淺議滑坡對鐵路工程的危害及防治

王 濤

(陜西信興鐵路人力資源管理有限公司，陜西 西安710061)

我國70%的國土為山區(qū)，由于特殊的地形和地質(zhì)環(huán)境，一直是世界上崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較嚴(yán)重的國家之一?；伦鳛橐环N常見的地質(zhì)災(zāi)害，由于其產(chǎn)生的條件、成因機(jī)理、運(yùn)動(dòng)因素的多樣性、多變性和復(fù)雜性以及預(yù)測的困難，治理費(fèi)用的昂貴，長期以來一直是工程界和地質(zhì)界研究的重要地質(zhì)和工程問題之一。據(jù)記載，我國由于人類工程活動(dòng)引起的滑坡，主要分布在 24個(gè)省、市、自治區(qū)，其中工程滑坡發(fā)生頻次最高的是四川省，其次是陜西、湖北、青海、廣東、海南、遼寧等省區(qū)，自然滑坡主要發(fā)生在西南、西北地區(qū)，它們的受災(zāi)頻次及發(fā)生的特點(diǎn)完全受控于我國的地質(zhì)、地理格局所構(gòu)成的成災(zāi)背景特征。而工程滑坡分布的地區(qū)，不僅有西北、西南地質(zhì)環(huán)境比較脆弱的地區(qū)，而且有華中、華南地質(zhì)環(huán)境比較好的地區(qū)。為了避免和減少滑坡給工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失，研究如何在工程地質(zhì)勘察及施工中識(shí)別滑坡并對其進(jìn)行防治就顯得十分重要。

1 滑坡的形成

1.1 滑坡的概念

斜坡上的巖土體由于種種原因在重力的作用下，沿坡體內(nèi)部的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切破壞而產(chǎn)生的整體性向下滑動(dòng)的現(xiàn)象叫滑坡。滑坡在運(yùn)動(dòng)過程中基本保持了巖土體的完整性，且在較平緩的斜坡中仍可發(fā)生。

1.2 滑坡的分類

根據(jù)滑坡的滑體物質(zhì)組成、滑動(dòng)形式、形成因素、體積規(guī)模等，可分為多種類型，其中最常用的分類方式為:按滑坡物質(zhì)組成分為黃土滑坡、粘性土滑坡、堆積層滑坡、巖石滑坡;按滑體受力狀態(tài)分為牽引式滑坡、推動(dòng)式滑坡、牽引推動(dòng)混合式滑坡;按主滑面與層面或結(jié)構(gòu)面關(guān)系分為順層滑坡、切層滑坡、均質(zhì)滑坡;按滑坡出口在山坡上的位置分邊坡滑坡、坡基滑坡;按滑體厚度(即滑動(dòng)面深度)分為淺層、中層、厚層、巨厚層;按滑坡規(guī)模(體積)分為小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、超大型滑坡等。

1.3 滑坡的形成條件

滑坡形成的條件主要有:工程地質(zhì)條件;氣候、徑流條件;地形及地貌條件;其它因素。

總結(jié)我國鐵路滑坡形成原因有三點(diǎn):①我國山區(qū)鐵路地形地貌、地質(zhì)及氣候條件十分復(fù)雜，其環(huán)境背景十分脆弱，是鐵路滑坡頻發(fā)、災(zāi)害嚴(yán)重的內(nèi)在原因和主要原因。②強(qiáng)降雨是鐵路滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。③鐵路建設(shè)過程中一些人為的或不可避免的不合理因素，是觸發(fā)鐵路滑坡災(zāi)害潛在的或直接的原因，特別是大規(guī)模的人類工程活動(dòng)，給鐵路沿線邊坡帶來不同程度的破壞而引起滑坡災(zāi)害加劇。

可見，坡體巖性、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及原始地應(yīng)力是形成滑坡內(nèi)在原因，而降雨、人工開挖等則是鐵路滑坡形成的誘發(fā)或觸發(fā)因素。因此，滑坡防治應(yīng)充分認(rèn)識(shí)滑坡體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及地下水分布等內(nèi)在因素，有的放矢地選擇防治方案，達(dá)到徹底整治滑坡之目的。

1.3.1 工程地質(zhì)條件

1)地層巖性

一般在硬質(zhì)巖地層中，當(dāng)巖體內(nèi)夾有軟弱破碎帶或薄風(fēng)化層，巖層傾角較陡，并且有地下水活動(dòng)時(shí)，巖層易沿軟弱面滑動(dòng)。在軟質(zhì)易風(fēng)化巖層中，干燥時(shí)，巖層常風(fēng)化成粒狀碎屑或碎片，一旦受水潮濕后，容易形成表面溜滑。在粘性土層中，當(dāng)水經(jīng)過上部松散的地層下滲到下部隔水層后，在其分界處就會(huì)構(gòu)成較弱滑膩面，常常使上層土體(層)沿此軟弱面滑動(dòng)。

2)地質(zhì)構(gòu)造

活動(dòng)性強(qiáng)的大構(gòu)造及不同構(gòu)造單元的交接帶容易產(chǎn)生滑坡。

1.3.2 水文地質(zhì)條件

地下水的貯存和運(yùn)移、地表水或基巖裂隙水滲入風(fēng)化破碎巖層內(nèi)以及地表水大量滲入堆積在山區(qū)緩坡、凹形山坡或河谷坡上的大量第四系松散土層內(nèi)、降低了巖、土層的強(qiáng)度，這是各種巖、土滑坡形成的主要水文地質(zhì)條件。

1.3.3 氣候條件

春天大量的雨水導(dǎo)致山坡土體含水量增大，粘聚力降低，山坡穩(wěn)定性下降。夏天氣候干燥，山坡土體含水量不斷減少，并導(dǎo)致粘土層開裂，一旦遭遇暴雨，雨水將很快沿裂縫滲入土體中，這樣極易引起滑坡。因晝夜和季節(jié)的溫差變化導(dǎo)致巖石遭受風(fēng)化，熱脹冷縮，由于內(nèi)外脹縮不一致，巖石的內(nèi)層與外層之間便產(chǎn)生裂隙，大大降低了巖石粘聚力易產(chǎn)生滑坡。

1.3.4 地形及地貌條件

一般來說，下陡中緩上陡的山坡和山坡上部成馬蹄形的環(huán)狀地形，且匯水面積比較大時(shí)，在坡積層中或沿基巖面很容易產(chǎn)生滑坡。山間盆地邊緣區(qū)起伏平緩的丘陵地貌，是巖石滑坡和粘性土滑坡集中分布的地貌單元。在堅(jiān)硬巖層分布區(qū)，順層條件下，可連續(xù)產(chǎn)生許多巖體順層滑坡;在易風(fēng)化成粘性土的巖層分布區(qū)，以及第三系、第四系湖盆邊緣的低丘地區(qū)，則常有殘積成因的粘性土滑坡連片分布。在凸形山坡或凸出山嘴，當(dāng)巖層傾向臨空面時(shí)，可產(chǎn)生層面巖體滑坡，如有斷層通過時(shí)，則可產(chǎn)生構(gòu)造面破碎巖石滑坡。單面山緩坡區(qū)常產(chǎn)生沿層面的順層滑坡和堆積層滑坡。在線狀延伸的斷層陡崖或其下的崩積、坡積地貌，常常分布有堆積層滑坡，在斷層裂隙水或其它地表、地下水作用下，常產(chǎn)生堆積物沿下伏基巖面滑動(dòng)。

1.3.5 其它因素

地震、爆破及機(jī)械振動(dòng)等自然或人為因素可能增加地下滑力引起滑坡。

2 滑坡對線路的影響

2.1 滑坡的危害

由于滑坡體體積大，滑坡體水平位移大，危害十分嚴(yán)重，一旦發(fā)生滑坡，往往造成滑坡體覆蓋軌道，甚至掩埋列車，對行車安全構(gòu)成極大的威脅，因此，滑坡是對鐵路線路威脅最大的地質(zhì)災(zāi)害?？梢哉f鐵路是遭受滑坡危害最頻繁、最嚴(yán)重的一項(xiàng)工程。

2.2 滑坡對線路影響的現(xiàn)狀

鐵路線路遭受滑坡災(zāi)害的危險(xiǎn)性均為大。鐵路是滑坡地質(zhì)災(zāi)害危害最嚴(yán)重的部門，深受其害。

寶成線、成昆線、太焦線、新月線、隴海線的寶天段等至少有17條重要鐵路干線線路處在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，幾乎年年遭受滑坡的襲擊，不僅摧毀鐵路線路、覆蓋列車，給鐵路部門造成經(jīng)濟(jì)損失，而且由于停運(yùn)給川、陜、豫、魯?shù)仁∧酥寥珖斐傻慕?jīng)濟(jì)損失更無法統(tǒng)計(jì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國鐵路沿線的大中型滑坡點(diǎn)有一千余處，致使鐵路部門每年花費(fèi)大量人力、物力和資金整治災(zāi)害。

2.3 工程建設(shè)誘發(fā)因素

人類在工程建設(shè)中，往往會(huì)改變地質(zhì)環(huán)境原有的面貌和狀況。地質(zhì)環(huán)境的變化又會(huì)誘發(fā)和加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，滑坡地質(zhì)災(zāi)害就是極易發(fā)生且危害性較大的一種。

(1)人工邊坡滑坡:主要由于鐵路工程建設(shè)中開挖改變原有巖(土)邊坡空間形態(tài)造成，如開挖造成原有邊坡角變大或形成新的邊坡。

(2)自然邊坡滑坡:由于工程建設(shè)造成原有邊坡工程物理力學(xué)性質(zhì)改變，使邊坡穩(wěn)定性變差。

如在新月線電氣化改造工程中，月山車站編組場位于基巖底山丘陵區(qū)，其西北側(cè)的山坡上植被稀少，巖石風(fēng)化較強(qiáng)烈，坡上覆蓋有 0.3～2 m厚的松散殘坡積層，鐵路工程建設(shè)在此開挖一個(gè)高角度的人工斜坡，使邊坡出現(xiàn)臨空面，造成覆蓋層與基巖接觸面抗剪強(qiáng)度降低，剩余下滑力極易使殘坡積發(fā)生滑坡災(zāi)害。是人工改變原有穩(wěn)定斜坡空間形態(tài)造成的。

3 鐵路滑坡防治的原則

總結(jié)近幾十年的鐵路滑坡施工經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)滑坡災(zāi)害防治的原則可歸納如下:

(1)在規(guī)模大小不等的多滑坡密集分布地段及大型的短期內(nèi)搞不清其性質(zhì)的滑坡，以改移線路避開滑坡為宜。對單個(gè)滑坡避開有困難，如有條件改移線路對整個(gè)工程有利時(shí)，應(yīng)爭取局部改線。

(2)由于地表水和地下水是促使滑坡產(chǎn)生和發(fā)展的主要因素，因此對于無法避開的滑坡，在查清了其災(zāi)害性質(zhì)和成因的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡早實(shí)施排水工程措施，以消除或減輕地表水和地下水對滑坡的危害。

(3)整治工程施工盡可能安排在旱季進(jìn)行，避免在滑坡前部橫截滑坡作長拉槽，導(dǎo)致滑坡惡化。施工前應(yīng)先做好臨時(shí)性排除地表水工程。對正在活動(dòng)中的滑坡，須同時(shí)做好觀測工作，以確保施工安全。

4 滑坡的防治措施建議

地質(zhì)災(zāi)害防治工作，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持預(yù)防為主、避讓與治理相結(jié)合全面規(guī)劃、突出重點(diǎn)的原則。

4.1 滑坡的避讓

(1)首先要認(rèn)真貫徹《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》(中華人民共和國國務(wù)院令第 394號(hào))。作好《地質(zhì)災(zāi)害危害性評(píng)估報(bào)告》，搞好滑坡災(zāi)害知識(shí)的普及宣傳工作，增強(qiáng)對滑坡災(zāi)害的科學(xué)知識(shí)，從而使我們在從事鐵路工程建設(shè)活動(dòng)中主動(dòng)地遵循自然規(guī)律，免遭大自然的報(bào)復(fù)。

(2)加強(qiáng)預(yù)先勘察，防患于未然。避免在斜坡下部修建線路、站場設(shè)施、建筑物及構(gòu)筑物、挖溝切坡等削弱“抗滑能力”的工程以及大量爆破等誘發(fā)滑坡的活動(dòng)。禁止的斜坡上修建設(shè)施、設(shè)堆積場等使斜坡“加載”的工程。在施工以前要首先對場地進(jìn)行勘察，弄清斜坡的穩(wěn)定情況。

若發(fā)現(xiàn)場地斜坡穩(wěn)定條件差，或者正好碰上老滑坡體，則最好避免在這種場地上施工。若無法避開，那么在施工前必須對該斜坡進(jìn)行徹底的加固治理，以免留下后患。

(3)結(jié)合工程區(qū)域的自然氣候條件，合理選擇施工方法和施工時(shí)間，以免連續(xù)降雨破壞斜坡的穩(wěn)定性。施工方法的正確與否，往往是減少或增大滑坡滑動(dòng)的重要因素，因此要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的最小程度地破壞斜坡穩(wěn)定性的施工方案。

(4)及時(shí)治理不穩(wěn)定斜坡。在施工期間或工程、建筑物運(yùn)營后，若發(fā)現(xiàn)場地斜坡有不穩(wěn)定跡象，要及時(shí)查明原因并進(jìn)行整治，控制其發(fā)展。

(5)要嚴(yán)禁無規(guī)劃、不合理地向斜坡引流、排泄地表水和生產(chǎn)、生活廢水，也要防止坡體上蓄水池、渠道等輸水、蓄水設(shè)施向坡體滲漏，并嚴(yán)禁在穩(wěn)定性差、裂隙發(fā)育的斜坡上進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。

(6)要配合國土資源管理和林業(yè)管理部門的監(jiān)察巡視工作，按自然規(guī)律辦事，嚴(yán)禁在山坡上不合理地開荒造田、亂砍濫伐、破壞山坡保護(hù)層的活動(dòng)。

4.2 滑坡的防治

4.2.1 避繞

對于大型而又復(fù)雜的滑坡或者有很多滑坡因素集中的地段，無論修建鐵路線路、建筑物或構(gòu)筑物應(yīng)盡量采用避繞或避開其危害的辦法，地形利于避繞的在滿足最小曲率半徑的條件下盡量避繞。

4.2.2 地表排水

地表排水的原則是滑體以外的地表水，以攔截或旁引為原則;滑體以內(nèi)的地表水，以防滲、盡快匯集和引出為原則，從而能使滑坡體達(dá)到干燥狀態(tài)，可大大地提高滑坡體的穩(wěn)定性，以起到控制滑坡發(fā)生的作用。

4.2.3 地下排水

地下水是斜坡不穩(wěn)定的主要原因之一。進(jìn)行地下排水工作之前，一定要做適量的水土地質(zhì)調(diào)研工作。如果滑坡體上有老水井，則應(yīng)直接抽干。

4.2.4 減重與壓腳

對于某些滑坡為了增加它的穩(wěn)定性，一方面使滑坡頭部土體減載，另一方面在滑坡腳部加填石料，起到壓腳作用。

4.2.5 抗滑擋墻

1)修筑擋土墻是用來增加邊坡的穩(wěn)定性或者加固存在著的滑坡。下列三種情況適宜采用擋土墻:

(1)設(shè)計(jì)低擋墻用來支擋粘土質(zhì)土體邊坡，以防止坡腳松散和免遭凍結(jié);

(2)設(shè)計(jì)低擋墻或其它支擋結(jié)構(gòu)，用來固定存在著的滑坡的腳部;

(3)大型擋墻，以特定的支撐方式承受全部土石壓力。

2)對于淺層滑坡，采用框架擋墻也是有效的;框架擋墻是用預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件安設(shè)成格子狀，里面用礫石或石塊充填，在特殊嚴(yán)重情況下，即使是整體結(jié)合的擋墻也不能應(yīng)付，而必須修建隧洞。

4.2.6 抗滑樁

用樁加固邊坡一般適用于淺層及中厚層滑坡的前緣或選擇在滑體的適當(dāng)位置。樁可作為一種預(yù)防措施，因其可明顯地增加潛在滑動(dòng)面上的摩阻力。除淺層滑坡外，如促使滑動(dòng)的力量太大是不能用樁排來防滑的。

4.2.7 改善滑動(dòng)帶土石性質(zhì)

改善滑動(dòng)帶土石的工程性質(zhì)一般采用焙燒法、電化學(xué)法、硅化法、爆破灌漿法等物理化學(xué)法對滑坡進(jìn)行整治。這些方法能大面積的改變土的工程性質(zhì)，但造價(jià)較高，技術(shù)也較復(fù)雜。由于滑坡成因復(fù)雜、影響因素多，因此常常需要上述幾種方法同時(shí)使用、綜合治理，方能達(dá)到目的。針對鐵路線路的具體情況，今后應(yīng)大力發(fā)展水平鉆孔排水技術(shù)，逐漸代替工程量大、施工困難的盲峒。

5 結(jié)語

滑坡是對鐵路線路威脅最大的地質(zhì)災(zāi)害，因此在鐵路工程進(jìn)行勘察期間，應(yīng)充分收集線路經(jīng)過區(qū)域的氣象資料，查明沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，對于線路經(jīng)過的大型、巨型滑坡，由于工程投資大，治理困難，施工中存在高安全風(fēng)險(xiǎn)等因素，線路應(yīng)以繞避為主;對于線路無法繞避必須進(jìn)行治理的滑坡，首先要確定其規(guī)模、類型、主要誘發(fā)因素，了解形成滑坡的地層巖性，掌握地表水和地下水發(fā)育特征及滑坡滑面位置，以投資低，技術(shù)方案可行，安全性可靠，易施工等為原則，采取合理的整治措施，并始終堅(jiān)持“研究與生產(chǎn)、工程與地質(zhì)”結(jié)合的正確途徑。

[1]張倬元.滑坡防治工程的現(xiàn)狀與發(fā)展展望[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).2000，11(2).

[2]車石軒.防治滑坡的工程措施[J].滑坡文集.中國鐵道出版社.第七集.1990.42 －48.

[3]鐵道第一勘測設(shè)計(jì)院編.鐵路工程地質(zhì)手冊.北京:中國鐵道出版社.1999.

[4]TBl0027－2001鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社.2001.

[5]王恭先.中國鐵路滑坡災(zāi)害及其防治研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào).1996，7(1).

[6]巖土工程勘察規(guī)范 GB50021－2001.北京:中國建筑工業(yè)出版社.2002，2.