新建鐵路路塹左側滑坡成因分析及整治措施

劉 銳

(中鐵二院工程集團有限責任公司土木建筑設計三院，四川成都 610031)

工程建設中，由于地質條件變化、施工方法不當、集中降雨等原因導致路基邊坡在自重作用下發生滑坡的案例時有發生。宋章等[1]總結云桂鐵路路塹邊坡滑坡原因及治理措施，提出合理布設抗滑樁和疏排地表水的綜合方案。董時俊[2]指出靈臺滑坡主要受降雨影響，分析比較滑坡天然狀態與飽水狀態的應力～應變行為。任華鋒[3]總結蘭渝線太公車站滑坡的形成原因。林亞芳[4]認為抗滑樁是承受側向荷載用以整治滑坡的合理措施。

本文依托新建鐵路工程，結合對滑坡成因的分析，采取臨時措施及永久整治措施，為類似地層的路塹形式通過的線路設計及施工提供經驗，為類似工程滑坡治理及支擋結構設計提供參考。

1 工程概況

1.1 地形地貌

該段總體地形屬云貴高原低中山剝蝕、溶蝕地貌，地面高程1 270～1 320 m，相對高差50 m，總體地勢呈左高右低的一面坡開闊地形(圖1)。

圖1 滑坡工點平面示意

1.2 地層巖性

本段上覆坡殘積(Q4d1+el)黏土，下伏二疊系上統龍潭組(P21)頁巖、硅質頁巖、砂巖夾煤層、泥巖，二疊系下統茅口組(P1m)灰巖。各層巖土特征分述如下：

<6-7>黏土(Q4d1+el)：黃褐，硬塑狀，含約少量灰巖質碎石角礫，弱膨脹性，厚0～4 m。

<17>頁巖、硅質頁巖、砂巖夾煤層、泥巖(P21)：褐黃，頁巖泥巖為泥質結構，差異風化現象明顯，節理裂隙發育。為區內主要含煤地層。全風化帶(W4)厚1～12 m；強風化帶(W3)厚2～13 m；弱風化帶(W2)煤層和炭質頁巖、泥巖，厚度5～20 m。

<17-1>煤層(P21)：灰黑、炭黑色等，弱風化為主，厚度0.2～1 m。

<19>灰巖(P1m)：淺灰～灰色，厚層～塊狀構造，隱晶質結構，巖體較完整。

鉆孔SZ-大方-1、SZ-大方-2揭示代表性斷面示意(圖2)。

1.3 氣象水文條件

地表水不發育，地下水主要為基巖裂隙水和巖溶水，對混凝土無侵蝕性。

1.4 原設計

(1)該段路基為路塹形式通過。

(2)DK335+598.37～DK335+850段左側，路塹坡腳設錨固樁，共43根，采用C35混凝土灌注。于樁間設置土釘墻，土釘墻墻面采用C35鋼筋混凝土澆筑。

(3)DK335+598.37～DK335+850段左側，樁頂設3 m寬漿砌平臺后刷坡，坡率1∶2.5，樁頂以上第1級邊坡設錨桿框架梁護坡。

(4)DK335+642、DK335+727左側路塹設置吊溝。

路塹形式代表性斷面示意(圖3)。

圖2 路塹左側滑坡地層代表性斷面

圖3 路塹原設計代表性斷面

1.5 施工、滑坡情況簡介

路塹坡腳錨固樁、土釘墻及邊坡錨桿框架梁完成施工。

2017年7月12日，施工單位發現DK335+645～+725左側樁頂15 m平臺上發育貫通裂縫，左側190 m發育貫通裂縫，最長17 m，寬度1～4 cm，并發現兩個小陷坑。裂縫長度及平面位置見圖1，現場裂縫照片見圖4、圖5。

圖4 中線左側190m發育貫通裂縫

圖5 樁頂平臺貫通裂縫

2 滑坡變形特征

滑坡體平面上呈橢圓形(圖1)，滑坡周界明顯，滑體內裂縫多見，可見深度0.4～0.8 m，裂縫貫通性好。鉆孔未發現地下水。分析現場重新勘探2個斷面、6個鉆孔資料，尚未形成完整貫通的破裂面。綜合判定，目前處于蠕動變形破壞階段。主軸橫斷面見圖6。

3 工程滑坡產生及原因分析

現場勘查發現出現裂縫區域自然橫坡呈現左高右低的一面坡開闊地形，存在地形偏壓。同時地下水的流向主要為從線路左側向線路右側的山下移動。

2017年6月中旬至7月初連續降中到大雨，持續時間超過20 d。大量表水下滲，并沿巖石層面、砂巖和頁巖、泥巖、碳質頁巖、煤層的分界面(不利結構面)往線路右側的山下移動，軟化了泥巖、碳質頁巖、煤層，使其物理力學指標急劇降低。加之土釘墻泄水孔部分堵塞，增加了抗滑樁背后的動、靜水壓力，增加了抗滑樁背后山體的重量，相當于增大了下滑力(土體自重)的同時抗滑力又減小了，從而導致斜坡土體局部產生裂縫、土釘墻頂部平臺和墻體開裂。

線路左側200 m附近發現的兩個小陷坑，為零星采空區塌陷所致，規模和范圍很小，但為表水下滲提供了便利的通道。

4 穩定性分析

4.1 滑面確定

通過DK335+660左193 m、DK335+650左100 m處、DK335+650左14 m處、DK335+688左16 m、DK335+688左110 m、DK335+688左190 m六個干鉆孔，查明軟弱結構面深度、厚度等。

4.2 計算巖土參數

根據鉆探取芯室內試驗結果(天然黏聚力C及摩擦角φ)，采用瑞典條分法(表1)分析滑坡體穩定性，通過極限平衡狀態法反算并分析滑動面綜合摩擦角φ，并采用折線滑面法計算各橫斷面(含主軸斷面)在極限平衡狀態下的出口推力。

根據室內試驗結果，巖土層參數見表2。

4.3 節穩定性計算結果及評價

采用C=30 kPa、φ=12°計算DK335+660主軸斷面最小安全系數為Fs=1.361 2(穩定狀態)，原設計采用的措施(錨固樁+錨桿框架梁)是合理的。

裂縫出現后，根據現場資料分析并繪制出各斷面折線滑裂面，采用表1(折線滑面法計算時安全系數取0.95)及表2巖土層參數，張青波[5]建議滑坡推力計算宜按反算值進行設計，反算出DK335+660主軸斷面極限平衡狀態下黏聚力C=5 kPa時摩擦角φ=10.343°。

圖6 滑坡主軸橫斷面

表2 各土層參數

采用表2參數，其中滑裂面起點左側土層綜合參數采用C=5 kPa，φ=10.343°，折線滑面法計算推力采用的安全系數[6-7]采用1.15，計算出口剩余下滑力見表3。

可看出其中DK335+680斷面出口推力最大，為1 330.5 kN。

原設計左側路塹坡腳處有錨固樁，為有效利用該錨固樁，擬準備在距離中線左側80 m處左右設置一排錨索樁。對DK335+680主軸斷面進行分段進行檢算，檢算結果如表4。

表3 各斷面計算結果 kN

表4 DK335+680斷面計算結果 kN

5 滑坡整治措施及效果

5.1 整治方案

首先做好隔、防排水措施，補打土釘墻泄水孔。在滑坡中段附近，沿與滑坡主軸垂直方向設置錨索抗滑樁；邊坡采用錨索框架梁防護(圖7)。

5.2 主要工程措施

5.2.1 臨時工程

(1)黏土夯填地表裂縫，并用彩條布將滑坡體全部遮蓋。

(2)DK335+390～DK335+850段左側樁間土釘墻補打泄水孔。

(3)DK335+640～DK335+740段左側坡腳處，采用普通土壓實回填反壓，反壓前在側溝鋪設厚度5 cm的木板，使側溝排水暢通。

(4)左側樁頂平臺外側及塹頂外增設邊樁作為位移觀測點。

5.2.2 支擋工程

(1)DK335+628～DK335+748段左側，長120 m，距離Ⅱ股道80 m設置一排錨索樁，樁截面2.0 m×3.0 m～2.5 m×3.5 m，樁間距(中-中)均為6 m，樁長22～34 m；采用C35鋼筋混凝土灌注。錨索鉆孔采用φ130 mm，均為一孔6束，其抗拉強度不得低于1 860 MPa，采用M40水泥砂漿摻粉煤灰灌注，注漿壓力不小于0.8 MPa。

圖7 DK335+680斷面錨索樁加固

(2)DK335+788～DK335+824段左側，長36 m，距離Ⅱ股道58.11 m設置一排錨固樁，樁截面1.75 m×2.5 m，樁間距(中-中)均為6 m，樁長20 m。采用C35鋼筋混凝土灌注。

(3)DK335+628～DK335+748段左側，長120 m，邊坡采用錨索框架梁內灌草護坡加固，框架梁節點間距3.6 m，采用C35鋼筋混凝土現場澆注。

整治工程平面布置見圖8。

圖8 滑坡整治工程設計平面布置

5.3 整治效果

滑坡發生后，立即采取臨時措施并積極開展錨索樁等工程施工，順利完成滑坡整治。施工及后續工作中保持對該滑坡的觀測工作，目前經過1個雨季的檢驗，該滑坡狀態穩定。

6 滑坡整治體會

(1)工程滑坡是地層產狀、節理裂隙、開挖擾動及雨水下滲等因素綜合作用的結果。

(2)合理確定設計參數，本著“ 標本兼治” 的原則，滑坡推力宜按反算值及經驗值進行設計。

(3)采用回填反壓法可有效地緩解滑坡變形的進一步發展；滑坡治理采用雙排抗滑樁進行支擋，同時加強防護，完善防排水措施，綜合治理滑坡體。