某高速公路隧道+桥梁上部崩塌处治方案讨论

一、基本情况

某高速公路位于新构造运动强烈的高大深切峡谷区，两侧山体高陡而近直立，隧道出口位于相对高差约500m的“台阶状”高大玄武岩坡体中下部，左右幅隧道与上跨坡脚某省道和大河的大桥相连，大桥距河面最大高差约76m，距省道高差约15～26m。隧道正式施工前对坡脚的厚约25m的崩坡积体进行了清方，形成施工平台并使直接从玄武岩坡体进洞。

图1 线路经过的自然地形地貌

图2 线路所在高大台阶状自然坡体全貌

工程施工过程中，距隧道约260m的玄武岩坡体发生了体积约300方的崩塌落石，砸坏了下部大量机具设备和省道中断。但由于大崩塌发生前发现山体上部出现零星落石，故提前撤离了施工人员而没有造成人员伤亡。

从现场看，落石绝大多数直径小于40cm，小部分粒径较大，最大直径约1m。且绝大多数散布于隧道洞口的施工平台和位于省道与隧道之间的便道上，少数散落于下部的省道和冲入下部大河中。

图3 散落于便道的大量小粒径落石

图4 零星散落于省道的较大直径落石

病害发生后，技术人员拟采用以坡面主动网、被动网为主的工程措施进行处治，工程费用过千万元。

二、病害原理分析

1、高速公路穿行于新构造运动强烈的高山峡谷区，河流下切而地壳抬升强烈，构成坡体的玄武岩节理裂隙发育、卸荷严重，造成坡体崩塌严重。这从对岸的成昆铁路就可以得以应证。

图5 对岸的成昆铁路崩塌防护
2、该段坡体是玄武岩多喷发形成，其间由于出现多次间歇而形成多级界面，并最终在后期风化等作用下形成“台阶状”地貌。此外由于玄武岩柱状节理不发育而形成了“板状”节理，并与多组原生、次生的外倾结构面配套后形成了较为破碎的玄武岩体，这在坡体和山顶的村道开挖面有非常直观的反映，这也是崩塌发生后造成落石经过多级弹跳，并最终形成较小落石块体的直接原因。

图6 崩塌部位的板状玄武岩危岩体

图7山顶村道路堑边坡玄武岩节理裂隙发育

3、该段线路经过的坡体远观发现，高大坡体的下部存在深厚的崩坡积体，相较于两侧自然坡体，呈明显突出状，并挤压河道。这说明线路的经过的部位，坡体在历史上发生的崩塌明显较两侧山体强，也就说，高速公路的线位选择存在一定的遗憾。

图6 线路所在的坡脚崩坡积体明显多于两侧

三、处治方案分析

1、灾害属性：从病害的机理看，本次崩塌的发生非高速公路施工扰动所致，而为自然灾害。

2、责任主体：从病害的发展趋势看，今后高速公路运营期间，坡体崩塌落石仍会不断威胁高速公路、省道的安全。因此，相关交通主管部门和国土部门应协同进行工程治理。

3、工程特性：崩塌体下部分布有隧道、大桥等重要结构物工程和省道，且考虑到崩塌的“不确定性”，因此工程防护措施必须适当保守。

4、高陡山体危岩大面积发育，若采用大范围主动防护不但施工难度非常大，考虑到现场施工的可操作性，施工质量难以有效保障。且后期主动网和被动网的后期养护难度太大，故不建议采用造价高、施工质量保障性差、易于损坏的全坡面大范围防护。

5、考虑到高大坡体呈台阶状、落石的粒径和能量、落石分布范围，结合大桥第一跨的高度（左幅高15m，右幅高26m），利用路基抗灾能力远大于桥梁的特点，采用大桥减跨，即将左幅桥梁第一跨采用桩基托梁挡墙进行桥改路，右幅第一跨高度小于15m的范围内采用桩基托梁挡墙进行减跨后设置成路基，继而在路基部位设置连接隧道的钢筋混凝土明洞，洞上设置EPS和玄武岩碎石缓冲层抵抗落石打击。

图8筋混凝土明洞示意图

6、连接钢筋混凝土明洞的大桥部位设置柔性明洞，有效防止飞溅较远的较小颗粒落石，保护桥上行驶车辆的安全。

图9 柔性明洞示意图

7、在隧道施工平台和便道部位设置拦石墙，从而形成落石槽有效拦截大量的落石；在下部省道外侧设置“防撞栏”对继续下移的落石利用省道形成的落石槽继续进行拦截；在省道外侧的大桥桥墩前部设置防撞墩，进一步防止可能的落石撞击大桥桥墩。

8、在影响线路安全的高大台阶状自然坡体易于施工和落石弹跳起点的平台部位，逐级设置一定长度的导石网（不全坡面设置），有效降低落石速度。

图10 导石网示意图

9、以上工程施工前，必须发扬对岸的“成昆铁路”精神，对摇摇欲坠的危岩进行清理，确保施工安全和减小后期崩塌落石发育的概率。

10、考虑到地质条件复杂和崩塌的突发性，建议加强现场监测。