建設中邊坡治理的重要性和必要性?！娟P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情況紫坪埔隧道（原董家山隧道）是國道317（213）線的共用段成都汶川第一座隧道，全長2×4095m ，是都汶高速公路最長的隧道。出口洞口段位于古滑坡體內，巖體破碎。該隧道的巖質較差，圍巖以灰色薄層狀泥巖，砂質泥巖為主，夾少量炭質泥巖及薄煤層（小于0.5m ），并與黃灰色粉砂巖呈不等厚互層組成。軟質巖約占2/3，硬質巖約占1/3。泥質巖及炭質泥巖失水后易崩解，遇水易軟化，裂隙發育，易破碎。圍巖多呈塊碎狀鑲嵌結構，穩定性較差。層中賦存瓦斯等有害氣體。隧道圍巖以類為主（圖1）

4、。張昌勇：1971年生，高級工程師。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，隧道軸線與滑坡主軸基本一致，所處路段LK17+378+520，縱長142m, 寬160m ，面積約2.1萬平方米，厚818m ，體積27.3萬立方米，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°，滑坡兩側有鼻狀山脊，滑坡中部為一平坦的平臺，并略向山內傾斜?；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。滑體主要為塊、碎石土組成，堆積雜亂，淺部夾一層12米厚

5、的粉質粘土。通過鉆孔揭露，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、灰色厚層狀細中粒砂巖，膠結疏松，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泥巖，煤線與黃灰色粉細砂巖互層，巖層走向NE5565°，傾向SE ，傾角3545°，向山內傾斜，巖體以塊碎狀鑲嵌結構為主，淺埋，強風化段為類圍巖。通過勘測地表，未發現新的裂縫和變形跡象，表明古滑坡處于穩定狀態，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挖（開

6、挖后高度達1216m ，寬度達20余米），加之前部深路塹及岷江大橋橋臺施工，開挖后滑體前部原有反壓阻滑物質已大部分挖除，經分析計算，開挖后將會影響和破壞滑體的穩定狀態，引起滑坡后部及兩側局部復活滑移。 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滑坡位置的地質特征確定了初期處治的指導思想：采用清方減載、擋墻、拱形骨架、掛三維土工網填土植草、植灌木、噴播有機基材植草、截（排）水設施、縱向滲溝綜合防護?；绿幹巫?004年1月施工以來，由于邊坡開挖后地質情況與詳勘報告有出入，仰坡段第六級平臺以上基巖面深度加大，巖石破碎，節理裂隙發育；縱12斷面至右側

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計增大較多。左側邊坡及仰坡上部土層出現裂縫，表層覆蓋層局部坍滑。針對邊坡處治過程中揭示的問題，特別是針對滑移問題較為嚴重，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 、左側仰坡增設預應力錨索結合坡腳抗滑 樁加固；C 、變電站不開挖；D 、增設抗滑樁。（圖3）圖3 滑坡治理最終方案平面圖1）布設抗滑樁在洞口線路右側沿線路方向設A 型抗滑樁7根；左側沿線路方向設C 型抗滑樁10根；洞口左側橫向在變電所范圍內設B 型抗滑樁共8根；在右側邊坡上原鐵塔位置下方設D 型抗滑樁4根。C 型樁C1C8#樁間掛擋土板，采用C25鋼筋砼

8、進行預制。2）豎梁壓力注漿錨桿及墊墩錨桿洞口仰坡（A 區）采用豎梁壓力注漿錨桿加固。在左側的26級坡面即坡面變形及局部淺層穩定性較差區（A1區）在堅梁間增設墊墩錨桿加固。錨桿為全長粘結錨桿。封錨采用C20砼。根據試驗確定合理的注漿壓力、注漿量等參數以及是否能滿足設計所要求的抗拔力。若試驗過程中發現坡體內存在較大裂隙，注漿量遠大于設計值時，可通過局部提高漿液濃度，分時段間隔注漿或在大裂隙孔段設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、節理裂隙較發育處，若坡體不穩定層厚度較大時，應適當增加錨桿和注漿的數量。由于邊坡地下水較豐富，豎梁間設仰斜式排水孔，泄水孔間距8m ，上下

9、排交錯設置，上傾10°，鉆孔孔徑為110mm ，內設外徑110mmPVC 帶孔波紋管。3）預應力錨索 在第七級坡面的左側，坡頂截水溝以外的原自然坡面（B 區）設預應力錨索。采用4×s15.2mm 預應力錨索，鉆孔孔徑均為130mm ，長28.5m ，在基巖中錨固長度為10m ，與水平面夾角20°，水平間距4m 。設計錨固力為500KN 。錨索張拉應分兩次逐次張拉，第一次張拉值為總張拉力的70，兩次張拉間隔時間不小于5天，由于坡面為堆積體，錨索預應力損失較大，在張拉結束后3個月左右，對錨索進行了補張拉。墊墩采用C25鋼筋砼。4）網格骨架掛三維土工網植草綠化洞口仰坡A

10、 區即采用豎梁壓力注漿錨桿加固區，豎梁間的坡面采用噴播有機基材防護：首先在豎梁間的坡面上采用18鋼筋設固網錨桿長1.1m ，間距1.0×1.0m 。在固網錨桿上掛鐵絲網，然后再噴播有機基材、栽植灌木。在隧道左右側邊坡的一、二級坡面（C 區）上用漿砌片石作網格骨架護坡，網格間掛三維土工網（EM4），然后填土植草、植灌木。 3 汶川大地震對古滑坡的影響分析 3.1 地震成因簡析地震是地殼中累積的構造應力集中引起地殼巖石突然破裂的結果。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，高原物質向東緩慢流動，在高原東緣地區沿龍門山構造產生向東擠壓，這種擠壓受到四川盆地之下

11、剛性地塊的頑強阻擋。經過長期的構造應力能量的累積，最終在映秀地區發生突然釋放，破裂構造沿龍門山中央斷裂帶迅速擴展，產生了地震破裂帶。龍門山構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的活動特征均表現出由南西向北東斜向逆沖，并伴隨右旋滑動分量。根據這次地震震源機制解析資料推斷，汶川強震的發震構造是因龍門山構造帶中央斷裂帶，也稱北川-映秀斷裂，該斷裂在北西西-南東東向擠壓應力作用下，發生逆沖運動，屬于逆沖型地震。據地震資料反演得出的震源深度在12-19千米，投影結果正好處在深部北川-映秀斷裂帶上（圖4）。圖4 龍門山斷裂構造系與在遙

12、感影像圖上強震震中位置3.2 地震對國道213邊坡的影響本次地震在沿映秀北川青川斷裂帶兩側的極震區和重震區，地震觸發了大量規模不等的山體滑坡和崩塌，據有關資料表明，地質災害多達12000多處，隱患點近8700處。地震后國道213 公毀損嚴重，公基扭曲變形，公橋梁倒塌，近百輛駛的車輛受困于公，且多輛車遭遇石崩塌被壓毀掩埋并阻斷交通（圖5，6）。根據成山地所分析結果，從漩口鎮到映秀鎮的坡和崩塌密集地沿國道213線分布，有159 處坡和崩塌，其崩塌處線密達3.3 處/公。 圖5 國道213距馬鞍石隧道進口500米處，主動防護網治理的邊坡坍方，造成中斷交通，數輛車被埋。圖6 國道213線都汶跨線橋都江

13、堰側約300米處無防護措施的邊坡坍方，中斷交通，車輛和人員被埋。圖示箭頭為國道213線。經過“汶川8.0級大地震”的考驗，前期對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生坍塌，見圖7。在該滑坡對面，都汶路龍洞子隧道出口，由于隧道洞口的自然仰坡高陡，在地震力作用下發生了嚴重的坍塌與滑坡，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重妨礙車輛通行，見圖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定性，參見圖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施局部受損破壞，防護區域外局部出現垮塌，具體如下：(一 原防護區域外(I區 位于左洞軸線左側55m 76m 范圍，為原天然邊坡地震后發生垮塌，該段坡頂距坡口ll 12m 之外發育一裂縫，張開512cm 不等，延伸長度約l8m 。（圖9）(二 原防護區域(區 ：豎梁變形折斷區(II-l區 ：第三級左側11根豎梁及第二級左側7根豎梁變形較為嚴重，部分折斷；豎梁輕微變形區(II-2區 ：仰坡左側第四第九級豎梁存在輕微變形；圖9 防護區域外天然邊坡的垮塌及坡口裂縫墊墩錨索變形破壞區(-3區 ：仰坡左側原錨索防護區須家河組砂巖發生崩塌，垮塌方量約48方，導致底部

15、靠近隧道軸線處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；臨時掛網噴漿區(II-4區 ：仰坡第一級洞頂范圍原臨時掛網噴砼局部開裂、折斷； 坡頂截水溝破壞較為嚴重，長度約55m ，其余截排水溝及平臺僅局部錯斷，破壞程度稍輕微；（圖10）坡頂截水溝后緣l 5m 范圍發育一條貫通性的裂縫，縫寬0.10.50m 。（圖11）圖10 坡頂截水溝錯斷 圖11 坡頂截水溝后緣裂縫4、對震后古滑坡的治理措施 4.1、總體治理措施根據各區的變形破壞情況，分區進行加固防護，具體如下表及圖12：地震破壞分區加固措施表 圖12 地震后治理總平面圖4.2 各種防護措施施工工藝主動防護網為定型產品，系統

16、部件全部是標準化的部件，現場施工除少量的以錨桿施工為主的基礎施工外，全部為裝配作業。1、防護原理縱橫交錯的16縱橫向支撐繩與4.5×4.5m 正方形模式(邊緣局部根據需要有時為 4.5×2.5m 布置的錨桿相聯結并進行預張拉，支撐繩構成的每個4.5×4.5m(或4.5×2.5m 網格內鋪設一張D0/08/300/4×4m(或4×2m 型鋼絲繩網，每張鋼絲繩網與四周支撐繩間用縫合繩縫合聯結并拉緊，該預張拉工藝能使系統對坡面施以一定的法向預緊壓力，從而提高表層巖土體的穩定性，盡可能地阻止崩塌落石的發生并將小部分落石限制在一定的空間內運動，

17、同時，在鋼繩網下鋪設小網孔的S0/2.2/50型格柵網，以阻止小尺寸巖塊的塌落。2、施工順序及工藝對坡面防護區域松散巖土體進行清除。放線測量確定錨桿孔位(根據地形條件，孔間距可有0.3m 的調整量 ，并在每一孔位處鑿一定深度不小于錨桿外露環套長度的凹坑，一般口徑20cm ，深15cm 。按設計深度鉆鑿錨桿孔并以高壓氣清孔，孔深應比設計錨桿長度長5cm 以上，孔徑不小于42m ；當受鑿巖土設備限制時，構成每根錨桿的兩股鋼繩，可分別錨入兩個孔徑不小于35mm 的錨孔內，形成人字形錨桿，兩股鋼繩間夾角為1530度，以達到同樣的錨固效果。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(鋼繩錨桿外露環套頂端不能高出地表，且環套段不能注漿，以確保支撐繩張拉后盡可能緊貼地表 ，采用M30水泥砂漿，孔內應確保漿液飽滿，在進行下一道工序前注漿體養護不少于三天。安裝縱橫向支撐繩，張拉緊后兩端各用24個(支撐繩長度小于15米時為2個，大于30米時為4個，其間為3個 繩卡與錨桿外露環套固定連接。從上向下鋪掛格柵網，格柵網間重疊寬度不小于5cm ，兩張格柵網間的縫合以及格柵網與支撐繩問用中1.2鐵絲按lm 間距進行扎結(有條件時本工序可在前一工序前完成即將格柵網置于支撐繩之下 。從上向下鋪設鋼繩網并縫合，縫合繩為中8鋼繩，每張鋼繩網均用一根長約3lm(或27m 的縫合繩與四周支撐繩

19、進行縫合并預張拉，縫合繩兩端各用兩個繩卡與網繩進行固定聯結。5 監控量測根據邊坡的變形的實際情況，水平位移變形和地表沉降變形表現的結果是一致的。所以對該邊坡只做地表沉降觀測。監測儀器：徠卡DNA03電子水準儀，變形觀測專用銦鋼尺。 水準儀精度：±0.3mm/km監測方法:利用水準儀觀測測點高程的方法掌握地表垂直位移變化情況。量測各測點與基準點之間的相對高程差，本次所測高差與上次所測高差相比較，差值即為本次沉降值，本次所測高差與初始高差相較，差值即為累計沉降值。 根據現場實際情況進行布設： 共設 3 個觀測點， 在第四級平臺中部右洞中線的投影處設 1#觀測點，在洞頂截水溝靠坡口側縱七的

20、投影處設 2#觀測點，在距左線軸線左側 65 米處， 距坡口 3 米處的小路傍設 3#觀測點。 觀測頻率：施工結束后，17 天，2 次天。715 天，1 次天 。1530 天，1 次 2 天。30 天后，1 次3 天 數據收集及分析： 通過現場監測取得的資料， 每次觀測后應立即對原始觀測數據進行校 核和整理，包括原始觀測值的檢驗、物理量的計算、填表制圖，異常值的剔除、初步分析和 整編等，并將檢驗過的數據輸入計算機的數據庫管理系統。 繪制測點時間沉降量曲線散點圖（如圖 13） 3#觀測點地表沉降時間關系曲線圖 120 100 累計沉降量(mm 80 60 40 20 0 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49