山前區云母石英片巖風化層滑坡分析與治理

周 革

山前區云母石英片巖風化層滑坡分析與治理

周 革

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

結合合福鐵路某滑坡,從地形、地質特征、地下水、地表降水等特點綜合分析該滑坡的形成機理,確立滑坡體的合理滑面、規模,并結合滑坡體特征采用減載、支擋防護及排水治理方案進行綜合整治。研究結果:通過施工完成后近1年的變形監測及雨季檢驗,該滑坡體整體穩定。研究結論:對于山前區云母石英片巖風化層滑坡,應該從地形、地質特征及降水等角度合理確定滑坡體的性質,并采取有針對性的加固措施。

鐵路邊坡;云母石英片巖風化層;滑坡;治理

1 概述

1.1 工點概況

合福鐵路為Ⅰ級雙線電氣化鐵路,速度350 km/h,無砟軌道,路塹路基面寬13.6 m。在DK630+ 330.72～+500段地形地貌為山前緩坡,自然坡度13°～30°,植被發育,為農田、果園。工點平面位置如圖1所示。

1.2 地質概況

工點主要地層如下:(1)層粉質黏土夾碎石(Qdl),硬塑,褐黃色,碎石含量20%～45%,σ0= 200 kPa;(2)-1層為云母石英片巖(Pt2l),全風化,灰黃色,厚10～20 m,σ0=250 kPa;(7)-2層為強風化層,灰黃色,厚4～6 m,σ0=400 kPa;(7)-3層為弱風化層,σ0=800 kPa。

工點地下水較發育,坡面可見泉眼,呈滴狀、股狀流出,受降雨影響明顯,旱季流量小,雨季流量明顯增大,水質清澈。地下水無化學侵蝕性。

本段地震動峰值加速度＜0.05g,動反應譜特征周期為0.35 s[1]。

圖1 工點平面示意

1.3 工程概況

本工點原設計為深路塹工點,中心挖深2～13 m,路塹左側最大挖深約15 m,右側最大挖深約30 m,典型設計斷面見圖2[2]。

右側邊坡深路塹主要設計措施為:右側設C35鋼筋混凝土樁板墻,樁間距(中-中)為5.0 m,樁身采用現澆;樁身截面尺寸為2.50 m(寬)×2.75 m(厚),樁長21～22 m。其上邊坡坡率為1∶1.5,最上一級塹坡采用C25混凝土拱形截水骨架+植草防護,其上二級、三級塹坡采用框架錨桿結合基材植生防護。右側塹坡外30～50 m設一道SNS被動防護網(RX-050),網高為5 m。

滑坡發生前路塹邊坡已開挖成形,右側錨固樁及其上邊坡框架已施工完畢,排水系統未施作。

圖2 原典型橫斷面設計示意(單位:m)

2 滑坡

2.1 滑坡特征

2012年5月在持續強降雨后天晴施工排查時,發現DK630+430～+490段右側樁板墻以上的一級、二級邊坡坡面框架變形嚴重,其中二級邊坡平臺發生擠出變形、隆起、外鼓。在DK630+430、+490處各有1條由坡面向右側山體延伸的裂縫,縫寬20～30 cm。2條裂縫在右側塹頂自然山坡坡面桔園中封閉呈環形,山體坡面裂縫可見最大約50 cm。滑坡體后緣錯臺高約120 cm。樁板墻的錨固樁樁體未見裂縫,樁間土亦未見擠出破壞[3],滑坡前緣應在路塹開挖面的錨固樁樁頂上的一級平臺。主滑方向為垂直線路偏向大里程側約80°,滑坡體范圍寬約70 m,長約150 m。見圖3。

現場沿線路橫斷面方向在樁體頂部,二級、三級塹坡平臺及塹頂立即布設了觀測樁,坡面監測點反映垂直隆起變形最大達128 cm,水平外擠最大達80 cm[4]。

圖3 滑坡現場

沿滑坡體軸向布置了3排鉆孔共9孔,通過鉆孔揭示及滑坡體前后緣邊界分析,滑坡主軸主滑層深約16 m,滑坡體成分主要為表層坡積層和全風化層,為土質滑坡,蠕動性滑動,滑體總體積約12×104m3,系中型牽引性滑坡[5-7]。見圖4。

圖4 滑坡主軸斷面

2.2 滑坡機理

2.2.1 地形

說到課桌上睡覺，不是實在犯困，誰能睡得著？睡著了被吵醒，誰能有多少好心情？再說，朦朧中醒來抱怨的一句話，也未必一定是對老師的大不敬，也許，她根本就沒弄清楚是誰攪了她的美夢呢？

該段深路塹工點地形上處于山前緩坡地帶,右側塹頂后方山體陡峻,高差達150 m,坡腳植被發育,辟為松林、桔園,原始地貌略呈凹型。該種地形使地表水在坡面的滯留、匯集時間加長,為地表水入滲補給地下水創造了充足的時間、空間條件[8]。

2.2.2 地層、母巖成分及風化特征

通過鉆孔及坡面開挖揭示,該路塹地層表層主要為山前坡積層,厚3～6 m,夾碎石,較為松散。其下為元古界龍北溪組云母石英片巖,該組地層在區域地質上為一套巨厚的海相硅質、鈣鎂質、半黏土質、泥砂質沉積變質巖系,巖性復雜,主要以云母石英片巖、二云石英片巖、石英巖為主,通過巖石薄片鑒定分析基巖礦物成分為:巖石主要由長英礦物、角閃石、黑云母組成,片狀構造,石英含量約30%,斜長石約占30%,角閃石、黑云母含量約30%,其余為其他微量礦物。鱗片柱狀花崗變晶結構、片狀構造,石英、斜長石呈他形粒狀;角閃石呈纖柱狀;定向排列;黑云母呈片狀,定向排列。各礦物粒度大者2～3 mm,小者0.1 mm。

從礦物成分可見,該種巖石的黑云母、長石含量較高,此類礦物極易風化,尤其是在地下水的長期作用下。這套由沉積巖變質生成的變質巖,節理裂隙發育,為礦物成分與地下水、大氣的充分接觸提供了足夠的空間,致使該套巖石極易風化[9],從全線地質綜合分析來看,該套地層在福建省武夷山至建甌段普遍風化劇烈,全風化層相對較厚,10～50 m不等。

2.2.3 地下水

如前所述,山前緩坡地帶為地下水的儲存提供了地形條件,工點地下水發育,從現場可見坡面泉眼出露,路塹開挖剖面和鉆孔揭示表層坡積層及其下的全風化層含水量偏高,土體濕潤。

2.2.4 地表降水

工點邊坡開挖防護工程進行約1年,山體及右側塹坡穩定,但在2013年3月～5月,該地發生了持續的強降雨,雨量大,降雨時間長,導致該地區鐵路、公路及市政工程多處發生了小型溜坍、淺層滑坡。

2.2.5 機理分析

經綜合分析,本滑坡工點的發生是在持續的強降雨下,特殊的地形條件及地層巖性使得地表水大量入滲,大大降低了土體的強度,下側路塹開挖的臨空面失穩,牽引右側山體表層坡積層及風化層發生了滑坡[10]。該滑坡性質的確定為后續設計措施的制定提供了重要依據。如果僅僅依據為山體滑坡就確定整個滑體為堆積層滑坡,則處理成本將大為增加[11]。

3 治理措施

根據現場實際情況,決定采用減載與加固排水相結合的方案進行處理[12]。

3.1 減載

原設計的兩級平臺重新按原坡率刷坡修整,其上在199 m高程往上設平臺,分級刷坡,坡高按8 m分級,其中199 m高程處平臺寬約13 m,其上兩級邊坡坡率按1∶1.75刷坡,平臺寬分別為12 m和10 m,再往上的邊坡坡率按1∶1.5刷坡,坡高8 m分級刷坡,設平臺寬3～5 m,逐漸與后緣山體相交。

3.2 支擋

采用錨固樁及錨索形成支擋防護體系是滑坡治理的主要防護措施[13],DK630+412.5～+500.0右側路塹距線路左中線90 m左右處設抗滑樁2排,見圖5,抗滑樁在平面圖上呈直線分布,樁背與軸線(與線路呈80°平角)垂直;其中以DK630+440.0斷面右側距左中線90 m控制6～18號樁平面位置(共13根樁),以DK630+ 430斷面右側距左中線80.7 m控制1～5號樁平面位置(共5根樁);樁間距(中-中)為5.0 m,樁身均采用C35鋼筋混凝土現澆;Ⅲ型樁:樁身截面尺寸為2.50 m (寬)×2.75 m(厚),樁長24～26 m(錨固端長13.50 m);樁頂以上一～四級塹坡采用框架錨索結合基材植生防護;滑坡體周圍自然坡面上設置部分承壓板錨索,錨索縱、橫向間距3.0 m,設計長度為22～28 m。

圖5 加固平面示意

3.3 排水

DK630+420～+500樁板墻右側樁頂一、二級塹坡、DK630+473～+500三級塹坡設仰斜排水孔,仰斜排水孔孔徑采用110 mm,鉆孔仰角為10°,縱向間距5 m,長15 m。整個滑坡體外側塹頂邊坡設環向排水天溝,各級平臺分別設截水溝,形成完善的排水系統。

4 結論

目前,現場滑坡體已施工完畢,并經過了一個雨季的強降雨考驗,邊坡穩定,排水順暢。山前區云母石英片巖在特殊的地形、水文條件下極易發生滑坡,針對具體的工點特征,合理確定滑坡體的厚度、范圍及滑坡性質是制定合理的滑坡加固措施的依據。

[1] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.合福鐵路454路基工程地質勘察報告[R].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2010.

[2] 謝燕,周革,何文春,等.合福鐵路DK630+412.5～DK630+500路基變更設計[R].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2012.

[3] 中國中鐵隧道集團股份有限公司.合福鐵路454路基滑坡調查[R].鄭州:中國中鐵隧道集團股份有限公司,2012.

[4] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.合福鐵路454路基滑坡勘察報告[R].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2012.

[5] 鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB10027—2012鐵路工程不良地質勘察規程[S].北京:中國鐵道出版社,2012.

[7] 王松齡,豐明海.滑坡區巖土工程勘察與整治[M].北京.中國鐵道出版社,2001.

[8] 劉小文,耿小牧.降雨入滲對土坡穩定性影響分析[J].水文地質工程地質,2006(6):46-48.

[9] 羅麗娟,趙法鎖,王愛忠.某變質巖滑坡及支護結構變形破壞特征[J].地球科學與環境學報,2008(2):71-76.

[10]徐峻齡,馬惠民.滑坡的規律研究與防治[C]//中國鐵道工程地質世紀成就論文集.北京:2005:342-348.

[11]袁從華,童志怡,盧海峰.牽引式滑坡特征及主被動加固比較分析[J].巖土力學,2008(10):259-264.

[12]中鐵第四勘察設計院集團有限公司.合福鐵路454路基滑坡整治方案[R].武漢:中鐵第四勘察設計院集團有限公司,2012.

[13]常杰峰.朔黃鐵路K44滑坡整治設計[J].鐵道標準設計,2005 (4):26-28.

Analysis and Treatment of Weathered Layer Landslide of Mica Quartz Schist in Piedmont Area

ZHOU Ge
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan 430063,China)

In combination with a landslide example at Hefei-Fuzhou Railway,this study comprehensively analyzed the forming mechanism of this landslide from perspectives of topography,geologic feature, groundwater and rainwater,etc.And then the sliding plane and the landslide scale were reasonably determined in this study.Further,combined with the landslide characteristics,this landslide body was treated by using the comprehensive treatment scheme,including load reduction,anti-slide retaining structure,waterproofing and drainage.Through deformation monitoring and rainy season test for nearly one year since the finish of treatment construction,it can be seen that this landslide body after being treated is stable.Finally,this paper come to a conclusion that:as for the weathered layer landslide of mica quartz schist,the nature of the landslide body should be reasonably determined from perspectives such as topography,geologic feature,groundwater and rainfall,etc.,and the targeted treatment measures should be employed.

railway slope;weathered layer of mica quartz schist;landslide;treatment

U213.1+5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.004

1004-2954(2014)04-0014-04

2013-08-17;

2013-09-04

周 革(1976—),男,高級工程師,2002年畢業于華北水利水電學院地質工程專業,工學碩士,注冊巖土工程師,E-mail: 21415479@qq.com。