軟弱夾層順層路塹高邊坡變更設計案例淺析

李 文 娟

(貴州省交通建設工程質量監督局，貴州 貴陽 550081)

0 引言

順層邊坡是指邊坡傾斜方向與層狀基巖的傾向接近或者大體一致的邊坡。巖層走向與線路走向夾角較小或近于平行，層面間有軟弱夾層，開挖后可能產生順層滑動地段，當巖層傾角大于35°時，巖層傾向線路一側原則上采用順層清方；當巖層傾角在10°～35°之間，順層清方量大或無條件清方時，視巖層間軟弱夾層情況設置抗滑工程，如抗滑樁、錨索樁、大錨桿及錨索等方案綜合處理。在鐵路工程建設中，由于地質結構、水文條件及環境的復雜性，施工條件的局限性和新技術、新設備的采用等，發生工程變更十分常見，本文以渝貴鐵路某段順層邊坡變更設計為例，對此類邊坡進行分析。

1 工程概況

原施工圖設計：路塹邊坡按照1∶0.75,1∶1,1∶1.25,1∶1.5設計坡率刷坡，10 m一級，邊坡平臺寬2 m，一級平臺邊坡防護形式采用光面爆破+坡面嵌補+種植爬山虎+SNS主動防護網；二級平臺邊坡防護形式人字型截水骨架內灌草護坡或采用錨桿框架梁；三級平臺邊坡防護形式人字型截水骨架內灌草護坡或采用錨桿框架梁；四級平臺邊坡防護形式人字型截水骨架內灌草護坡或錨噴網種植爬山虎防護。

2 施工及現場變形情況

本段路基于2013年11月10日開始開挖，2014年3月10日開挖至高程885 m～898 m(原設計路肩高程為880 m～885 m)，范圍為線路右側60 m至左側40 m，右側形成臨時邊坡高約6 m～16 m，坡面防護工程未施作，臨時排水措施未實施。2014年3月10日二級邊坡出現弧狀坍塌(見圖1)。2013年11月10日～2014年3月10日間連日陰雨(氣象資料：陰雨天氣共57 d，總降雨量為211.7 mm)，該段路基為雨季施工。

3 穩定性分析

施工中出現垮塌后，參建四方及時現場核對，地質專業對開挖坡面逐一進行產狀量測并重新進行地質填圖，地質變化：灰巖、白云巖夾泥灰巖地層變更為灰巖、泥灰巖夾頁巖地層；增加頁巖夾灰巖地層；層間參數變化為C=10 kPa，φ=16°?，F場開挖揭示一、二級邊坡以頁巖夾灰巖為主，三、四級邊坡以灰巖為主，局部夾透鏡狀頁巖。由于頁巖夾灰巖地層不連續，在坡頂尖滅，鉆探揭示以灰巖為主。原設計的地質條件未顯示頁巖軟弱夾層，巖性以灰巖為主，根據地質參數計算土壓力和順層推力，邊坡開挖后滿足安全系數要求，因而僅對坡面加強防護。

此段邊坡發生變形主要是兩方面原因：一方面是邊坡開挖后，坡面未及時防護，臨時排水設施未及時施作，雨季施工，坡面吸水使得頁巖膨脹、崩解而引起坡面溜坍；另一方面是雨水沿著巖層裂縫下滲，改變了邊坡的應力狀態，降低了坡體中軟弱夾層的抗滑力，增加了下滑力，從而引起邊坡局部失穩下滑。

4 整治措施

利用變更后的地質參數對邊坡進行力學計算，取順層推力和土壓力中大值作為推力計算值。選取多個斷面進行計算，順層推力均為負值，土壓力值更大，取安全系數K=1.25，計算得下滑力數值為300 kN～400 kN，進行抗滑計算，變更整治工程措施如下(見圖2)：

1)坡腳兩端低矮處設置重力式路塹擋土墻，中間設錨固樁間擋土墻，樁間距(中—中)均為7.0 m，左側設置11根，右側設置42根，樁長為16 m～18 m，樁截面分別采用1.5 m×2.0 m，1.5 m×2.25 m；

2)坡面按照變更后順層傾角13°～15°坡率進行順層清方，坡面采用錨索(桿)框架內植生袋(灌草)護坡，自下而上第一級坡面框架矩形布置，斜邊間距4 m×4 m，采用φ110鉆孔，每孔設4束φ15.2鋼絞線，錨索長度為20 m～29 m，其中錨固段長9 m，錨固體與水平面的夾角為30°；第二級坡面框架矩形布置，斜邊間距3 m×3 m，錨桿采用φ32 HRB400螺紋鋼制作，每孔采用1根，鉆孔采用φ110鉆孔，錨桿長度均采用8 m，錨桿體與斜面垂直；三級邊坡坡面采用人字形截水骨架灌草護坡或灌草護坡。

5 工程總結

2014年8月此段工程施工完成，至今約4年，現渝貴鐵路已通車使用，未發現有失穩塌滑的跡象，實踐證明該段工程整治效果良好。通過對該工點變更處理措施分析，有以下幾點體會以供類似工程參考：

1)順層傾角接近10°工點，在存在軟弱夾層情況，尤其是頁巖飽水膨脹的不可預期，應設預加固措施，增加安全儲備，有針對性的采取穩固坡腳+封閉坡面+坡面深層加固的工程措施進行綜合治理，以達到坡體整體穩定的目的。

2)坡體周邊須設置通暢的臨時截排水設施，以便將坡面水引排至路基外。

3)坡面應嚴格按照開挖一級、防護一級施工，對坡面及時進行防護。

4)施工中應嚴格按照合理的施工順序施工，盡量避免雨季施工。

參考文獻：

[1] 李安洪.順層巖質邊坡穩定系分析與支擋防護設計[M].北京：人民交通出版社，2011：145-166.

[2] 李海光.新型支擋結構設計與工程實例[M].北京：人民交通出版社，2011：331-430.