云桂高鐵某中型膨脹土工程滑坡勘察及治理

魏統(tǒng)書　曾小波

【摘 要】本文闡述了平緩斜坡上的工程滑坡產(chǎn)生原因，對(duì)滑坡的勘察及治理進(jìn)行了全面的介紹。工程滑坡的成因復(fù)雜，但一般均與地形、地貌、水等地質(zhì)條件相關(guān)聯(lián)。本滑坡雖處于膨脹巖土地段，但地形平緩（地面橫坡約1：6），本沒(méi)有形成滑坡的條件，但中石油在邊坡頂部挖溝埋置輸油管，回填后沒(méi)有夯實(shí)，在雨季形成積水溝，地表雨水滲入地下，軟化了邊坡巖土體，導(dǎo)致原為硬塑膨脹土和泥巖夾泥質(zhì)砂巖全、強(qiáng)風(fēng)化層，受水浸泡后呈軟塑～流塑狀，最終形成工程滑坡，經(jīng)濟(jì)損失巨大。地表雨水不受控制的滲入巖土體是導(dǎo)致本工程滑坡的主要原因，因此在山區(qū)或斜坡地段興建大型工程，一定要注意地表水的合理防、排保證工程安全使用。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；工程滑坡；膨脹土；地表雨水滲入

中圖分類號(hào)： U213.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）08-0217-003

Exploration and Treatment of Landslide of a Medium Expansive Soil Project in Yungui High-speed Railway

WEI Tong-shu1 ZENG Xiao-bo2

（1. China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan 610031， China；

2. China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan 610031， China）

【Abstract】This paper describes the causes of engineering landslides on gentle slopes and gives a comprehensive introduction to the investigation and treatment of landslides. The causes of engineering landslides are complex， but they are generally related to topography， landforms， water， and other geological conditions. Although the landslide is in the expansion rock area， the terrain is gentle （1：6 on the ground） and no conditions exist for the landslide. However， CNPC has buried the pipeline at the top of the slope and has not compacted it after backfilling. It forms a product during the rainy season. Gully， surface rainwater infiltrated the ground， softening the rock and soil mass of the slope， resulting in the original， hard plastic expansive soil and mudstone sandstone full， strong weathering layer， after being immersed in water， showing a soft plastic-flow shape， and finally forming a project Landslides， huge economic losses. The uncontrolled infiltration of surface rainwater into rock and soil is the main cause of landslides in this project. Therefore， in the construction of large-scale projects in mountainous areas or slopes， we must pay attention to the rational use of surface water for reasonable prevention and drainage guarantee projects.

【Key words】High-speed railway； Engineering landslide； Expansive soil； Surface rainwater infiltration

0 概述

云桂高鐵DK156+240～DK156+678段位于廣西壯族自治區(qū)田東縣右江河谷的東北側(cè)，系膨脹巖土段，該段屬丘陵剝蝕地貌，丘坡坡面較平緩，自然坡度5°～25°， 地形為左側(cè)高，右側(cè)低，地面標(biāo)高128～166m，地形較平緩，地面橫坡約1：6。線路以挖方路塹通過(guò)，中心最大挖方深度5m，邊坡最大挖方高度12m。受中石油管線開挖施工溝槽的影響，2013年6月暴雨后形成中型工程滑坡，地表雨水滲入是導(dǎo)致本工程滑坡形成的主要原因。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

該段屬丘陵剝蝕地貌，丘坡坡面較平緩，自然坡度一般5°～25°，局部稍陡達(dá)45°，地面絕對(duì)高程124～186m，相對(duì)高差5～43m，坡面多墾為旱地，種植芒果樹，槽地較平緩，多開墾為水田，線路兩側(cè)有較多村莊分布，有水泥公路，交通條件較好。

1.2 地層巖性

該段地表上覆殘坡積（Q4dl+el）膨脹土，下伏基巖為下第三系古～始新統(tǒng)（E1-2）泥巖夾砂巖，其中泥巖有弱至中等膨脹性。各層巖土特征分述如下：

<7>膨脹土（Q4dl+el）：褐黃色、棕紅色，硬塑，黏性較好，夾有少量的砂巖質(zhì)角礫，具有弱膨脹性，自由膨脹率=35～43%，分布于測(cè)區(qū)（E1-2）地層緩坡表層，厚0～4m，局部厚達(dá)6m，屬Ⅱ級(jí)普通土，不可作填料。

<9>泥巖夾泥質(zhì)砂巖（E1-2）：紫紅色～棕紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層構(gòu)造～塊狀構(gòu)造，暴露后很快風(fēng)化碎裂，具有弱至中等膨脹性，遇水易軟化、崩解，巖質(zhì)軟，該地層成巖作用時(shí)間相對(duì)較短，成巖作用較差且不均勻，無(wú)規(guī)律性，使整體力學(xué)強(qiáng)度降低，風(fēng)化差異較大。全風(fēng)化層（W4）呈硬塑至堅(jiān)硬土狀，層厚0～5m，屬Ⅲ級(jí)硬土；強(qiáng)風(fēng)化（W3）層厚度0～22m，勘探巖芯呈碎塊狀?yuàn)A少量土狀，屬Ⅳ級(jí)軟石。弱風(fēng)化層（W2）勘探巖芯呈柱狀及短柱狀、碎塊狀，巖體較完整，屬Ⅳ級(jí)軟石。

1.3 地震動(dòng)參數(shù)

測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。

1.4 水文地質(zhì)特征

（1）地表水：段內(nèi)地表水主要為溝水，受大氣降水補(bǔ)給。

（2）地下水：地下水主要為風(fēng)化帶裂隙水及第四系孔隙水，主要賦存于基巖風(fēng)化帶裂隙及土層中，地下水受大氣降水及地表水補(bǔ)給，水量十分有限，對(duì)工程建設(shè)影響小。

取段內(nèi)地下水作水質(zhì)分析，水質(zhì)屬HCO3--Ca2+.Na+型水。根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10005-2010），在環(huán)境作用類別為化學(xué)腐蝕環(huán)境、氯鹽環(huán)境時(shí)，環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有CO2、酸性侵蝕，侵蝕等級(jí)為H1。

1.5 不良地質(zhì)及特殊巖土

段內(nèi)無(wú)不良地質(zhì)，特殊巖土為膨脹巖。

根據(jù)對(duì)測(cè)段附近（E1-2）地層巖樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為：天然飽和抗壓強(qiáng)度 0.8MPa，塊體密度2.2g/cm3，顆粒密度2.7g/cm3，含水率5.6%，飽和吸水率=21.1～48.6%，自由膨脹率30～49%。綜合地貌條件及既有線工程的病害情況，應(yīng)按弱至中等膨脹巖來(lái)考慮。

2 滑坡概況

滑坡段為弱～中膨脹土路塹，中心最大挖方深度5m，邊坡最大挖方高度12m。原施工圖設(shè)計(jì)路塹坡腳采用樁板墻，坡面采用錨桿框架梁防護(hù)。該段于2012年12月開始施工，2013年1月樁頂以上邊坡按設(shè)計(jì)坡率開挖完成，開始施工預(yù)加固樁。至2013年6月，坡腳預(yù)加固樁已全部施工完畢，天溝及坡面防護(hù)工程均未施作，開始開挖樁前土體，施作樁間擋土板。該段在施作樁間擋土板過(guò)程中，受連續(xù)降雨影響，雨水不斷沿塹頂外約60～70m的中石油管道開挖回填后的凹陷基坑及坡面滲入地下，既增加了土體自重，又軟化土體，使其抗剪性降低。2013年6月16日開始發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，至6月23日形成工程滑坡。

滑坡位于線路左側(cè)DK156+250～DK156+580，沿線路縱向長(zhǎng)度230m，滑坡后緣發(fā)展至塹頂外50～60m，（至中石油管線附近），總寬度約80m，滑坡體平均厚度約7m，滑坡體積約16萬(wàn)m3，滑坡體內(nèi)多處產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度一般40～50cm，最大寬度大于2.50m，為中型工程滑坡[1.楚涌池等，《鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)》]，滑坡主軸與鐵路線垂直。見滑坡平面圖（圖1）。滑坡主軸斷面圖（圖2）。滑坡后緣裂縫寬度大于3m，滑坡后緣挫臺(tái)圖（圖3、圖4）。后緣滑坡壁（圖5）、滑動(dòng)面圖（圖6），滑坡體為具膨脹性的含角礫粉質(zhì)粘土，原為硬塑膨脹土（Q4dl+el）和泥巖夾泥質(zhì)砂巖（E1-2）全、強(qiáng)風(fēng)化層，受水浸泡后呈軟塑～流塑狀。滑坡體從已經(jīng)建成的樁板結(jié)構(gòu)頂部翻越，導(dǎo)致地表樹木、電線桿傾斜，已經(jīng)建成的邊坡排水天溝開裂，工程損失極大。

3 滑坡補(bǔ)充勘察

滑坡發(fā)生后我們補(bǔ)測(cè)了地形圖，進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)勘察，通過(guò)勘探手段，查明了滑坡體、滑動(dòng)面、滑坡周界、滑坡床、滑坡壁、滑坡舌、滑坡后緣張裂縫等滑坡要素[2.楚涌池等，《鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)》]。勘察確認(rèn)滑坡體的天然密度（飽和）ρ=17（g/cm3），滑動(dòng)面的黏聚力=6kpa ，內(nèi)摩擦角φ=8°。用條分法計(jì)算出滑坡出口最大推力F=337.8kN。

4 滑坡治理

鐵路工程滑坡的防治原則[3.鄭明星等，《鐵路滑坡防治原則與防治方案的選擇》]：（1）繞避；（2）對(duì)必須整治的滑坡，原則上要一次治理，不留后患；（3）大型復(fù)雜滑坡，做好研究工作，分期治理；（4）整治工作最好旱季進(jìn)行。高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)的可靠性要求高，本滑坡不具繞避條件，必須整治，不留后患。整治中，我選擇了邊坡排水，增設(shè)樁板結(jié)構(gòu)的綜合整治方案。主要方案有：

（1）維持原施工圖中左側(cè)路塹坡腳設(shè)置的路塹樁板墻及左側(cè)路塹坡腳設(shè)置的擋土墻。（2）增設(shè)預(yù)加固樁共101根，樁間設(shè)置擋土板，掛板高度0.5～3m。

（3）增設(shè)人字型截水骨架護(hù)坡，主、支骨架凈距結(jié)合支撐滲溝進(jìn)行布置。

（4）清除滑坡范圍內(nèi)表層0.5m種植土、浮土、植物根系等，清除后地表裂縫采用粘性土回填，并全坡面采用小型機(jī)械夯實(shí)、整平，使其有一個(gè)平順的坡面。

（5）路塹兩側(cè)側(cè)溝底下各設(shè)一條標(biāo)準(zhǔn)盲溝。

（6）樁頂外側(cè)及山體坡腳處各設(shè)置一道天溝。滑坡整治竣工照片見圖（7）。

5 結(jié)論

云桂鐵路廣西段2016年底通車，至今該滑坡段安全運(yùn)營(yíng)，沒(méi)有出現(xiàn)新的工程病害，說(shuō)明其工程整治措施安全可靠。滑坡的成因復(fù)雜，但一般均與地形、地貌、水等地質(zhì)條件相關(guān)聯(lián)。本滑坡處于膨脹巖土地段，但地形平緩本沒(méi)有形成滑坡的條件，但中石油在邊坡頂部挖溝埋置輸油管，回填后沒(méi)有夯實(shí)，在雨季形成積水溝，地表雨水滲入地下，軟化了邊坡巖土體，導(dǎo)致具膨脹性的含角礫粉質(zhì)粘土，原為硬塑膨脹土（Q4dl+el）和泥巖夾泥質(zhì)砂巖（E1-2）全、強(qiáng)風(fēng)化層，受水浸泡后呈軟塑～流塑狀，最終形成工程滑坡，經(jīng)濟(jì)損失巨大，該中型工程滑坡治理費(fèi)用大于740萬(wàn)。隨國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，山區(qū)大型工程越來(lái)越多，做好地表水的放、排整治工作，工程意義重大，能有效地避免一些與水害有關(guān)的工程滑坡產(chǎn)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楚涌池，等.《鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)》，中國(guó)鐵道出版社，1999.

[2]楚涌池，等.《鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)》，中國(guó)鐵道出版社，1999.

[3]鄭明星，等.《鐵路滑坡防治原則與防治方案的選擇》，《南昌大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版）》2003年9月，第25卷第3期.