一种公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构的制作方法

1.本实用新型涉及隧道施工领域，具体的说，涉及了一种公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构。


背景技术：

2.针对公路隧道建设穿越地势起伏、山峦纵横的山岭地区时，受线路条件的限制，隧道洞口经常存在边仰坡高陡，坡面破碎的现状。隧道洞口段是否安全稳定，在整个隧道修建过程中起着极为关键的作用。洞口段开挖对原状边坡扰动较大，不仅影响着施工过程的安全，也对后期隧道运营产生危害。
3.公路隧道洞口段塌滑体边仰坡处治技术，目前传统的做法是洞口边仰坡按照一定的稳定坡率进行刷坡、防护，或者采用洞口接长明洞的方法予以解决。常规的洞口段塌滑体偏压边坡防护主要通过加大钢架型号、增设注浆锚杆锚固、增加衬砌支护厚度等措施提高支护强度，进而减小开挖过程中边坡滑移和衬砌变形；或者在边坡潜埋侧设置重力式挡土墙、反压回填土等措施。
4.传统的施工技术比较简单，都是通过提高支护结构强度或者回填挡体等措施来平衡边坡塌滑体的偏压力，常规处治技术无法消除塌滑体边坡自身的偏压力，随着运营周期时间延长，存在随时滑移，对洞口段结构产生破坏，达到的防护效果并不是很理想，且传统工艺往往工期较长，造价成本较高。
5.总结来说，现有的公路隧道洞口段塌滑体边坡防护施工方法主要存在以下缺点：
6.（1）针对隧道洞口段边仰坡防护，常规处治措施为在洞口边或者边坡面按照一定的稳定坡率进行刷坡，然后进行喷锚防护，坡脚进行挡墙防护。常规处治措施往往大开大挖，对边坡原状植被破坏较大，且对于洞口段边坡地质稳定性较差时，如果不进行谨慎处理，很容易诱发工程滑坡，导致工程造价的增加，延误工期，甚至引发严重的安全事故，造成人员伤亡。
7.（2）由于西南区域公路隧道建设多数位于高陡山体间，洞口段面临着山体风化落石的威胁。常规处治措施往往是在端门墙上安装被动防护网，而对于地质灾害频发的山岭区域，被动防护网的防护能力往往十分有限，特别是高陡岩体风化的坠石，极易遭受严重破坏，且防护长度较短，虽然能抵抗部分小型坠石，但对于地质灾害频发的山岭区域，仍存在较大的运营安全隐患。
8.因此，如何设计一种能安全平稳穿越巨厚塌滑体，并且受力合理的偏压隧道洞口段防护结构极为重要。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种的公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构。
10.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种公路隧道洞口段塌滑
体边坡防护加强结构，包括隧道、设于隧道至少一侧的阶梯状锚固框架梁、下部挡墙、端部抗滑桩和长明洞；
11.所述阶梯状锚固框架梁包括沿边坡阶梯状分布的多级框架梁，在框架梁的框格交点处设置自进式锚杆锚固于山体岩石层，所述框格中设置挂网植草防护，所述隧道仰坡与多级框架梁之间的渐变段设置挂网喷夯防护，所述阶梯状锚固框架中等间距的设置有深入岩面以下的边坡泄水孔；
12.所述下部挡墙设置于边坡坡脚处的向边坡倾斜的倾斜式挡墙，挡墙底部设置墙趾，挡墙底部埋入地下，挡墙顶部水平，挡墙上设置多排有坡度的挡墙泄水孔；
13.所述端部抗滑桩设置于洞口端部，所述端部抗滑桩包括长桩和短桩，长桩靠近隧道设置，长桩和短桩之间设置挡土板；
14.所述长明洞包括一级明洞、二级明洞和三级明洞，所述一级明洞与隧道相连，二级明洞与桥梁端部衔接，三级明洞设于桥梁上并与二级明洞端部衔接，所述二级明洞的顶部设置塌落物扩散堆积区，所述三级明洞上设置通风窗，所述一级明洞和二级明洞之间设置伸缩缝，所述二级明洞和三级明洞设置变形缝。
15.基上所述，所述墙趾处及挡墙泄水孔以下设置回填石灰土层，墙背石灰土层表面铺设防渗土工布，靠近挡墙泄水孔处纵向布设φ90-120mm的软式透水管，墙背石灰墙至墙顶以下50cm设置透水性材料回填层，墙顶以下50cm范围内设置黏土回填层。
16.基上所述，所述端部抗滑桩为c30钢筋混凝土现浇桩。
17.基上所述，所述长明洞的基底为c30抗渗衬砌结构，长明洞的拱顶部分从内到外依次铺装双层土工布缓冲层、防水层、粉煤灰填筑层、粘土隔水层。
18.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型主要解决以下几个问题，取得相应的效果：
19.在塌滑体、高边坡的地质环境下，采用自上而下的分阶式开挖，并设置框架梁和自进式长锚杆，可有效避免施工前、施工中和施工后的塌滑体滑坡，应对塌滑体局部范围无外倾结构面、边坡整体偏压、岩质破碎的边坡的特性；
20.在边坡的下部设置倾斜式挡墙支护，可以进一步解决高边坡下的偏压问题；
21.洞口段清方及挡墙支护完成后端部仍处于失稳状态，为避免隧道洞口段端部施工过程中垮塌，在其路基侧端部设置方形抗滑桩并配置挡土板结构；
22.设置三级长明洞，可以保护隧道安全，减少风化石块坠落对道路的伤害和保证交通安全，同时，在三级明洞顶端设置缓冲结构，可以保护明洞，并在二级明洞处设置塌落物扩散区，可以容纳可观容量的塌落物。
附图说明
23.图1是本实用新型中公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构纵断面图。
24.图2是本实用新型的公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构横断面图。
25.图3是本实用新型的公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构的施工流程图。
26.图4是本实用新型的挡土墙的断面图。
27.图5是本实用新型的三级长明洞的施工结构示意图。
28.图中：1.框架梁；2.自进式锚杆；3.挂网植草防护；4. 挂网喷夯防护；5.挡墙；6.挡
墙泄水孔；7.抗滑桩；8.挡土板；9.长明洞；10.双层土工布缓冲层；11.粉煤灰填筑层；12.粘土隔水层；13.黏土回填层；14.透水性材料回填层；15.软式透水管；16.防渗土工布；17.石灰土层；18.一级、二级明洞；19.三级明洞；20.塌落物扩散堆积区；21.端墙顶部排水沟槽；22.通风窗。
具体实施方式
29.下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
30.以峨汉高速大岩隧道项目为依托进行实施方案的说明：
31.大岩隧道项目为7km超特长高速公路隧道，位于四川省雅安市汉源县境内。大岩隧道地质资料显示隧道进口端为巨厚塌滑体，主要由松散碎石土组成，方量巨大，且呈现左侧薄弱，右侧巨厚的情况。左右洞洞口位于覆盖层中部，距离地面高差约20m，为避免隧道穿越巨厚覆盖层，发生明塌冒顶，保证隧道顺利进洞，同时为施工长大隧道提供合理的施工场地。大岩隧道项目提出对进口端崩坡积体先进行清方处理，但清方处理后会形成左侧覆盖层完全清除，而右侧清方后形成边坡高约80m的偏压堆积体。
32.经重新论证后提出洞口段分阶段进行清方，清方后形成的边仰坡上部采取框架梁、深孔锚杆锚固、挂网喷砼防护，下部护角采取倾斜式挡土墙结构，端部采取抗滑桩配合挡土板结构，边坡稳定后施作长明洞缓冲结构、端墙防护结构及轻质回填覆盖结构。
33.如图1、图2、图4和图5所示，一种公路隧道洞口段塌滑体边坡防护加强结构，包括隧道、设于隧道至少一侧的阶梯状锚固框架梁、下部挡墙、端部抗滑桩和长明洞；
34.所述阶梯状锚固框架梁包括沿边坡阶梯状分布的多级框架梁1，在框架梁1的框格交点处设置自进式锚杆2锚固于山体岩石层，所述框格中设置挂网植草防护3，所述隧道仰坡与多级框架梁之间的渐变段设置挂网喷夯防护4，所述阶梯状锚固框架中等间距的设置有深入岩面以下的边坡泄水孔；
35.所述下部挡墙设置于边坡坡脚处的向边坡倾斜的倾斜式挡墙，挡墙5底部设置墙趾，挡墙底部埋入地下，挡墙顶部水平，挡墙上设置多排有坡度的挡墙泄水孔6，所述墙趾处及挡墙泄水孔以下设置回填石灰土层17，墙背石灰土层表面铺设防渗土工布16，靠近挡墙泄水孔6处纵向布设φ90-120mm的软式透水管15，墙背石灰墙至墙顶以下50cm设置透水性材料回填层14，墙顶以下50cm范围内设置黏土回填层13。
36.所述端部抗滑桩7设置于洞口端部，所述端部抗滑桩7包括长桩和短桩，长桩靠近隧道设置，长桩和短桩之间设置挡土板8，所述端部抗滑桩为c30钢筋混凝土现浇桩。
37.所述长明洞9包括一级明洞、二级明洞（图中显示为一级、二级明洞18）和三级明洞19，所述一级明洞与隧道相连，二级明洞与桥梁端部衔接，三级明洞设于桥梁上并与二级明洞端部衔接，所述二级明洞的顶部设置塌落物扩散堆积区20，所述三级明洞上设置通风窗22，所述一级明洞和二级明洞之间设置伸缩缝，所述二级明洞和三级明洞设置变形缝，二级明洞顶端对应端墙位置设置端墙顶部排水沟槽21。
38.所述长明洞的基底为c30抗渗衬砌结构，长明洞的拱顶部分从内到外依次铺装双层土工布缓冲层10、防水层、粉煤灰填筑层11、粘土隔水层12。
39.具体施工如下：
40.如图3所示，步骤1）从隧道一侧的墙体上自上而下采取分阶式开挖，边开挖清方边
支护；针对塌滑体清方后坡面采用框架梁1结构，框格交点采用自进式锚杆2锚固；具体的，应先用φ2.2普通镀锌铁丝在φ8的圆钢框条架上编织好200cm
×
200cm的铁丝网。当边坡开挖并修整后，按设计放样挂网锚杆位置，打锚杆同时岩面外露10cm，灌入m30锚固砂浆，依托锚杆头，铺挂绑扎φ22预制铁丝网3，同时边敲击筋条并在网下用垫块支撑，使网与岩面间保持5cm间隙。对角线方向的两个框条应绑接在锚杆上，另两个框条应相互绑扎。在两个框条的相接之处，每隔50cm用φ2.6的镀锌铁丝绑扎一道，每道绑扎不少于5圈。铁丝网应保持顺滑，在特别凹陷处应增加锚杆固定。
41.隧道仰坡与框架梁之间的渐变段边坡采用喷射混凝土挂网支护，形成挂网喷夯防护4，采用c20喷射砼，厚度为10cm，喷射c20砼前对岩面应先喷水湿润，以免浆层成壳脱落，在网片生锈前应及时从上向下喷射c20砼覆盖。
42.泄水孔采用φ10cm pvc管，按2m
×
2m等间距布置，深入岩面5cm，泄水管后部应用渗水土工布包裹。喷浆前应先将泄水孔出口pvc管的管口用纸板或塑料布等进行密封，以免泄水孔被砂浆堵塞，待喷浆结束后，拆除纸板或塑料布等，以便排水。每10m应设置伸缩缝，缝宽2cm，并用沥青麻絮填塞。
43.步骤2）在边坡坡脚处设置倾斜式挡墙结构，挡墙5设置在边坡坡脚，墙高为8~10m，挡墙基底埋深于边坡坡脚以下2~3m，墙身材料为现浇c20砼；挡墙顶部为水平，墙趾宽为0.6~0.8m，高0.8~1.0m，基底坡比为0.1:1，面坡坡比为1:0.25，背坡坡比为1:0.25；墙趾处及挡墙泄水孔6以下回填掺灰8%的石灰土层17，墙背掺灰土表面铺设防渗土工布16，并靠泄水孔处纵向布设φ100mm软式透水管15，墙背掺灰土至墙顶以下50cm采用碎砾石或砂砾石等形成透水性材料回填层14，墙顶以下50cm范围内采用黏土回填层13。路堑挡土墙高于路基设计线以上50cm处设置挡墙泄水孔6，共设置2～4排，间距2.0m，挡墙泄水孔采用φ100mmpvc管，外倾坡度5%，φ100mmpvc管端部10cm范围内按120
°
环向设φ10mm圆孔，并用渗水土工布包裹；
44.步骤3）洞口段清方及挡墙支护完成后端部仍处于失稳状态，为避免洞口段端部施工过程中垮塌，在其路基右侧端部设置方形抗滑桩7并配置挡土板8结构，桩端抗滑桩施工顺序：桩顶边坡开挖
→
实施抗滑桩
→
桩前坡体开挖
→
挡土板范围内土体开挖
→
挂挡土板及板后回填砂砾石。每根桩在对角方向埋设4根检测钢管用于桩身超声波检测，超声波检测钢管固定在箍筋内侧。
45.具体的，洞口段端部抗滑桩共设置2种桩型，桩截面均为1.75m
×
2.5m，桩中心间距为5.0m，锚固段长度为9.14m。其中ⅰ型桩桩长20m，共1根，ⅱ型桩桩长24m，共1根，桩前设挡土板，板长4.98m，宽0.5m。均采用方型挖孔桩机，孔口设锁口，锁口高1m。
46.塌滑体抗滑桩桩身采用c30钢筋混凝土现浇，孔底用m7.5砂浆铺底厚10cm，钢筋的混凝土保护层不应小于8cm。纵向钢筋间距标注均为钢筋重心间的距离，当钢筋束为多根时，为束筋的重心间距，钢筋束中钢筋应紧贴，每1～2m点焊成束。抗滑桩施工完成后，当桩体强度达到80%后，方可进行桩前坡体开挖，拆除桩前锁口，施工桩前护面墙。抗滑桩主筋须采用套简连接，钢筋接头应按规范要求错开布置，钢筋套筒连接接头连接区段的长度为35d，位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50%。
47.步骤4）边坡防护稳定后设置长明洞9缓冲结构，长明洞缓冲结构设置于桥隧相连处，将原有明洞作为一级明洞，位于洞顶山体陡崖正下方，长度为10m，厚度为60cm的c30抗
渗衬砌结构；在新增套拱与一级明洞之间设置泡沫材料缓冲层；二级明洞与桥梁端部衔接，端部设置隧道端墙结构，洞顶设有塌落物扩散堆积区20，针对端墙设置端墙顶部排水沟槽21，衬砌结构与一级明洞一致，一级明洞与二级明洞设置伸缩缝，结构长度根据实际与桥梁端部距离布置，图中所示为一级、二级明洞18；三级明洞19设于桥梁上并与二级明洞相连，为弱化隧道洞口处光线明暗变化及山沟内横风对行车的侧向影响，在第三级明洞直墙设置2
×
3m的通风窗22，纵向间距1.5m。
48.长明洞缓冲结构主要解决的技术问题是在洞门山体坡面陡立，受岩石风化裂隙发育的地质条件下，防止风化块石脱离山体坠落，将隧道明洞砸坏，保护隧道口以及行驶车辆的安全。
49.步骤5）一级、二级和三级明洞拱顶部位铺装从内到外依次为双层土工布缓冲层10、防水层、粉煤灰等轻质回填料形成的粉煤灰填筑层11、粘土隔水层12。此长明洞缓冲结构设置于公路隧道地质条件较差的隧道洞口段，可以有效的保护隧道明洞的安全，减少风化块石坠落对明洞的损毁。
50.本技术主要针对洞口段高边坡、松散塌滑体不良地质进行研究。本方案提出的采取分阶式开挖方式，上部框架梁自进式长锚杆锚固，边坡下部倾斜式挡墙支护，端部采用方型抗滑桩及挡土板支护，并在边坡种植藤蔓植物，贯彻绿色环保的理念，洞口中段与桥梁衔接处设置多级缓冲长明洞结构，有效解决松散塌滑体、偏压、高边坡、绿化环保、运营坠石等一系列技术难题。该施工关键技术先进、可靠，工程措施针对性强，施工方便宜行，有效保证了工程施工质量及施工安全，加快了施工进度，不仅创造了较高的经济效益，也大大提升了隧道洞口段不良地质施工处治水平。
51.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。