對某鐵路工程滑坡治理措施的探討

田學(xué)偉 喬玉榮

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

該工程滑坡位于陜西省府谷縣哈鎮(zhèn)村東北側(cè)，為黃土高原丘陵地貌，地形起伏較大。2009年11月份對鐵路路塹邊坡進行開挖，開挖過程中右側(cè)路塹黃土邊坡不斷出現(xiàn)塌落現(xiàn)象，使原自然沖溝形成了一個更深的溝槽，2011年6月，K181+200～+392段距路塹頂30～120 m山坡出現(xiàn)大范圍的地面開裂、滑動，進而形成工程滑坡。滑坡全貌見圖1。

圖1 滑坡全貌

1 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地處黃土丘陵區(qū)，地形起伏較大，高程1 079～1 120 m，相對高差20～40 m。滑坡所在位置為山前黃土緩坡地帶，左側(cè)為一河流，地形單傾，東高西低，表覆中厚層黃土，發(fā)育3個黃土沖溝匯入西側(cè)河流中，近河岸側(cè)陡坎處下部基巖裸露。勘測期間河內(nèi)及沖溝內(nèi)無水。該區(qū)地層巖性為:滑坡堆積體(Qsl)，第四系人工堆積，第四系上更坡積層新黃土;下伏三疊系下統(tǒng)(T1l)砂巖、泥巖、煤層。

地震動峰值加速度為0.05g(地震基本烈度為Ⅵ度)，地震動反應(yīng)譜特征周期分區(qū)為三區(qū)，土壤最大凍結(jié)深度1.50 m。

新黃土具濕陷性，濕陷系數(shù)δs=0.015～0.107，黃土場地為Ⅱ級(較嚴重)自重濕陷性場地。

圖2 滑坡體及滑坡周界

滑坡區(qū)大氣降水多以線流、片流由坡體自高而下排泄，未見地表水體或溪溝水流，僅在滑坡左側(cè)公路下方有一條季節(jié)性河流。

勘探深度內(nèi)未見地下水，但在土石界面、砂巖與泥巖界面附近，新黃土和泥巖中的含水量明顯增加。

2 滑坡平面形態(tài)特征及形成條件

2.1 滑坡平面形態(tài)特征及規(guī)模

滑坡縱長約130 m，平均寬度約62 m，滑體面積約8 060 m2，滑體平均厚度約15.0 m，體積約12.1×104m3。該滑坡主滑方向288°，大致沿1－1'、2－2'剖面方向，與線路軸線夾角約42°。依據(jù)滑坡體積屬中型滑坡，依據(jù)滑動面埋藏深度屬中深層滑坡，滑動面形態(tài)上部陡，中下部趨緩，總體呈圓弧狀。滑坡體及滑坡周界見圖2。

2.2 滑坡形成條件分析

(1)地形地貌

滑坡所在位置為山前黃土緩坡地帶，西側(cè)為一河流，地形單傾，北高南低，表覆中厚層黃土，發(fā)育3個黃土沖溝匯入西側(cè)河流中，近河岸側(cè)陡坎下部基巖裸露，受沖溝切割，整個山坡坡體地形破碎，表現(xiàn)為典型的黃土地貌。在2009年11月份的施工過程中已將南側(cè)路塹挖開，形成一道高10～23 m的陡坎，這種地形地貌為滑坡形成提供了地形條件。

(2)地層結(jié)構(gòu)

滑坡區(qū)地層結(jié)構(gòu)為上下二元結(jié)構(gòu)，上部為新黃土，最大厚度11.5 m，下部為三疊系下統(tǒng)(T1)砂泥巖、煤層。通過前面分析可知滑帶所處位置上部地層以全風(fēng)化泥巖為主，整體節(jié)理裂隙非常發(fā)育，巖體非常破碎，地層結(jié)構(gòu)具備滑坡形成條件。

(3)降雨因素

滑坡發(fā)生于2011年6月，正值雨季，氣象統(tǒng)計顯示該年相比往年同期本區(qū)降水明顯偏多，經(jīng)歷了長時間降水的地表下滲，使巖土體容重增加，巖體強度降低，土體凝聚力減小，抗滑力減弱;降雨入滲是促使滑坡形成的主要誘因。

(4)人為因素

在滑坡的前緣區(qū)域，于2009年11月份對路塹進行開挖，開挖過程中K181+363～K181+392段路塹右側(cè)原自然沖溝處黃土邊坡不斷出現(xiàn)塌落現(xiàn)象。為了處理這些塌落，沿自然沖溝清方約2萬m3土，形成一道約10 m高的陡坎，未采取防護措施。另一方面K181+200～400段路塹邊坡在2009年11月份開挖形成后，未及時進行防護，造成邊坡直接裸露并反復(fù)經(jīng)受雨水沖刷，雨水滲入邊坡土體中。

終上所述，這是一處十分典型的由于降雨誘發(fā)、塹坡開挖引起的黃土區(qū)工程滑坡。根據(jù)勘探結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，判定工程滑坡的主要因素有:(1)滑坡所處山坡沖溝發(fā)育，有較大面積的地表水通過沖溝匯聚于滑坡區(qū)域;(2)滑坡體所處區(qū)域內(nèi)土體結(jié)構(gòu)松散破碎，其本身工程性質(zhì)較差，且有利于地表水的下滲;底部泥巖、煤層地層有隔水效果，造成地下水匯聚在此，水在滑坡產(chǎn)生的過程中起到“潤滑劑”的功效;(3)集中且持續(xù)的降雨是該滑坡變形的重要影響因素之一;(4)施工過程中的清方措施，造成前緣區(qū)域的卸載，坡體前緣沒有任何支檔;路塹邊坡在開挖后沒有及時進行防護，造成雨水直接沖刷邊坡，且地表水易滲入土體中，以上人為因素也是該滑坡變形的重要影響因素之一。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)滑坡體發(fā)生、發(fā)展的過程進行抗剪強度的反算，并參考室內(nèi)土工試驗成果，綜合確定滑帶土泥巖的指標:c=2 kPa;φ=9°。其他參數(shù)取值依據(jù)土工試驗并結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗取得。

根據(jù)文獻［1-3］的計算公式進行滑坡推力的計算和邊坡穩(wěn)定性驗算。

滑坡穩(wěn)定性評價計算參數(shù)選取見表1，采用剩余下滑力法對該滑坡各斷面進行穩(wěn)定性計算(不考慮地震)及滑坡推力計算，穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑推力計算結(jié)果見表2、表3。

表1 巖土物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計

表2 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)統(tǒng)計_______________

表3 滑坡剩余下滑推力統(tǒng)計

(1)通過穩(wěn)定性系數(shù)和剩余下滑力的計算結(jié)果可以看出，1－1'剖面的安全系數(shù)最小，剩余滑坡推力最大，屬于最不利滑動面。

(2)現(xiàn)場變形跡象和穩(wěn)定性計算結(jié)果均表明，該滑坡處于欠穩(wěn)定或暫時穩(wěn)定階段。在暴雨、長時間降雨，或切坡、加載等不利天氣或人類活動誘發(fā)條件下，可能繼續(xù)引起滑動變形，進而直接威脅工程安全，應(yīng)及時對滑坡采取有效措施進行治理。

4 滑坡治理方案的選擇

隨著大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，防治滑坡的實踐越來越多，成功治理的滑坡案例也非常普遍，其中采用的主要滑坡治理防治措施見表4［4-5］。

表4 我國滑坡治理的主要工程措施

根據(jù)本工程滑坡的特點及地層情況，確定采用挖孔抗滑樁支擋措施為主，并結(jié)合減載清方、加強排水的綜合治理措施。滑坡治理方案見圖4。

圖4 滑坡治理平面

4.1 減載措施

由滑坡斷面圖并結(jié)合工程實際情況分析判斷，應(yīng)將滑坡體上部新黃土清方減載，并對坡面進行不同程度的平整防護加固處理。

設(shè)計方案:線路右側(cè)路塹邊坡坡率1∶1.5，第一級邊坡高8 m，第二級邊坡高4 m，級間設(shè)6 m寬平臺;二級邊坡以上以10%～25%坡度進行清方，清方范圍至滑坡邊界，然后進行刷坡，刷坡坡率1∶1.0。

4.2 支擋措施

滑體厚度較大，在清方減載的基礎(chǔ)上，結(jié)合穩(wěn)定性計算和剩余下滑推力情況，在滑坡前緣采用抗滑樁等工程支擋措施，根據(jù)文獻［6－8］的計算方法對代表性斷面進行設(shè)計計算，并考慮樁間土拱效應(yīng)［9－10］，合理確定樁間距。

設(shè)計方案:抗滑樁主要設(shè)置在右側(cè)路塹邊坡上，K181+279～+316段抗滑樁設(shè)置在二級邊坡頂，K181+316～+387段設(shè)置在一級邊坡平臺中部，抗滑樁采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，其中1號～8號抗滑樁樁截面2.5 m×3.0 m，樁間距5.0 m，長22 m;9號～15號抗滑樁樁截面2.0×3.0 m，樁間距5.0 m，長20 m;16號～22號抗滑樁樁截面2.0 m×2.5 m，樁間距6.0 m，長16 m。抗滑樁布置見圖4。

4.3 截排水措施

降雨入滲是加劇該滑坡活動的誘發(fā)因素。因此，應(yīng)重視滑坡坡面上的排水，具體可根據(jù)地形和已有自然沖溝設(shè)置截排水系統(tǒng)，搞好坡體綠化，減少地表水對坡體沖刷破壞，減少沖溝溯源侵蝕。

設(shè)計方案:邊坡級間平臺采用M7.5漿砌片石加固，邊坡坡面采用M7.5水泥砂漿砌片石拱型骨架護坡防護;右側(cè)二級邊坡塹頂外5 m設(shè)置一道梯形截水溝，邊坡坡度1∶1，溝底寬0.4 m，深0.8 m。于路塹清方刷坡坡腳設(shè)一道梯形截水溝，邊坡坡度1∶1，溝底寬0.4 m，深0.6 m;截水溝及塹頂至第一道截水溝平臺采用M7.5漿砌片石進行加固，厚0.3 m，溝底采用三七灰土封閉，厚0.3 m。清方邊坡外側(cè)5 m處設(shè)置一道天溝，并于邊坡土石界面處設(shè)φ50 mm塑料滲水盲管，長度6 m，每5 m一道。

此綜合整治方案已經(jīng)于2012年初實施，經(jīng)過了兩個雨季，目前該邊坡平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)有繼續(xù)滑動跡象，滑坡治理效果明顯，證明綜合治理方案是合理的。

5 結(jié)束語

(1)主體治理工程采用抗滑樁支擋措施，輔以滑坡體清方減載、坡面防護及疏排水等措施的綜合整治方案，對黃土地區(qū)工程滑坡是一種有效的治理方案。

(2)鐵路以路塹形式通過地質(zhì)條件較差的濕陷性黃土地段時，應(yīng)在開挖前做好坡面防排水，保障地下水及地表水的暢通，并采取必要的防滑塌措施，避免形成工程滑坡。

［1］中華人民共和國建設(shè)部．GB50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009

［2］中華人民共和國鐵道部．TB10001—2005 鐵路路基設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009

［3］中華人民共和國鐵道部．TB10035—2006 鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2008

［4］王恭先，等．滑坡防治100例［M］．北京:人民交通出版社，2008:25-26

［5］鄭穎人，等．邊坡與滑坡工程治理［M］．北京:人民交通出版社，2007

［6］中華人民共和國鐵道部．TB10025—2006 鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009

［7］鐵道第一勘測設(shè)計院．鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊(路基)［M］．北京:中國鐵道出版社，1995

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［9］周德培，等．邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的探討［J］．巖土工程學(xué)報，2004(1)

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