山區(qū)鐵路防治滑坡的工程措施

(中鐵二院西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西西安 710054)

1 防治鐵路滑坡工程措施

建國初期，我們對(duì)滑坡的認(rèn)識(shí)比較膚淺，防治措施簡(jiǎn)單。新建線路路基病害較多，尤以滑坡為甚，由于對(duì)地質(zhì)不良地區(qū)的危害性認(rèn)識(shí)不足，未能詳細(xì)勘察工程地質(zhì)情況，結(jié)合工程地質(zhì)選線，擬定有效措施，以致在線路運(yùn)營(yíng)后陸續(xù)出現(xiàn)滑坡病害。

整治手段，開始采用刷坡治理，邊坡越刷越高，使病害更加擴(kuò)大，后來改用支擋、明洞工程或改移線路處理;對(duì)一些短期內(nèi)難以查清性質(zhì)的滑坡，根據(jù)情況先做第一期工程，繼續(xù)觀察后效再進(jìn)一步加強(qiáng)，以致未能得到徹底整治。

20世紀(jì)60年代后期，接受了先期修建鐵路經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在選線中，盡量繞避了大量嚴(yán)重滑坡區(qū)群，注意了綜合考慮工程方案。但一些復(fù)雜滑坡整治工程仍多出現(xiàn)在車站挖方、洞口，同時(shí)又陸續(xù)碰到發(fā)生在平緩山坡的裂隙粘土滑坡。由于當(dāng)時(shí)對(duì)其土質(zhì)特征沒有深刻認(rèn)識(shí)，單純采用放緩邊坡治理，以至于滑坡擴(kuò)大，后來增加支擋才取得穩(wěn)定。

20世紀(jì)70年代，對(duì)整治大型滑坡，采取了以支擋為主，排、清反壓為輔的綜合措施。對(duì)通過特殊土質(zhì)地段，注意了少填少挖，防止工程滑坡。支擋工程中，抗滑樁得到廣泛應(yīng)用，特別是挖孔樁使用特別多，開挖樁基由木支撐改為混凝土或鋼筋混凝土護(hù)壁，省工省料、施工安全，質(zhì)量有保證。樁長(zhǎng)和截面都有較大增加。由最初2 m×2 m截面，開挖深度一般在25 m以內(nèi)，發(fā)展到最大截面達(dá)3.5 m×7 m，豎井最大挖深達(dá)50 m。

在設(shè)計(jì)樁的理論和計(jì)算方法上，也有一些新認(rèn)識(shí)。同時(shí)還進(jìn)行了一些抗滑樁的測(cè)試、分析工作，初步已有較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。由于新的線路、地區(qū)，總有新的滑坡問題，需要摸索探討，以免錯(cuò)誤重犯。必須注意路基少挖少填，避免深路塹產(chǎn)生滑坡。

近年來，在寶成線、寶天線上降雨量大，原整治滑坡工程弱點(diǎn)暴露，有的老滑坡復(fù)活或在老滑坡體上又產(chǎn)生了新的滑坡，有的滑坡范圍擴(kuò)大，某些整治工程失效，嚴(yán)重影響了行車。目前正抓緊勘探、調(diào)查綜合分析，采取有效措施積極整治，以保證鐵路暢通。

2 山區(qū)鐵路防治滑坡的工程措施

山區(qū)鐵路都山高坡陡，地質(zhì)復(fù)雜，滑坡成群，20世紀(jì)60年代勘測(cè)設(shè)計(jì)對(duì)不良地質(zhì)嚴(yán)重危害認(rèn)識(shí)不足，措施不夠，致使新線建成后，需不斷整治。為保證行車運(yùn)輸，增添了許多工程，已有的整治滑坡工程大多數(shù)是有效的。70年代選線重視了地質(zhì)工作，對(duì)不良地質(zhì)工點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中采取了有效措施，加之精心施工，精心養(yǎng)護(hù)，保證了行車安全。對(duì)整治原則、工程措施，談些初步看法。

2.1 存在滑坡危害的原因

1)限于當(dāng)時(shí)條件，對(duì)滑坡穩(wěn)定演變分析，評(píng)價(jià)，未作肯定，沒有根治。對(duì)已發(fā)現(xiàn)滑坡有的做了第一期工程，留待觀測(cè)后效再補(bǔ)強(qiáng)，有的滑坡高出路面以上，難以判定其對(duì)線路的危害，沒有整治。滑坡滑動(dòng)往往具有蠕動(dòng)、擠壓、滑動(dòng)階段，其發(fā)展速度隨外界影響而變，有的時(shí)間甚長(zhǎng)，短期內(nèi)不容易覺察，難下決心采取重大工程措施。因此，對(duì)滑坡穩(wěn)定演變預(yù)見分析，仍需狠下工夫，提高水平。

2)設(shè)計(jì)路塹邊坡，普遍過高，根治困難。寶成線南段的路塹高邊坡普遍，臨空面大，既難以設(shè)置有效的坡腳支擋，在車站地段更難用明洞遮攔、支擋。

3)滑坡受外部條件變化的影響，難以預(yù)見。河流沖刷坡腳，以及個(gè)別工點(diǎn)不適當(dāng)?shù)那懈钌狡拢够麦w剪應(yīng)力增大，陡坡地段種植開荒，破壞了地面天然逕流排泄條件，雨水大量滲入，又降低了層面間抗剪強(qiáng)度，也是引起滑坡滑動(dòng)的原因。

4)工程措施不當(dāng)，工程失效，滑坡再次滑動(dòng)。有的滑坡整治后又有活動(dòng)，有的范圍擴(kuò)大，有的支擋工程不夠高、長(zhǎng)、強(qiáng)。突出的是以清方、減載為主，易產(chǎn)生新的塌方、滑坡;20世紀(jì)70年代初個(gè)別滑坡工程，片面圖省錢，反而浪費(fèi)，如某某地段滑坡，施工時(shí)用換填砂卵石意圖增大滑面間阻力，而將原設(shè)計(jì)擋墻斷面大大減小，由于換填厚度太薄，只有0.5 m～0.7 m，易被淤塞污染，換填底部又未設(shè)封閉層，地下水長(zhǎng)期積蓄浸泡基底頁巖，形成新滑面，以致該工程1970年5月竣工，于1974年9月再度下滑，造成事故，中斷行車。再次整治所用支擋圬工，較原設(shè)計(jì)擋墻之工程量反增大6000 m3。

5)對(duì)特殊土質(zhì)滑坡發(fā)生，發(fā)展規(guī)律未能充分掌握，對(duì)癥下藥。如對(duì)紅粘土，工程人員多從力學(xué)觀點(diǎn)分析產(chǎn)生滑坡原因，少從滑坡土的物質(zhì)組成及其性質(zhì)的變化方面揭示，現(xiàn)有局部試驗(yàn)研究的資料，還沒有系統(tǒng)的、定量的標(biāo)準(zhǔn)。我們提出多裂隙和蒙脫石的富集及水的作用是紅粘土滑坡的重要原因，根據(jù)其強(qiáng)度衰減特性預(yù)作工程措施，是非常重要的一環(huán)。

類似的路塹山坡，在未切割坡腳，或在坡頂加載，排水條件亦無顯著變化，滑坡內(nèi)因土質(zhì)中某些軟弱面抗剪強(qiáng)度降低，有地下水作用、物理化學(xué)作用、流變作用和結(jié)構(gòu)破壞，以及卸荷膨脹等等。應(yīng)如何針對(duì)這些因素隨時(shí)間、季節(jié)的變化而采取工程措施，沒能掌握。

2.2 整治原則

1)對(duì)滑坡病因要分清主、次，早治、根治。一般滑坡帶土都具有隨變形進(jìn)展而強(qiáng)度逐次衰減的性質(zhì)，早治工程省，效果好。治理措施要力求根治可靠，關(guān)鍵工程必須先做、做夠，防止滑坡發(fā)展，遺留后患。

2)對(duì)復(fù)雜、危害行車大的滑坡，要有全面規(guī)劃，在未弄清其性質(zhì)前，除采取應(yīng)急措施外，全面規(guī)劃安排好勘探、試驗(yàn)、研究等工作，早摸清滑坡性質(zhì)，提出根治方案，分階段配套施工。

3)對(duì)已暴露的滑坡，由于整治工程時(shí)間長(zhǎng)、任務(wù)重，根據(jù)輕重緩急，結(jié)合設(shè)計(jì)、施工力量統(tǒng)一布置，分期分批處理，達(dá)到根治。

4)整治方案要盡可能減少行車、施工干擾，保證運(yùn)輸與施工安全，既要方便施工，措施經(jīng)濟(jì)可靠，還要注意施工中少擾動(dòng)滑體，防止滑坡發(fā)展惡化，處理困難。

5)滑坡成因因素主次有別，且常有變化，整治多用綜合措施，因地制宜，有主有輔。排水、綠化、封山育林，對(duì)任何滑坡均為有益的輔助措施。但主要工程是關(guān)鍵，必須先做、做夠，才能充分發(fā)揮工程效益。

2.3 工程措施

在摸清了滑坡的形成條件，性質(zhì)與危害的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形、地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合施工條件，運(yùn)營(yíng)要求采取相應(yīng)措施，但須注意以下幾點(diǎn):

1)改線繞避與原線整治方案的選擇:新線工程中處理滑坡，一般通過摸清滑坡可能的危害與范圍，從選線上設(shè)法繞避滑坡，或選合理線路位置通過，或采用工程措施，比選較自由，效果也好。通車線路牽連既有工程報(bào)廢，運(yùn)輸安全迫切要求，往往改線工期長(zhǎng)，同時(shí)還要對(duì)現(xiàn)有線路防護(hù)，采用改線方案要慎重。對(duì)已經(jīng)歷年觀察不斷發(fā)展的重大復(fù)雜滑坡，在原線整治工程過分艱巨而又不可靠時(shí)，改線繞避是合理的。如某某線某處滑坡，已經(jīng)多年觀察，滑坡均有不同程度發(fā)展，1981年雨季后更為嚴(yán)重，已有擋墻、護(hù)墻、淺水洞、吊溝、涵洞等全部變形，線路也有外移下沉，為劇滑前兆。本滑坡規(guī)模巨大，要原線徹底整治，甚為困難，將線路內(nèi)移以隧道繞避通過，很有必要。

2)路基支擋工程與隧道或明洞比選問題:比選時(shí)，既要講究經(jīng)濟(jì)效果，又要注意建筑物在技術(shù)上的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、安全可靠性。支擋工程除不被推走外，還要注意埋置深度，以適應(yīng)滑面的變化，防止滑坡冒頂和建筑物“坐船”。從某某線南段來看，原設(shè)計(jì)擋墻多處滑坡自墻頂冒出，有的滑坡在半山坡滑出。設(shè)置擋墻過高，半坡作工程又困難的路塹滑坡，以及深路塹邊坡有軟弱結(jié)構(gòu)面傾向線路，今后可能滑動(dòng)的工點(diǎn)，宜作抗滑明洞，洞頂回填，可有效地支撐山體穩(wěn)定，對(duì)防止滑坡有顯著優(yōu)越效果。如某某大河砭滑坡及小楚壩滑坡等均屬這一類的典型工點(diǎn)。

3)從某某線南段暴露滑坡看，一般后緣高陡，多面臨空，多數(shù)是前緣被開挖，或河水掏刷坡腳引起。整治措施宜以支擋為主，有河岸沖刷的要做防護(hù)工程。小型滑坡可用擋墻，結(jié)構(gòu)形式要結(jié)合地形，地質(zhì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)。大型滑坡采用抗滑樁或樁墻結(jié)合，一則抗滑能力大，再則設(shè)樁根數(shù)，位置選擇比較自由，施工中可少擾動(dòng)滑體，比較安全。

4)綜合措施要因地制宜，靈活運(yùn)用，有水必疏，有坍必護(hù);封山育林，水土保持，排好表水，對(duì)保持滑坡長(zhǎng)期穩(wěn)定都有好處。河水沖刷坡腳時(shí)，或加固減速，或改溝遠(yuǎn)離，針對(duì)河(溝)流情況確定。采用大型排地下水工程必須有詳細(xì)水文地質(zhì)資料為依據(jù)。單純清方減載措施，只能在清光滑體無后患時(shí)采用。

5)特殊土質(zhì)滑坡如粘土地段，以及嚴(yán)重風(fēng)化破碎的云母片巖地區(qū)路塹，其類型和規(guī)模與路塹開挖切割地層的情況有著密切的關(guān)系，要認(rèn)真分析，今后隨時(shí)間而變化的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件，采取有效措施。

3 幾點(diǎn)體會(huì)

1)整治滑坡要注意接受以往鐵路修建經(jīng)驗(yàn)，治早、治準(zhǔn)、爭(zhēng)取主動(dòng)。對(duì)新建線路要及早摸清滑坡分布特征，形成與發(fā)展條件，從線路位置，通過方式及防治措施綜合研究，使防治方案臻于合理;同時(shí)對(duì)工程活動(dòng)和外界因素變化，可能引起的地表，地下水條件改變和土體內(nèi)軟弱面的應(yīng)力狀態(tài)變化，進(jìn)行穩(wěn)定性分析，制定對(duì)策，以減少新生滑坡數(shù)量和危害程度。對(duì)已發(fā)生的滑坡，從判別到整治措施，反復(fù)調(diào)查印證，針對(duì)主要因素及其變化，判定其發(fā)育階段，對(duì)癥下藥。對(duì)短期內(nèi)難以查清性質(zhì)、危害程度的滑坡，除采取應(yīng)急措施控制其發(fā)展外，在進(jìn)一步調(diào)查勘探的同時(shí)，可建立觀測(cè)網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，以摸清性質(zhì)，速作處理，消除隱患。

2)對(duì)待受滑坡危害大的通車線路，在加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修的同時(shí)要組織技術(shù)力量，繼續(xù)定期普查觀測(cè)，調(diào)查研究，掌握病害動(dòng)態(tài)，及時(shí)處理。鐵路修建后，由于外界因素變化，特別是自然排水條件改變和人為活動(dòng)影響，都可誘發(fā)或使其他病害轉(zhuǎn)為滑坡。有些滑坡的危害在通車后開始逐漸暴露其嚴(yán)重性，如某某線上的古滑坡，勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工時(shí)都未覺察其嚴(yán)重危害，滑坡滑動(dòng)是20余年后才暴露的。對(duì)已防治的滑坡工程，也有失效或損壞可能，如某某線上的棚洞被壓垮。這些都說明，為了防微杜漸，在組織定員方面予以保證，長(zhǎng)期觀察很有必要。

3)對(duì)已成滑坡，滑床面上的抗剪指標(biāo)(tgψ和C)，設(shè)計(jì)中目前一般采用反算法，并結(jié)合試驗(yàn)資料，近似地區(qū)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析確定，實(shí)踐說明，行之有效。對(duì)可能新生滑坡，在難以判定其最危險(xiǎn)的軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，分析、檢算滑坡穩(wěn)定，就十分困難。如裂隙粘土塹坡，在判定滑面，取用設(shè)計(jì)參數(shù)，滑坡發(fā)育過程都還須采用先進(jìn)測(cè)試手段，取得可靠數(shù)據(jù)、資料、積累經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)研究。

4)設(shè)計(jì)選用安全系數(shù)K值，取決于工程的重要性，失事的后果，以及計(jì)算理論、方法，基本資料的可信程度等因素。目前還難以把概率的概念正確引進(jìn)，多半依靠經(jīng)驗(yàn)選定。對(duì)已滑動(dòng)的滑坡，利用反算或取“殘余強(qiáng)度”者，采用K值小些，一般用1.05～1.10。對(duì)可能產(chǎn)生滑動(dòng)的滑坡，由于抗剪強(qiáng)度變化幅度大，選用值的可信程度差，選用K值要大些。但這些往往因地區(qū)而異，其計(jì)算結(jié)果影響工程規(guī)模甚大，值得推敲。

5)整治滑坡工程，既要保證運(yùn)輸安全，又要考慮經(jīng)濟(jì)。安全與經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一，在不同等級(jí)的線路上，如何體現(xiàn)，還希望能積累詳細(xì)基礎(chǔ)資料，諸如工程投資各項(xiàng)費(fèi)用分析，運(yùn)營(yíng)后整治滑坡病害、養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用以及滑坡危害對(duì)行車運(yùn)輸損失影響，全面分析考核工程效果，從而制定出可行的技術(shù)政策，有所遵循。