南廣鐵路杏江大橋右側(cè)滑坡成因分析及治理

雷 星

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 工程概況

新建南廣鐵路廣西段杏江大橋地處低山丘陵區(qū)，地形起伏較大，植被發(fā)育。線路從杏江采石場穿過，小里程方向、線位右側(cè)為采石區(qū)。施工擬建2～5號墩右側(cè)山體多處出現(xiàn)裂縫，且大里程方向局部出現(xiàn)淺層溜坍。經(jīng)地質(zhì)勘探和調(diào)查訪問，右側(cè)山體滑坍部分表層主要為采石場近期棄土，且線路左側(cè)已經(jīng)被開挖形成臨空面，對橋梁墩臺形成了安全威脅，須進行滑坡治理。

2 滑坡成因分析

2.1 巖土工程特征

(1)地層巖性

③1閃長巖(δ3):層厚2.5～13.9 m，灰黃色，全風化，巖芯呈砂土狀，手捏易碎，原巖結(jié)構(gòu)隱約可見;

③2閃長巖(δ3):層厚0.6～3.9 m，褐灰色，強風化，巖芯呈碎塊狀，斷面不新鮮;

③3閃長巖(δ3):鉆探揭示最大厚度10.5 m，灰白色，弱風化，巖芯呈柱狀，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為長石、石英和角閃石，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

(2)地質(zhì)構(gòu)造

滑坡段內(nèi)無影響工程的斷層等地質(zhì)構(gòu)造。

(3)水文地質(zhì)

滑坡處于山體坡腳。地下水發(fā)育程度受季節(jié)影響較大。旱季時地下水不發(fā)育;雨季時受大氣降水補給，松散巖類孔隙水和巖層裂隙均很發(fā)育，未見地下水出露。

2.2 滑坡空間形態(tài)

(1)滑坡地形地貌

杏江大橋右側(cè)滑坡體位處低山山前斜坡，以上陡中緩下陡的連續(xù)斜坡形態(tài)構(gòu)成臺階狀地貌。

(2)滑坡空間形態(tài)

該滑坡平面形態(tài)呈不規(guī)則鴨舌狀形態(tài)。滑坡主滑方向與線路夾角65°，向大里程方向傾斜，縱長約130 m，中上部較窄，寬約30 m，中下部較寬約85 m，總面積約8 900 m2;平均滑體厚度約13 m，總體積約11.6萬m3。局部已出現(xiàn)坍滑現(xiàn)象，從已坍滑的范圍和裂縫方向看，實際已滑動的方向是向溝內(nèi)的，與線路夾角約呈 25°。

(3)裂縫形態(tài)分布

滑坡長約130 m，寬30～85 m，該滑體為整體滑動，主裂縫在線路右側(cè)118.5 m。主裂縫呈弧線狀態(tài)，延伸長度約20 m，深度大于2 m，與線路夾角呈30°～45°，周圍土體松散。

滑坡全景如圖1所示。

圖1 杏江大橋右側(cè)滑坡全貌

2.3 滑坡成因分析

滑坡體主要物質(zhì)為素填土，滑帶為原地面，由于素填土土體松散，導致地表水長期滲入，進一步軟化表層黏土，形成與丘坡上硬塑狀坡殘積黏土及全風化閃長巖交界面的滑帶、溝谷處為軟塑狀黏土交界面的滑帶。

綜合分析認為影響滑坡穩(wěn)定的因素主要有以下幾點。

(1)物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

物質(zhì)來源為麗新采石場取表轉(zhuǎn)移山皮土，沿4號墩～5號墩右側(cè)溝谷及2號墩、3號右側(cè)坡體堆積，厚度3～20.1 m，。該層棄土范圍和厚度決定了滑坡體的厚度和規(guī)模。

該滑坡體的物質(zhì)主要為素填土，成份以全風化閃長巖及黏土為主，局部含角礫，土體結(jié)構(gòu)松散，而且角礫分布不均，結(jié)構(gòu)紊亂，雨季由于地表水的滲入，加大土體自重，降低素填土力學指標，滑體物質(zhì)產(chǎn)生局部坍滑。

(2)地形條件

杏江滑坡分布于右側(cè)溝谷及山前斜坡上，海拔高程40～130 m，相對高差40～90 m，自然坡度10°～40°，以上陡中緩下陡的連續(xù)斜坡形態(tài)構(gòu)成臺階狀地貌，滑動面傾角較陡，主滑段傾角一般為25°～30°。

(3)氣候條件

由于該地區(qū)2009～2010年持續(xù)性干旱和持續(xù)性降雨交替作用，棄土沖刷，裂縫發(fā)育，表面坑洼不平易積水下滲。

(4)外部條件

采石場在該區(qū)域山體下部開挖，形成臨空面，這是該滑坡產(chǎn)生的最重要誘因。

3 滑坡參數(shù)

3.1 地層物理力學參數(shù)

滑面指標根據(jù)室內(nèi)試驗和滑體剖面進行反演法計算分析綜合確定，滑面物理力學參數(shù)取值為黏聚力c=10 kPa，墻背巖土體內(nèi)摩擦角φ=18.7°。

3.2 滑坡推力計算

滑坡推力計算圖示如圖2所示。

圖2 滑坡推力計算圖示

滑坡推力采用傳遞系數(shù)法按下式計算

Ti=KWisinαi+ ΨTi-1-WicosαitanΦi-cili

Ψ =cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanΦi

式中 Ti——第i個條塊末端的滑坡推力，kN/m;

K——安全系數(shù);

Wi——第 i個條塊滑體的重力，kN/m;

Ti-1——第i-1個條塊末端的滑坡推力，kN/m;

αi——第 i個條塊所在滑動面的傾角，(°);

αi-1——第i-1個條塊所在滑動面的傾角，(°);

Φi——第 i個條塊所在滑動面的內(nèi)摩擦角，(°);

ci——第i個條塊所在滑動面上的單位黏聚力，kPa;

li——第i個條塊所在滑動面上的長度，m。

當安全系數(shù)K取1.1時，算得最大下滑力T=717 kN。

4 滑坡治理

4.1 治理方案

為不至影響杏江大橋的橋梁施工，對右側(cè)滑坡需要采取必要的治理措施(圖3)。

(1)IDK198+935.5～+974段線路右側(cè)設(shè)置抗滑樁。

(2)樁頂一、二級邊坡采用框架錨桿防護，錨桿沿坡面及線路方向均為3 m，錨桿長12 m，框架內(nèi)采用草灌結(jié)合防護。

(3)樁頂三級邊坡采用M7.5漿砌片石拱形骨架護坡防護，骨架內(nèi)草灌結(jié)合防護，主骨架厚0.6 m，主骨架凈距3.0 m，拱間凈距3.0 m。

圖3 Ⅰ-Ⅰ滑坡主軸方案示意

4.2 抗滑樁設(shè)計

抗滑樁錨固段上部處于全強風化閃長巖內(nèi)，樁底處于弱風化閃長巖內(nèi)，按照土層m法，巖層K法，樁頂位移不大于10 cm，地面處樁的水平位移不大于10 mm的原則，計算抗滑樁樁長、錨固段長度、尺寸及間距。措施如下。

(1)IDK198+935.5～+974段線路右側(cè)設(shè)置抗滑樁，Ⅰ型樁8根，樁截面2.75 m×3.0 m，樁間距5 m(中～中)，樁長20 m;樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑。

(2)1號～6號樁樁中心距離左線12 m，7號樁樁中心距離左線14 m，8號樁樁中心距離左線16.5 m，見圖4平面示意圖。

圖4 杏江滑坡治理平面示意

(3)抗滑樁與線路走向夾角25°，與滑坡主軸方向垂直。

4.3 施工中重點注意問題

(1)與杏江大橋3號、4號墩相鄰的1號、4號～7號抗滑樁施工完畢達到設(shè)計強度要求后，方可進行橋梁樁基施工。

(2)施工前應(yīng)作好系統(tǒng)排水工程，防止降水和地表水浸潤基床和路基本體。原地面須整平后方可進行地基處理或填筑施工。

(3)路塹開挖前應(yīng)先修好天溝，避免地表水對開挖邊坡產(chǎn)生沖刷或浸泡，以免引起邊坡溜坍、失穩(wěn)。塹頂為斜坡時，應(yīng)進行施工核查，如塹頂斜坡存在松散易坍滑的土體或其他不良地質(zhì)體，應(yīng)清除干凈。

(4)路塹邊坡開挖必須自上而下采用分級開挖和分級加固，上一級邊坡開挖并支護完成施工達到設(shè)計要求后，才能進行下一級邊坡的開挖和支護。設(shè)樁板墻地段，抗滑樁施工完成并達到設(shè)計要求后再開挖下級邊坡，抗滑樁的施工采用跳樁開挖，達到設(shè)計強度要求后再施工下一批樁。

5 結(jié)語

(1)采石場棄土后期處理不當，可能會產(chǎn)生一些次生危害，特別是當山皮土棄于地表達一定厚度，邊坡下部有人工臨空面時，極易產(chǎn)生滑坡。

(2)該滑坡采用下部設(shè)置抗滑樁，上部適當刷方減載，并加強邊坡加固防護的綜合治理措施。

(3)該滑坡治理工程施工完畢已近3年，期間經(jīng)過多次大暴雨侵襲，現(xiàn)在滑坡已經(jīng)穩(wěn)定，加固防護效果良好，可為類似病害工程治理提供借鑒。

［1］ 鐵道第一勘察設(shè)計院.鐵路工程地質(zhì)手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［2］ 鐵道部第一勘測設(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.

［3］ TB10025—2006 鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］ GB50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］ 高永梅.臨吉線K202+800～K202+860段滑坡原因分析及處治措施研究［J］.公路，2013(8):178-180.

［6］ 黃丹，郭久洋.古樹包滑坡治理方案設(shè)計［J］.廣西水利水電，2013(1):9-12.