高速鐵路特大橋滑坡勘察及處治技術探究

［摘要］滑坡作為一種常見的地質災害，在鐵路橋梁施工過程中，應對這一問題提高重視，采取相應的技術手段進行規避，確保工程項目的安全性和穩定性。基于此，采用了案例分析法，以高速鐵路特大橋為實際研究對象，深入分析滑坡勘察及處治技術，并且結合跨滬昆高速鐵路特大橋的勘察工作細節，明確在實際施工過程中，滑坡問題具體的處理方式。從實際調查、施工結果和從高速鐵路特大橋滑坡勘察及處治技術來看，以抗滑樁法為主要措施，采用卸荷、錨索及邊坡的防滲和排水措施，可以最大程度規避滑坡問題，確保工程項目施工的安全性。

［關鍵詞］高速鐵路特大橋；滑坡問題；勘察工作；處治技術

鐵路工程施工環境日益復雜，相應的施工難度也隨之提高。高速鐵路特大橋作為國家道路交通網絡中必不可少的存在，其在施工過程中也面臨著嚴重的滑坡風險，必須在施工前展開高質量的勘察工作，收集相應的水文地質數據，分析滑坡風險，落實相應的處置技術方案，以求最大程度規避滑坡風險。

1 工程概況

跨滬昆高速鐵路特大橋位于湖南省邵陽市大祥區境內。該橋設計起點里程為DK3+093.380，設計終點里程為DK7+169.525，中心里程為DK5+131.453，全橋長4076.145 m。其間跨越鄉村道路、農田、樹林、水塘及水溝，分別于DK3+550、DK6+900處上跨益湛線鐵路、DK4+800上跨懷邵衡鐵路，于DK3+550～DK6+900段與益湛線并行，間距50～120 m，于DK5+700處附近上跨滬昆高速公路。DK4+000～DK5+000段線路右側40 m為資水河。

2 高速鐵路特大橋滑坡勘察工作

2.1 勘察技術手段分析

在高速鐵路特大橋頭地區，采用鉆孔等技術手段，對該地區的滑坡進行現場調查，查明該地區滑坡的工程地質特征，探討跨滬昆高速鐵路特大橋上方滑坡的形成機理，定性、定量分析跨滬昆高速鐵路特大橋上的滑坡體的穩定性。

在收集了本地已有的地質資料后，對該滑坡所處的地理位置、地層年代、地質成因、地層巖性、地質構造、不良地質現象等進行了調查。除了上述地質信息之外，進一步測定該區域地層及節理裂隙的產狀、充填物質、膠結情況等方面的詳細信息數據，以此為后續的滑坡問題展開深層次分析。不僅如此，為了確保分析結果的真實性和可靠性，還進一步結合了區域的氣象水文資料，以此明確連續降雨時間、暴雨強度與滑坡活動之間的關系，以此在后續的滑坡處治過程中做到最好。

對滑坡所在位置及其影響范圍的地形地貌進行觀測，并繪制1∶1000地形圖，對勘探中的勘探點及斷面進行測量，并對調查中的滑坡范圍及表層裂縫進行實際測量。以滑坡區為中心，沿滑坡軸心方向，設置3條觀測線，每條觀測線上，設置2～4條觀測井對滑坡區的巖土組成、厚度及巖土工程性質進行分析，并以此為依據，綜合分析滑坡的地質特征。在此基礎上，以高密度電法為依據，以探測線路為參考，對不良巖層中的電性異常進行研究，尋找并定位滑脫面，并據此推測滑脫面的性質、深度及范圍，對本次工程的勘察工作進行驗證、補充和完善。通過對滑坡的總體調查，查明滑坡的性質、深度及范圍，還需要進一步鉆孔確認，以此為后續的治理工作奠定基礎。為更好地了解滑坡體中的巖土性質，以滑坡中的巖土組為基礎，選取了一種因結構疏松或因其強度較弱而沒有取樣的坡積粉砂黏土，對其進行三種直接剪切試驗，并對樣本進行取樣分析。綜合研究滑坡范圍、滑體尺寸及滑面特征，并與當地已有的研究成果進行對比，得出滑坡范圍、滑體尺寸及滑面特征，為滑坡的后期穩定分析及支護提供更為準確的勘察資料。

以跨滬昆高速鐵路特大橋為例，鉆探使用xY-100型液壓工程鉆機，采用沖擊鉆進、回轉鉆進、壓進等孔底鉆頭環狀切割全取芯法的鉆探技術和套管或泥漿護壁等施工工藝。硬塑土層使用國產標準厚壁活閥式取土器，采用液壓法或重錘少擊法；軟土及松軟土層使用國產薄壁取樣器用液壓法采取；砂類土取擾動樣。終孔時對鉆孔巖芯進行拍照存檔，終孔24小時后測定穩定水位。

2.2 勘察情況分析

獨特的地貌特征是誘發滑坡的必要條件，而地殼運動是又一個重要因素。同時，地層的巖石性質、人類工程活動、降雨條件及地表徑流量等也有可能造成滑坡災害。作為滑坡發育的基礎性因素，地層巖性對其變形失穩機理及發育特征有著重要的影響，而從跨滬昆高速鐵路特大橋的地質條件來看，工點范圍內對工程有影響的特殊巖土主要為人工填土及膨脹土。人工填土土質不均，厚度差異大，密實度不均勻，承載力低，橋梁設計時需注意。正常情況下，跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區巖溶強烈發育，結構緊密，基巖較穩定，具有較好的物理狀態特征，以及很高的阻隔性能。但巖溶本身水貫通性好，因此，地下水位的變化或者暴雨可能會給勘察及施工造成風險，甚至引發塌陷、淹沒等方面的問題。

第一，綜合情況。跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區地貌呈現為丘間谷地與剝蝕丘陵的復合地形。具體而言，橋址范圍內，丘間谷地部分地勢相對平緩，而剝蝕丘陵區則呈現出一定的地勢起伏。此外，橋址區與資水河岸相鄰，沿線分布有民房、農田、水塘以及樹木等。交通網絡方面，橋址區內有多條公路和鐵路穿越，且均以上跨形式通過。

第二，地層特征。為了進一步分析跨滬昆高速鐵路特大橋在實際施工過程中可能出現的滑坡風險，對橋址區的地層巖性展開進一步判斷，以此為后續的滑坡治理工作提供參考。根據本次勘察及收集資料揭示，橋址區的巖土層按其成因分類主要有：第四系（Q4ml）素填土、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）粉質黏土、第四系殘坡積層（Qel+dl）粉質黏土等。

第三，工程環境。在分析滑坡問題的過程中，還需要進一步分析橋梁工程和環境的相互影響，明確其中可能存在的風險問題。從實際情況來看，橋址區地處亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，暴雨時節，部分地勢相對較低的墩臺施工中存在淹沒風險。橋梁穿越村莊，因此施工期間，施工振動、車輛來往、抽排地下水、油污、泥漿排放等都會對周圍環境造成影響。

第四，地質條件。從跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區勘探結果來看，主要不良地質現象為巖溶。據勘探資料統計，橋址區巖溶發育按深度分布規律為：發育孔深gt;50 m，見溶洞5個；發育孔深30～50 m，見溶洞76個；發育孔深10～30 m，見溶洞335 個；發育孔深lt;10 m，見溶洞316 個，溶洞最大埋深為59.10 m，最小埋深為0.70 m。有379個鉆孔溶洞呈單個分布，其余鉆孔中見有2～4層溶洞。所揭露溶洞的洞高為0.10～18.30 m。溶洞頂板埋深0.70～59.10 m，平均15.34 m；標高160.75～250.15 m，平均210.72 m。依據《鐵路工程不良地質勘察規范》（TB10027-2012）中的附錄E判定，橋址區覆蓋土層厚度0.70～15.10 m，橋址區巖溶屬裸露型—淺覆蓋型。依據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）中的對巖溶發育程度指標判斷：本橋范圍內線巖溶率為8.25%，見洞率為55.25%，橋址區巖溶發育等級為巖溶強烈發育。

跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區內的不良地質除了巖溶之外，在部分施工區域內，還有一些特殊巖土，主要為人工填土及膨脹土。（1）人工填土：人工填土主要為素填土，灰褐色，松散—稍密，稍濕，主要成分為黏性土，層厚約0.70～8.30 m。（2）膨脹土：根據室內試驗成果，橋址區DK4+920～DK5+580段殘坡積層粉質黏土、DK5+580～DK7+135段沖洪積層粉質黏土具有弱膨脹性，其余地段無膨脹性。由于膨脹土具有吸水膨脹軟化，失水收縮開裂，并能產生往復脹縮變形的特性，對橋梁工程及基坑工程穩定性影響較大，應加強防排水及支護措施。

綜合上述信息，結合《建筑與市政工程抗震通用規范》（GB55002-2021）的標準，對跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區的建筑場地抗震地段類別判斷如下：橋址區上覆第四系粉質黏土，土層較薄，下伏石炭系下統石蹬子段（C1d1）、石炭系下統大塘階測水段（C1d2）、石炭系下統大塘階梓門橋段（C1d3）灰巖、炭質灰巖、炭質頁巖、泥質砂巖，泥盆系上統錫礦山組下段（D3x1）、泥盆系上統錫礦山組上段（D3x2）灰巖、巖溶化灰巖及炭質頁巖。巖溶強烈發育，基巖較穩定，橋址區抗震設防烈度為Ⅵ度，綜合判定為抗震一般地段。

2.3 滑坡風險分析

基于上述信息，進一步判斷跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區存在的滑坡風險。

該特大橋橋址區巖溶現象極為顯著，上覆地層主要由粉質黏土構成。在巖溶活躍區域，粉質黏土與基巖面接觸頻繁，形成獨特的巖溶地質環境。由于第四系地層受到地下水水位動態變化等多重因素影響，局部覆蓋層的細顆粒易發生流失或潛蝕，進而形成溶洞。這種地質條件易導致地面巖溶塌陷的發生，對地質穩定性構成威脅。

覆蓋層的物理性質較差，強度較低，且多數溶洞頂板較薄，這些因素在施工過程中極易引發地面塌陷，從而增加勘察及施工的風險。同時，表層覆蓋層及溶洞頂板的厚度變化大，強度不足，無法作為有效的持力層。因此，橋梁樁基必須穿透溶洞底板，深入到弱風化且完整的基巖中，以確保基礎的穩定性。

橋址區的可溶巖地層巖溶發育強烈，存在溶蝕裂隙、溶洞等多種巖溶形態。部分地段的巖溶孔洞間具有良好的連通性，地下巖溶水相互貫通，并與周邊的水井、泉點存在緊密的水文聯系。在橋梁樁基施工過程中，施工活動可能引發巖溶水位的變化，進而導致周邊地表發生塌陷或下沉。同時，施工產生的泥漿、油污等污染物易對鄰近的水井、泉點造成水質污染，影響周邊居民的生活供水安全。

橋址區的邵陽臺、永州臺位于丘坡地帶，覆蓋層較厚。地下水匯集帶易形成軟化夾層，對邊坡穩定性構成不利影響。在基坑開挖過程中，地下水的滲流作用可能導致基坑失穩，增加施工難度和安全風險。

橋址區位于谷地地勢低洼地段，墩臺在雨季時可能面臨洪澇災害的威脅，對施工設備造成沖毀等損害。灰巖地層中發育有多層溶洞，其中大多充填有流塑至硬塑狀的粘土，部分溶洞為空洞狀態。在基礎施工過程中，應采取有效的樁孔護壁措施，如泥漿護壁或護筒護壁等，以防止樁孔壁發生坍塌。為確保施工質量和安全，施工前應選擇具有代表性的地段進行工藝性試驗，以確定合理的施工參數，為正式施工提供科學依據。

3 高速鐵路特大橋滑坡處治工作

滬昆高速鐵路特大橋橋址區在實際施工過程中，存在一定的滑坡風險，為了從根本上規避滑坡問題，還需要展開針對性的處治工作。

3.1 前期施工過程中的注意要點

在基坑施工階段，主要采用隔離樁進行填筑。開挖后，應立即進行水泥注漿作業，且需等待至少7天后，方可向鄰近的基坑進行注漿，以確保注漿效果和基坑穩定性。在成孔階段，為確保孔段的垂直度和精度，需在四角處懸掛垂直線，進行實時檢測。同時，應嚴格控制成孔截面尺寸和孔深，以滿足設計要求。完孔后，需采用鋼筋框架探孔器進行緩慢勻速的檢測，對不合格區域進行及時糾正，并徹底清除護壁泥漿、樁底殘渣及積水等，以確保孔內清潔和后續施工質量。

在施工過程中，應適時注入核心混凝土，以防止井筒內巖石發生腐蝕和軟化現象，保證基坑的穩定性和安全性。對于孔樁的鉆孔作業，需設置兩個搖臂吊，采用直徑為10 mm的鋼絲繩，并配備一個直徑為50 cm、高度為50 cm的環狀吊渣筒。每次卸渣量約為13 m3，以確保鉆孔作業的連續性和效率。在井壁外側，使用吊籃將井壁上的渣子轉移至堆渣處，及時清除井壁上的渣子，并填滿一定量的井壁。隨后，由貨車將渣土運至指定的卸渣地點，以保持施工現場的整潔和有序。

在施工過程中，要按照工藝要求，采用氣體檢測器，對井眼進行多次檢測，看有無有毒有害氣體進入井眼。具體來說，在挖孔施工人員下孔前，務必用鼓風的方式替代和凈化孔洞內的空氣，然后進行檢測，若檢測出的CO2真實濃度大于0.3%，或其他有毒有害氣體超出，則需立即進行通風。有些有毒的毒氣含量雖未超標，但仍會使工人感覺窒息，此時也需做好換氣工作。采用淺孔松動爆破法和微差毫秒電雷管起爆方法，對孔內巖層爆破進行了具體分析，其方法應按單孔進行，在孔內爆破施工后，以25 L/s的風量通風排煙，至少15 min。

3.2 支護施工過程中的注意要點

除了要重視基坑施工工作之外，還需要落實相應的支護工程，以此進一步提高，滬昆高速鐵路特大橋施工的安全性，增強滑坡體的穩定性。

從樁上至樁下均需進行護墻，以3 m×4 m為樁徑，2 m×3 m為基礎，護墻厚50 cm為基礎，護墻使用與樁體相同級別的C30砼，砼的設計配置比例為：水泥∶砂∶碎石∶水∶堿水=330∶1105∶800∶165∶1.88。為保證開挖施工的安全性，應將一次澆注深度限定在1 m以內，并加強對護壁筋的循環長度的控制，在護壁筋的上部和下部均應設置接縫彎頭，以避免在護壁筋的材質中發生上下脫節。支撐墻的頂鎖開口必須在水平面0.3～0.5 m之間，并在井口提前埋設鋼管，以便與柵欄相連接。護壁漿液現澆時，應以竹板、木棒插入，并伴以快凝，在澆筑時，若護壁上有漏水、漏漿、蜂窩等現象，必須及時疏導堵塞。在護壁灌漿結束后，應在一定時期內對其進行維護，并使其達到初凝狀態，然后拆除內模。3 m×4 m樁徑相對較大，為保證結構的安全性，需增設一個工字鋼內撐，并結合治理斷面的實際，將滑動面設置在5～15 m。在該部位設置I14工字鋼“十字架”內襯，可發揮最佳支撐作用；在工字鋼底襯的兩頭，分別填裝一塊木頭楔子，上下用∠75 mm×5 mm的角鋼焊接，形成一個完整的網架體系[6]。

在樁體鋼筋上，應采取兩路焊接方法，對鋼筋的搭接位置要有一定的格子，張拉筋應盡可能地設置在靠近巖體的樁尾處。在此基礎上，采用C30水泥穩定碎石作為水泥穩定碎石，并采用與既有錨桿支護結構一致的水泥穩定碎石。同時，為防止施工中產生開裂，還應采取單樁灌注的方法。在孔底有較多積水時（100 mm以下），可采用干法澆筑，即采用串筒或管道向孔洞中注入水泥，管道下端與水泥之間的間隔為1～2 m。在滲透率增大的情況下，需要在孔內埋置一條管道，并在孔內鋪一層高強隔離混凝土，通過承壓、水密及節點抗張試驗，確定其符合設計要求后，進行注漿。施工完成后，由項目部質檢員進行自檢，合格后報告監理方驗孔，檢測過程中，用4～6個直徑的骨鉆，緩慢而均勻地插入待檢測的孔口，著重檢測了孔口深度、直徑、位置偏差、垂直度等一系列的驗孔參數，確定滿足標準后，即可進行樁側鉆桿的施工[7]。

4 總結

綜上所述，在高速鐵路的建設與運營中，特大橋的安全性是至關重要的，特別是在地質條件復雜、自然災害頻發的地區，如滑坡等地質災害的防范與處理，顯得尤為緊迫和重要。而跨滬昆高速鐵路特大橋采用的是以抗滑樁法為主要措施，采用卸荷、錨索及邊坡的防滲和排水措施。從近兩年的跨滬昆高速鐵路特大橋現場監測結果以及抗滑樁體的變形情況來看，滑坡問題得到了很好控制。但需要注意的是，高速鐵路橋梁建設在進行大型滑坡體的治理時，還要加強對其進行的進程和結果的監測，以便能夠根據在建設中存在的問題，進行及時修正，保證岸坡滑坡的治理效果。

[參考文獻]

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