蘭渝線太公車站滑坡病害原因分析及綜合整治

任華鋒

(中鐵二院工程集團(tuán)有限公司，四川成都 610031)

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

蘭渝線太公車站位于四川盆地北東部構(gòu)造侵蝕低山區(qū)，地形起伏較大，山坡多為階梯狀，陡緩坡相間，地面坡度15°～35°。地面高程550～650 m，相對高差15～60 m。本次出現(xiàn)工程滑坡的里程范圍為DK622+567.25～DK623+000.75段右側(cè)路塹邊坡，位于山坡臺地上，原地面自然邊坡較陡。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

該段位于龍門山印支褶皺帶東部、四川中坳陷斜燕山褶皺帶中之川北凹斜東部，巖體節(jié)理較發(fā)育—發(fā)育，主要為N65°W～10°E /80°～90°N，節(jié)理一般多張開；以及N10°～90°E/90°，節(jié)理一般多密閉。

1.3 地層巖性

右側(cè)邊坡上覆粉質(zhì)黏土(<5-2>)，呈黃褐色，硬塑狀，夾有10%～20%的碎塊石、角礫，成份多為砂巖，厚2～8 m，下伏基巖為泥巖、砂巖互層(<9-3>)，節(jié)理裂隙發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化層厚2～5 m，巖層傾角5～14°，走向?yàn)镹5°W～N70°W；地表水、地下水不發(fā)育。

<5-2>粉質(zhì)黏土：黃褐色，硬塑狀，部分地段夾有10%～20%的碎塊石、角礫，成份多為砂巖，局部地段含有零星塊石，厚0～6 m，屬Ⅱ級普通土。

<9-3>砂泥巖互層：泥巖紫紅色，質(zhì)軟，局部為粉砂質(zhì)，微層理發(fā)育，中厚層狀，常呈薄片狀剝落；砂巖淺灰色、磚紅色，質(zhì)稍硬，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，主要物質(zhì)成份為長石、石英；淺灰色砂巖以鈣質(zhì)膠結(jié)，磚紅色砂巖以泥質(zhì)膠結(jié)，以中厚層為主，局部巨厚層狀。砂巖、泥巖呈不等厚韻律，砂巖厚度略小于泥巖，厚度比約1∶1。強(qiáng)風(fēng)化帶厚2～5 m。強(qiáng)弱風(fēng)化帶均屬Ⅳ級軟石。

1.4 地震

根據(jù)文獻(xiàn)[7]，本段地震動峰值加速度0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。

1.5 水文地質(zhì)條件

地表水主要是廟子溝溝水，溝中常年流水，暴雨時猛漲，流速快；旱季時流量小，流速緩。

地下水主要分為兩種類型，第四系孔隙水與基巖裂隙水。第四系孔隙水存在于坡殘積、坡崩積、坡洪積土層中，由于區(qū)內(nèi)土層厚度薄，降水多沿坡面匯集于沖溝排泄，補(bǔ)給水量有限?；鶐r裂隙水主要是在基巖裂隙中，泥巖屬相對隔水層裂隙水較少，多出現(xiàn)在淺層風(fēng)化裂隙中；砂巖構(gòu)造裂隙較發(fā)育，地下水相對較豐富，主要接受地表水及壤中水下滲補(bǔ)給。

1.6 工程施工情況

太公車站DK622+567.25～DK623+000.75段以路塹通過，中心挖深2～15 m，邊坡高度2～19 m。施工基本已開挖至路基面高程，坡面無防護(hù)。

2 滑坡的變形特征

該段路塹右側(cè)邊坡自2010年1月11日從下開挖， 1月13日，當(dāng)塹頂挖至土石界面時，DK622+800～+910段路塹右側(cè)地表出現(xiàn)多條牽引式拉張裂縫，裂縫距塹頂最遠(yuǎn)約34 m，裂縫寬約0.2～7 cm，深約60～70 cm，其后采用細(xì)粉質(zhì)黏土封閉所有地表裂縫并回填夯實(shí)，再行施工。后經(jīng)2月25日～3月5日期間小雨后，該段右側(cè)邊坡土石界面剪出，DK622+800～+910封閉裂縫又重新拉開，且在DK622+570～+800、DK622+910～+970兩段右側(cè)邊坡斷續(xù)出現(xiàn)新的拉張裂縫。3月16日現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)裂縫寬度已達(dá)15 cm，并且局部出現(xiàn)小錯臺，在開挖路塹邊坡土石界面處土體已發(fā)生蠕動位移剪出現(xiàn)象。至5月18日，邊坡上土體在土石界面處呈約7°角剪出，其中DK622+790～+910前緣累計剪出長度約100 cm，局部邊坡已被擠壓垮塌，DK622+570～+790、DK622+910～+970兩段開挖邊坡呈不連續(xù)剪出，前緣累計剪出長度約30 cm。據(jù)觀測，其后每次降雨后地表裂縫寬度、前緣剪出長度均有較明顯變化，尤其DK622+790～+910段地表距塹頂最近兩道張裂裂縫寬度已達(dá)80 cm、深約75～200 cm，最大錯臺0.95 m，長80余米，

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪及鉆探資料，從鉆孔及施工開挖來看，滑動面大部分形成在粉質(zhì)黏土和強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖互層之間的軟弱結(jié)構(gòu)面間，見圖1。

圖1 滑坡代表性斷面

3 滑坡原因分析

3.1 內(nèi)在因素[2]

根據(jù)地形地貌及勘探揭示的地層分布情況分析：據(jù)陽離子交換量和蒙脫石含量分析，部分土體礦物成分親水性較好，土體具弱膨脹性，微裂隙發(fā)育，土性較差；根據(jù)鉆探揭示及邊坡土體剪出處情況，基巖面較平整，土石界面處土體和巖層性質(zhì)差異大，粘合力差，抗剪強(qiáng)度較低，是土體邊坡失穩(wěn)的潛在原因。

3.2 外部環(huán)境因素[2]

人為活動：施工時未按照規(guī)范及設(shè)計要求，先做好截排水工程，然后從上至下分段分級開挖[10]，而是一次性開挖形成長拉槽，右側(cè)邊坡切坡較陡，且未及時防護(hù)，使邊坡前緣臨空面過大，加之在基巖開挖施工過程中放大炮，使邊坡土體松動，產(chǎn)生張裂縫，牽引后緣土體向前滑移，直接誘發(fā)了滑坡。

雨水作用：塹頂外民房密集，村民生產(chǎn)、生活用水長期散漫排，施工過程中出現(xiàn)個別大氣降雨集中時段，地表水滲入土體，導(dǎo)致土體含水量增大，抗剪強(qiáng)度降低，亦是邊坡破壞的不利自然因素。

在上述因素的綜合作用下，邊坡前緣土體沿土石界面(基巖面)出現(xiàn)蠕動變形及坍塌，牽引后部表土開裂加大，導(dǎo)致右側(cè)土質(zhì)邊坡產(chǎn)生工程滑坡。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

由現(xiàn)場調(diào)查的滑坡體變形特征分析，可判斷該工點(diǎn)滑坡處于滑動階段，整個滑體沿滑帶緩慢移動。

4.1 滑動面強(qiáng)度指標(biāo)

采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和鉆探試驗(yàn)資料等綜合分析確定[8]，綜合內(nèi)摩擦角φ=9.0°。

4.2 穩(wěn)定系數(shù)Kf

根據(jù)φ值，計算滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)。采用綜合φ值法，滑坡穩(wěn)定性計算式[1]

Kf=[∑W2/sinajcosai+(∑W2/cos2ai+

W1icos2ai)tanφ]/(∑W1isinaicosai)

從以上公式得出穩(wěn)定系數(shù)值，可分析滑坡是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過對滑坡DK622+660、DK622+830、DK622+910、DK622+910斷面計算，得出穩(wěn)定系數(shù)K=0.85～0.9。故滑坡不穩(wěn)定，文獻(xiàn)[4]中滑坡穩(wěn)定系數(shù)不小于1.05，須對該滑坡進(jìn)行整治。

4.3 安全系數(shù)K

選用K值，應(yīng)根據(jù)滑坡的發(fā)展階段，滑面巖土抗剪強(qiáng)度的可靠性、工程的重要性等綜合確定，一般情況下可采用1.1～1.25[4]。本工點(diǎn)滑坡正處于發(fā)展中，現(xiàn)場調(diào)查及鉆探了解到滑帶的性質(zhì)，采用清方減載及加強(qiáng)截排水等治理措施，綜合考慮，滑坡推力計算安全系數(shù)采用1.2。

4.4 滑坡推力計算

主裂縫為滑坡后緣，采用傳遞系數(shù)法計算滑坡推力計算[3]

Ti=KWisinai+ψTi-1-Wicosaitanφi

ψ=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

取安全系數(shù)K=1.2，對滑坡進(jìn)行推力計算，計算結(jié)果見表1。

表1 蘭渝鐵路太公車站滑坡推力計算結(jié)果

5 滑坡整治措施及效果

5.1 滑坡整治措施

通過現(xiàn)場勘察和分析，在穩(wěn)定性評價的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡特性，滑坡整治采用后緣清方減載、加強(qiáng)截排水等措施，見圖2。

圖2 滑坡整治代表性斷面(單位：m)

(1)清方減載

根據(jù)滑坡的坡體形態(tài)結(jié)合及新建站場斷面寬度需要，采用“寬平臺、緩邊坡”對滑坡體刷坡減載。DK622+865.0～DK622+935.0段，長70.0 m，墻頂路塹邊坡較高，第一級邊坡設(shè)置錨桿框架梁內(nèi)撒草籽間植灌木護(hù)坡，其余邊坡采用漿砌片石人字型截水骨架內(nèi)撒草籽間植灌木護(hù)坡[9]防護(hù)。

(2)加固坡腳

DK622+567.25～DK623+000.75右側(cè)，墻前路塹第一級邊坡設(shè)置錨桿框架梁內(nèi)三維土工網(wǎng)墊客土植草護(hù)坡。根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析與計算結(jié)果，結(jié)合滑坡的特征，DK622+568.0～DK623+000.0右側(cè)，于路塹邊坡平臺處設(shè)置路塹樁板墻[6]，樁間距(中～中)6.0 m，樁截面采用1.5×2.00～2.0×3.25 m，樁靠線路側(cè)邊緣距I線線路中心距離為40.0～56.0 m，樁長10.0～20.0 m，共設(shè)置75根樁。樁身采用C30混凝土灌注，墻高3.0～7.5 m。樁井必須采用隔兩樁開挖，應(yīng)及時設(shè)置鎖口護(hù)壁，待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的80%方可開挖樁前巖土，樁前土體應(yīng)采用機(jī)械或人工清方，土石方應(yīng)分段跳槽開挖，每一分段長度不得大于20 m。

(3)加強(qiáng)排水

K622+567.25～DK623+000.75右側(cè)，各級半坡平臺設(shè)置平臺截水溝。夯填塹頂外裂縫，平順塹頂?shù)乇?，不得有低凹積水坑，設(shè)置天溝。DK622+585.00～DK622+955.00段，墻頂以上路塹邊坡設(shè)置支撐滲溝。

5.2 滑坡整治效果

本工點(diǎn)已竣工一年多了，經(jīng)受了風(fēng)雨的考驗(yàn)。通過觀測，坡體穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)束語

滑坡形成的內(nèi)在因素是邊坡巖土體的工程地質(zhì)條件，外部原因是雨水和人為活動等。

挖方邊坡的加固防護(hù)設(shè)計中，必須考慮工程地質(zhì)、水文條件及外部環(huán)境影響因素，做好截排水工程，路塹邊坡上方覆蓋土層應(yīng)考慮地表水下滲，土體含水量增大，抗剪強(qiáng)度折減后進(jìn)行穩(wěn)定性檢算；穩(wěn)定系數(shù)參考文獻(xiàn)[5]，不小于1.20，否則應(yīng)采用有效的加固措施。

路塹邊坡開挖后應(yīng)及時防護(hù)，禁止路塹長拉槽施工，考慮路基機(jī)械化施工等特殊原因，特別是土層及風(fēng)化巖層路塹高邊坡地段，設(shè)計時應(yīng)采取有效的預(yù)加固措施。

[1] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB 18306—2001 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001

[2] 鐵道部第一勘測設(shè)計院.鐵路工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2005

[3] 白紅梅.成綿樂客運(yùn)專線千佛山滑坡工程地質(zhì)勘察[J].鐵道勘察，2013(3)：53-55

[4] 王正兵.南涪鐵路埡口一號滑坡綜合治理[J].路基工程，2012 (4)：209-212

[5] 鐵道部第一勘測設(shè)計院.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊一路基[M].北京：中國鐵道出版社，1995

[6] 中華人民共和國鐵道部.鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006

[7] 中華人民共和國鐵道部.鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2006

[8] 任保華.內(nèi)昆線路基滑坡的綜合整治[J].鐵道勘察，2005(5)：70-71

[9] 李海光.新型支擋工程設(shè)計與工程實(shí)例[M].北京：人民交通出版社，2011

[10] 中華人民共和國交通部.公路路基設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004