襄渝鐵路石廟溝滑坡病害分析及治理方案優選

李 明

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710054)

1 研究背景

襄渝鐵路橫貫鄂、陜、川、渝三省一市，東與漢丹、焦柳鐵路銜接，中與陽安、西康鐵路相通，南與達成、達萬、達巴、遂渝、蘭渝、成渝、川黔、渝懷鐵路相連，正線長859.6 km，是聯絡我國中原和西南地區的交通大動脈，對發展經濟、加強國防具有重大作用。鐵路工程的建設是一種線性的帶狀分布，長度較大，跨越不同的地貌單元和地質構造單元，所涉及的地質災害較多，應加強施工地質工作，對于出現的地質災害要及時整治，避免發生大范圍的地質災害，增加整治工程的難度和數量。

作為國家Ⅰ級客貨共線鐵路，沿線地貌類型眾多、地層巖性復雜、工程地質問題普遍。列車運行速度高，線路長期在列車低頻重復動載作用下，耦合復雜的地質條件、不利的氣象條件、人類的淺表改造活動條件，每年汛期都成為地質災害高發期[1-5]。滑坡是山區鐵路常見的地質災害之一，尤其在土-水界面和巖-土分界面，容易形成滑坡面[6]。強降雨條件下邊坡浸水飽和后改變了巖土體物理力學性質，易形成軟弱帶，為滑坡的形成提供有利條件，對線路的安全運營造成了嚴重影響[7]。

筆者全面調查了襄渝鐵路下行K322+020～K322+340段石廟溝車站的滑坡災害情況和地質情況，深入分析了病害特征、機理及影響因素，研究有效安全、針對性強、兼顧經濟性的工程防治措施，希望對既有鐵路滑坡的加固方案提供一定的借鑒意義。

2 工程概況

襄渝線下行K322+020～K322+340段，線路以半堤半塹形式通過，工點位于旗桿溝隧道出口(K322+020)的石廟溝車站。其中K322+180～K322+340段右側擋墻上部基巖裸露、風化破碎、容易崩落至線路。K322+020～K322+260段線路右側為路塹塹坡，現自擋墻以上的邊坡發生滑動變形，經詳細調查發現，該線路段滑坡是一種雙層滑面的滑坡，坡長近500 m，寬約200 m，滑帶一部分位于巖土界面，另一部分是在土體內部水土界面。滑坡后緣位于塹頂以下20 cm～30 cm。淺層滑面深度6.7 m～9 m，深層滑面深度11 m～15.8 m，滑體總體積約6.5×104m3，屬于中型滑坡。滑坡現處于蠕變階段，造成了現有支護結構和排水設施的變形和破壞，如圖1所示。

本區域構造單元隸屬南秦嶺加里東褶皺帶，地質構造復雜，坡體穩定性差。石廟溝車站處于構造活動夾心帶，工點范圍內東側有旗桿溝斷層，北側有吉河-王家壩平移斷層，西側有劉家溝斷層環繞，中部偏上被趙家塘斷層切割，整個區域受斷層活動的影響，工點范圍內構造應力集中，巖層間的擠壓、揉搓活動異常活躍，巖層極為風化破碎，山體處于極限平衡狀態，滑坡災害遍布，目前整體滑坡治理后穩定，局部出現滑坡災害，該區的區域地質特征如圖2所示。

根據國家地震局GB 18306—2015中國地震動參數區劃圖(1/400萬)，工點所在區域地震動峰值加速度為0.10g(地震基本烈度為7度)，地震動反應譜特征周期為0.4。

本區地表水主要為大氣降水及漢江江水，本段地表水呈樹枝狀分布。地下水賦存于破碎巖體中，受大氣降水及地下徑流補給，流向擋墻外表面。

3 病害特征

經現場調查，石廟溝車站雙層滑面滑坡病害主要有以下幾個方面：滑坡前緣既有擋墻鼓脹開裂；墻體滲水；水溝變形；滑坡后緣張拉裂縫；滑坡中部漿砌片石護坡破損開裂。

1)滑坡前緣既有擋墻鼓脹開裂。襄渝線下行K322+020～K322+260段右側緊臨擋墻發生局部鼓脹、開裂現象，擋墻頂坡體發生波浪形破壞，墻面呈波浪型。線路右側擋墻開裂，局部墻外傾，擠壓水溝。

2)滑坡中部漿砌片石護坡破損開裂。20世紀70年代在線路上、下側各設一排抗滑樁。上排樁板墻中部分樁體與樁后土體脫離，且上排樁前部漿砌片石護坡對應部位破壞，墻體對應部位開裂、鼓脹破損。

3)滑坡后緣張拉裂縫。坡體中部個別樁板墻樁體靠山側與后部巖土體脫離，形成樁后脫空現象，整個變形范圍呈“圈椅”狀。

4)墻體滲水。墻體3.5 m高處有一段鼓脹外傾，有出水點。

5)水溝變形。臺后31 m長度范圍路基發生不均勻沉降，最大沉降量達10 cm。

4 病害成因機理分析

滑坡的災害成因眾多，常有“無水不成害”的特點，許多專家研究了山區滑坡的形成機理，在認識滑坡和治理滑坡方面做出了極大的成就[8-11]。

基于眾多專家的研究成果，根據現場對線路的勘察做出該地區滑坡的治理分析。該地區由于地質條件的復雜性，形成了趙家塘滑坡群。該工點是屬于趙家塘滑坡中的局部滑坡，且存在多層滑面，線路左側3排抗滑樁治理軌面以下的滑體，目前處于穩定狀態；右側上排樁板墻僅治理了淺層滑坡，襄渝上行修隧道時發現該樁體變形。

1)水力作用。

降雨、地下水變動等水力作用會觸發大量硬土軟巖質深層滑坡災害，水力作用是誘發災難性滑坡啟動的重要因素[12-15]。強降雨條件下，雨水進入基巖裂隙，軟化巖層，影響坡體自身的穩定；外力破壞了坡體的受力平衡，加速了坡體的變形[16]。

2)構造活動。

該工點處于構造活動帶，周圍眾多斷層，東側旗桿溝斷層，北側吉河壩斷層，西側劉家溝斷層環繞，中部偏上被趙家塘斷層切割，使得該工點范圍內構造應力集中，巖體破碎，且風化破碎巖層較厚，約8 m～10 m，夾有碎、塊石，強度低，透水性好，在地表水滲入坡體后，土層中易形成軟弱帶，為滑坡的形成提供了有利條件。

3)地形因素。

工點內的滑坡周圍前后上下均有支擋結構，上部為16根半坡錨固樁，下部僅僅是重力式擋土墻(較弱)，且擋墻與錨固樁之間存在寬34.1 m、高21 m的臨空面，僅僅用漿砌片石防護。臨空面為滑坡的形成創造了條件，同時線路經長期運營，不僅引起地層的深層蠕動變形，也造成原有的漿砌片石脫落。

5 防治方案優選

5.1 病害治理方案與建議

針對襄渝線下行K322+180～K322+340段線路右側裸露坡體存在崩塌落石的危險、下行K322+020～K322+260段線路右側擋墻及以上坡體為滑坡病害，提出了加固邊坡的治理方案，并基于地質災害情況進行了治理方案的優選。

方案一：墻頂平臺抗滑樁+修復破損+打設深層排水孔方案，如圖3所示。

具體方案建議如下：

1)對既有的抗滑樁進行檢測及位移觀測。

2)右側墻頂上設19根抗滑樁，初步確定樁體尺寸為2.5 m×3.5 m，樁長按24 m考慮。樁前至擋墻范圍外表面間在巖土分界面處打設深層排水孔；樁前布設3處深層位移監測點。

3)對破損坡面進行修復，修復面積105 m(寬)×18 m(高)，并打設深層排水孔。

4)對線路右側路塹擋墻及側溝的破損部位進行修復，在擋墻墻面上打設深層排水孔，對右側樁板墻脫離部位進行注漿密實。

方案二：右側樁板墻位置設抗滑樁+坡面錨索框架加固+深層排水孔方案，如圖4所示。

具體方案建議如下：

1)對既有的抗滑樁進行檢測及位移觀測。

2)在距鐵路線位中心45.9 m處邊坡平臺上設19根抗滑樁，初步確定樁體尺寸為2.5 m×3.5 m，樁長按26 m考慮；樁前布設3處深層位移監測點。

3)對破損坡面進行修復，修復面積105 m(寬)×18 m(高)。

4)修復坡面后對整個坡面采用錨索框架梁支護，框架梁內打設10.0 m長深層排水孔(φ10 cm PVC管)。

5)線路右側路塹擋墻及側溝的破損部位進行修復，對右側樁板墻脫離部位進行注漿密實。

5.2 方案優選

針對石廟溝車站雙層滑坡的治理方案，通過對比兩種方案的治理效果、經濟投資、施工難度等三個指標，方案一具有分段有效治理滑坡、投資小的優點；方案二具有最大可能的發揮既有樁的殘余強度的優點，但樁身較長，投資較大，施工難度大。因此，推薦方案一作為襄渝鐵路石廟溝車站雙層滑面滑坡治理工程的最優方案。對以上兩個方案進行治理效果、施工難度、經濟投資三方面比選，具體優缺點如表1所示。

表1 治理方案比選

6 結語

以現場勘查和鉆孔資料為基礎，深入分析了襄渝鐵路段石廟溝車站雙層滑面滑坡的地質特征、病害特點以及形成機理，對該滑坡的兩種治理方案進行比選，得出結論如下：總結了石廟溝站雙層滑坡的災害特征，并對其災害的形成機理進行了分析。石廟溝車站的雙層滑坡位于漢江左岸，屬于趙家塘滑坡群，地質構造復雜(交叉分布多條地質斷裂)、既有支擋結構造成的臨空面等因素形成滑坡的有利條件。通過治理工程方案優選，用治理效果、經濟投資及對施工難度的影響三個指標對提出的兩個方案進行對比。最終采用方案一：墻頂平臺抗滑樁+修復破損+打設深層排水孔對滑坡災害進行治理。