本文摘要：明洞施工完成且强度达到设计要求后，这篇 工程师论文 认为应及时在洞顶及洞身两侧进行回填反压。叶舞高速自2012年通车以来，运营良好，抗滑明洞状态良好，充分验证了方案和设计的合理性。《 高速铁路技术 》期刊是由中国中铁股份有限公司主管，中铁二院工程
明洞施工完成且强度达到设计要求后，这篇工程师论文认为应及时在洞顶及洞身两侧进行回填反压。叶舞高速自2012年通车以来，运营良好，抗滑明洞状态良好，充分验证了方案和设计的合理性。《高速铁路技术》期刊是由中国中铁股份有限公司主管，中铁二院工程集团有限责任公司主办的国家级科技期刊。本刊于2009年10月已获国家新闻出版总署批准， 2010年2月正式向国内外公开发行。国内统一连续出版物号：CN51—1730/U;国际标准连续出版物号：ISSN1674—8247，邮发代码：62-124。
【摘要】对叶舞高速在施工中出现的滑坡，从地形地貌、地层岩性等多方面分析了原因，提出抗滑明洞、抗滑桩、覆土反压等综合处治措施，重点对抗滑明洞作了详细设计，结合有限元分析的结果，对抗滑明洞的结构及配筋作针对性的设计，经后期运营检测，处治方案效果良好。
【关键词】滑坡;成因分析;抗滑明洞;数值模拟
1引言
河南省焦(作)桐(柏)高速公路是河南省高速公路网规划中的“6条南北纵线”中的一条，叶县至舞钢高速公路(以下简称叶舞高速公路)是焦(作)桐(柏)高速公路重要组成部分。叶舞高速公路北起平顶山市叶县，接南京至洛阳高速公路，向南经叶县、舞钢市，止于平顶山与驻马店市界，全长50.043340km。该项目北与兰(考)南(阳)高速公路、连霍高速相连,东与京港澳高速公路相通，南接规划中的焦(作)桐(柏)高速公路泌阳段，进而连接在建的驻马店至泌阳高速公路，并通过在建的泌阳至桐柏高速公路，至豫鄂省界与随(州)岳(阳)高速公路相接。届时将成为贯穿河南省南部的又一条快速通道，对加快区域经济的发展步伐，沟通平顶山与驻马店、信阳以及湖北、安徽等相邻省份的经济联系，推动沿线资源开发利用具有重要意义。
2工程地质概况
滑坡所处区域地形复杂，地貌类型多样，主要为中山、低山及山间坡地，均属构造侵蚀地形，滑坡坡顶高程255.0m，滑坡坡脚开挖路堑标高约220.0m，高差较大。滑坡区内坡度较大，约17°～25°，斜坡上建有阶梯状的平台排水渠。滑坡区平面总体形状呈扇形展布。通过地质调绘及现场钻探及挖探[1]，从上至下揭露地层描述如下。
1)粉质黏土(Q2dl+pl)：褐黄色,硬塑,压缩模量平均值15.80MPa，直剪试验指标c=20～60kPa，φ=20.9°～33.3°，自由膨胀率26.8%～58.0%，厚度0～11.1m。
2)粉质黏土夹碎石(Q2dl+pl)：棕黄色～浅红褐色，该层以粉质黏土为主,含碎石,角砾多,局部碎石、角砾聚集成堆，可见巨型块石、漂石，含水量18.3%～25.2%，标贯击数10～20击，自由膨胀率33%～52%。厚度4.0～15.0m。物探结果表明，该层视电阻率值一般在10～25Ω/m，局部碎石富集部位视电阻率值偏高，瑞雷波波速一般为150～250m/s。
3)第三系泥岩：灰绿色,上部以全风化为主,呈土状,全风化层厚度4.9～15.8m;下部强风化,以黏土矿物为主,节理、裂隙发育;裂隙面呈锈黄色状,手捏易碎,遇水极易崩解软化，产状125°∠32°、131°∠20°;单轴抗压强度0.4～20.94MPa,自由膨胀率30%～40%。该层分布不匀,场地内厚度不等。视电阻率值一般在30Ω/m以上，但当破碎泥岩富水以后视电阻率会降低到20Ω/m以下，瑞雷波波速一般超过250m/s。
4)第三系泥岩:紫红色,强风化,矿物成分以黏土矿物夹粉砂颗粒为主;各向节理发育,岩芯破碎,遇水易崩解;该层分布于灰绿色泥岩之下，埋深较大,部分钻孔揭示，但未全部揭穿,揭露最大厚度6.0m。
3滑坡变形破坏与成因分析
该滑坡是在边坡开挖后进行护坡施工时，发生连续强降雨，雨水沿土体表面裂隙下渗而引发的。滑坡产生后，边坡中上部出现错台裂缝，错台高度达2.5～5.5m，后缘出现拉裂缝，裂缝宽度9～12.0m;坡体表层出现了弧形的张拉裂缝，裂缝宽度0.2～12.5m，长度2～35m，深度7～16.0m，个别裂缝已深入至全风化泥岩中。从总体上来看，造成滑坡的成因主要有以下几点。1)坡体结构：坡体上覆粉质黏土夹碎石组成滑体的主要成分，下伏泥岩相对密实隔水，是易形成滑坡面的地层;上部夹碎石粉质黏土渗水，吸水膨胀变软;下部泥岩相对隔水，在含碎石粉质黏土与泥岩的相接面形成滑动面，使其具备了滑坡形成的物质条件。2)连续强降雨，雨水下渗软化具膨胀性的泥岩和黏土是滑坡产生的诱因。3)高边坡开挖过程中，由于放炮及土方开挖等工程因素扰动边坡土体，造成土体结构松动，边坡前缘形成高陡临空面，边坡土体发生应力重分布，是形成滑坡另一重重要因素[2]。
4滑坡处治措施
据现场监测，现有滑坡土体仍处于不稳定状态，明洞施工期间，仍存在滑动的可能，为了确保明洞施工、运营期间安全，拟采用以下措施。4.1卸土减载选择主滑动区域，并结合明洞施工段落顺序，逐步卸载。卸载时，应从滑坡体的后缘向滑坡前缘逐层开挖，并设置3%~8%倾向于路基的斜坡，严禁开挖滑坡体的舌部，防止滑坡体继续下滑。4.2抗滑桩支挡为了避免明洞施工期间滑坡体继续下滑，确保施工安全，在明洞右侧设置一排抗滑桩，明洞外壁与抗滑桩之间净距4.0m，反压回填完成后，抗滑桩将对明洞起永久性保护作用。
抗滑桩采用2.0m×1.5m矩形桩，桩间距3.0m，桩长18m，基坑底面以下锚固段长度10m，基坑底面以上悬臂长8m(含冠梁);根据现有地质资料，经计算，抗滑桩设计时，控制桩距的因素为锚固段地基土的侧向容许应力，桩侧土为全风化及强风化泥岩，特别是施工时雨水较大，滑坡后施工现场积水，单轴极限抗压强度极低。考虑到上述因素，矩形桩的设计与常用的设计断面稍有差异，抗滑桩的宽度(2.0m)大于抗滑桩的高度(1.5m)。为了加强桩与桩之间的整体受力，在桩顶设置冠梁进行连接，每隔30m冠梁设置一道伸缩缝。抗滑桩设计采取不对称配筋，钢筋笼安装时，应注意配筋位置，以防安装错误。4.3抗滑明洞滑坡路段，明洞施工应从明洞的两端向中间分段渐进式施工，严禁全段落一次性开挖，降低施工风险。一般一次施工段落长度为30m左右，待本段落施工完毕，并回填反压后，再清除下一段的临时回填反压土方，进行下一段施工。
5抗滑明洞设计
5.1计算模型本次采用MIDAS/GTS隧道专用有限元分析软件，基于地层—结构法，以处治后的山体、抗滑明洞及回填土层形成的整体作为计算对象，计算分析边坡处治后的应力、变形状态。几何模型水平向取5倍单洞宽度，仰拱底部取2倍明洞高度，洞顶回填土层按照实际厚度10m取值。为计算方便，简化回填土层2%的横坡，按无横向坡度建立模型(见图1)[5，6]。
5.2计算结果计算结果见图2～图4。
5.3计算结果分析由应力计算结果可以看出，明洞顶部回填完成后，左右洞外侧墙均有明显的应力集中现象，明洞结构两侧拱肩及拱脚处应力集中也较为明显。中隔墙处由于受到两侧明洞结构传递的大小不等的轴向力，其受力较为复杂且不规律。由位移计算结果可以看出，明洞顶部回填完成后，由于边坡下滑力得到有效的抵抗，水平位移值较小，仅以毫米计，竖向位移最大值发生在洞顶回填土部分，最大值为8.9471mm。根据应力及变形结果分析，可以看出，边坡处治后整体变形不大，多表现为回填土层的沉降变形;由于10m的回填土层作为全荷载作用于明洞结构，原坡面以上回填土部分局部存在浅层的下滑力，明洞结构在侧墙处、两侧拱肩处、两侧拱脚处产生了应力集中现象。鉴于此，应对明洞结构的配筋及安全性进行计算。
5.4明洞结构计算结构配筋及安全性计算，按照荷载-结构法进行有限元数值计算，针对明洞结构设计的关键点，着重对结构的弯矩、轴力、剪力、结构配筋强度安全性进行计算分析。明洞主体结构形式为连拱断面。二次衬砌厚度80cm，采用C35钢筋混凝土结构;中间连拱部分采用整体式中隔墙，中隔墙厚度240cm、C35钢筋混凝土;拱顶以上反压回填值按10m厚度的土层计算。5.4.1计算结果分析通过计算结果可以得出：拱顶、拱脚及二衬与中隔墙连接的拱肩处受弯矩比较大，尤其是拱脚部位，最大弯矩达到342856N•m;拱肩和仰拱处受到的轴力比较大，尤其是拱肩部位,最大达到1230kN;拱脚受到的剪力最大，最大值为242282N(见图5)。
5.4.2结构配筋及裂缝验算如图6所示，由有限元模拟分析结果可知：右洞拱脚A1、仰拱B1、靠近中隔墙C1、拱顶D1、侧墙E15个部位受力比较显著;左洞拱脚A2、仰拱B2、靠近中隔墙C2、拱顶D2、侧墙E2五个部位受力也比较显著;两洞受力整体呈对称性分布，尤其是以右洞拱脚A1、靠近中隔墙C1，左洞拱脚A2、靠近中隔墙C2处受力最为不利，配筋应以受力最不利部位作为控制点，验算抗弯、抗剪强度和是否满足裂缝宽度要求(见表1、表2)。
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