渝懷鐵路某滑坡群分析防治措施及監(jiān)測在工程中的應(yīng)用＊

施艷秋，金 蘭

（1.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132200；2.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

早在20世紀(jì)50年代，滑坡問題就成為了我國鐵路部門建設(shè)及運(yùn)營的重大隱患[1]，該問題至今仍然未能徹底解決，仍是威脅我國鐵路安全的一大難題，但是近年來滑坡治理和監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)有了長足進(jìn)步[2]，在工程實際中也積累了一定的治理經(jīng)驗，隨著深部位移監(jiān)測技術(shù)在滑坡治理中廣泛應(yīng)用，為滑坡勘察階段查明滑面深度和滑體厚度[3]提供了數(shù)據(jù)支撐，為滑坡穩(wěn)定性評價及動態(tài)設(shè)計提供了依據(jù)[4-7]，文獻(xiàn)[8-10]分別結(jié)合滑坡的深部位移監(jiān)測工程實例，介紹了深部位移監(jiān)測技術(shù)工作原理及工程實際運(yùn)用，跟蹤監(jiān)測坡體的變形規(guī)律，監(jiān)測成果為分析滑坡的發(fā)生機(jī)理提供參考，為前期治理方案及施工安全預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐，為工后滑坡的安全評估提供理論依據(jù)。

對渝懷鐵路上行線K100+000～+500段滑坡群勘察治理及監(jiān)測情況進(jìn)行介紹，對深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，滑坡病害分布平面圖如圖1所示。根據(jù)采集數(shù)據(jù)評價滑坡一期治理工程工后穩(wěn)定性，論證二期治理工程實施必要性，并在監(jiān)測工作實際操作過程中總結(jié)得出有益參考。

1 滑坡群工點概況

渝懷鐵路K100+000～+500段滑坡群位于重慶市涪陵區(qū)藺市鎮(zhèn)大橋村境內(nèi)，地處長江南岸山坡中下部，距離重慶市區(qū)約80km，涪陵城區(qū)約30km，該段鐵路為雙線鐵路，線路以路基的形式自北西向南東從斜坡陡緩交界部位穿過，斜坡坡向北東，其一線鐵路（即左線、下行線）位于線路北側(cè)，主要為填方路基，填方高度4～16m不等，邊坡坡率1:1.5；二線鐵路（即右線、上行線）位于線路南側(cè)（即山側(cè)），主要采用換填基礎(chǔ)與挖方相結(jié)合的方式通過，開挖邊坡主要采用錨桿框架植草、人字形骨架植草、重力式擋墻及或護(hù)腳墻結(jié)合截排水措施進(jìn)行防護(hù)。

圖1 滑坡病害分布平面圖

2016年6月巡檢發(fā)現(xiàn)K100+000～+130段錨桿框架梁斷裂，線路右側(cè)邊溝混凝土側(cè)壁擠裂，K100+330～+450段線路右側(cè)邊溝側(cè)壁局部下沉開裂，+350處涵洞帽檐石開裂，同時線路有下沉、外移跡象，現(xiàn)場變形情況如圖2所示。地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn)該段線路存在多處滑坡及路基沉降病害，滑坡病害整體分布見圖1，根據(jù)滑坡發(fā)育變形及對線路影響情況，將1#、2#滑坡列為一期治理工程，3#、4#滑坡列為二期治理工程，2016年11月份勘探任務(wù)進(jìn)行時同時展開深孔位移監(jiān)測工作，并已經(jīng)取得兩個完整水文年監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測期間一期工程詳勘、設(shè)計及施工已經(jīng)完成。

圖2 病害區(qū)結(jié)構(gòu)物變形情況

1.1 工程地質(zhì)及水文條件

滑坡群對應(yīng)該段鐵路位于長江南岸，線路中線距離長江南岸水位線150m左右，受三峽水庫蓄水影響，南岸岸坡多處產(chǎn)生滑移變形。區(qū)域表層被第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4dl+el）、崩坡積層（Q4dl+col）及人工填土（Q4ml）覆蓋，下伏侏羅系上統(tǒng)遂寧組（J3s）泥巖夾粉砂巖。

該區(qū)域?qū)匍L江水系，滑坡群前緣江水流向東南，向前流過藺市由東南折向東北，河谷下切于侏羅系中統(tǒng)砂頁巖內(nèi)，兩岸地形起伏不大，形成對稱寬谷，主要受大氣降雨補(bǔ)給，徑流因季風(fēng)降水而比較豐富，多夏洪秋汛，暴漲暴落，水位變幅大。坡面沖溝發(fā)育，規(guī)模大小不一，多為季節(jié)性沖溝，鐵路線路下設(shè)4條涵洞進(jìn)行疏導(dǎo)。在斜坡中部（線路里程K100+245）及大里程邊界附近 （線路里程K100+600）分布兩條深切沖溝，向下延伸至長江，向上延伸至山坡上部，雨季期間沖溝及涵洞內(nèi)均有流水。線路兩側(cè)斜坡陡緩交接處可見多處滲水點，線路右側(cè)邊溝多處積水。

1.2 滑坡群特征及變形原因分析

1#、2#滑坡主滑方向 NE47°，與線路垂直，前緣剪出口位于線路右側(cè)邊溝附近，滑坡后緣形成較為貫通的拉張下錯裂縫帶，滑坡后緣傾角約60°，主滑段傾角23°，前緣傾角5°左右，鉆探揭示滑體厚度5.2～6.5m，滑體體積約為 1.5×104m3，均為小規(guī)模的堆積層滑坡，滑面位于巖土交界面附近。3#、4#滑坡以中部沖溝為界，后緣傾角60°，主滑段傾角8°，滑體厚 10～14.3m，體積約為 40×104m3，屬中型滑坡，線路緩坡平臺堆積層較厚，且普遍含水量較高，該段對應(yīng)線路有外移跡象，但坡體未發(fā)現(xiàn)整體變形跡象。

結(jié)合踏勘及地質(zhì)鉆探情況綜合分析滑坡滑動變形主要因素有：（1）不良的地質(zhì)條件是滑坡發(fā)育的基礎(chǔ)，滑坡位于陡坡下部，堆積層下伏基巖為泥巖夾砂巖，泥巖相對隔水，且抗風(fēng)化能力弱，泥巖強(qiáng)風(fēng)化層及其上堆積層含水量高，極大地降低了巖土的物理力學(xué)指標(biāo)，為滑坡的滑動提供了必備的物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）勘察區(qū)降雨較為集中，且多持續(xù)降雨，長時間的大氣降雨，雨水經(jīng)地表下滲，在完整基巖頂面富集，降低了土體力學(xué)指標(biāo)，為滑坡的滑動創(chuàng)造了不可或缺的條件。（3）人類工程活動是坡體產(chǎn)生滑動變形的直接因素，邊坡開挖破壞了坡體原有應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致坡腳應(yīng)力集中，而邊坡原有的支擋工程偏弱，促使坡體向臨空方向的蠕動變形。

1.3 滑坡治理工程措施

根據(jù)滑坡的地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)、變形特征綜合考慮，將后緣及坡腳變形明顯的1#、2#滑坡列為一期工程治理對象，根據(jù)測繪地勘斷面及土工試驗參數(shù)，采取條分法計算推力，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置抗滑支擋措施，地下排水措施借鑒凱里工務(wù)段使用并反饋良好的虹吸排水管。

一期治理工程措施：在1#滑坡對應(yīng)線路里程，距離上行線中心16m位置處設(shè)置一排A型普通抗滑樁，共 24根，樁長 11m，截面 1.6m×2.0m，樁中-中間距6m。在2#滑坡對應(yīng)線路里程，距離上行線中心16m位置處設(shè)置一排B型普通抗滑樁，共10根，樁長16m，截面1.6m×2.0m，樁中-中間距6m。設(shè)置試樁：在K100+340～+440距離下行線中心7.5m位置處設(shè)置兩根試樁，試樁挖深28m，截面2.2m×3.4m。上行線對應(yīng)線路里程K100+350～+420段右側(cè)，在2#坡坡腳設(shè)置虹吸排水孔，孔深25m，仰角5度，間距6m，共10孔。上行線對應(yīng)線路里程K100+300～+450段，在填方體坡腳設(shè)置虹吸排水孔，孔深20m，仰角5度，間距3m，共47孔。虹吸排水孔沿線路方向布置，間距3m。上行線對應(yīng)線路里程K100+300～+450段范圍內(nèi)右側(cè)邊溝下方設(shè)置截水盲溝，與右側(cè)邊溝構(gòu)成排水子母溝，盲溝長度150m，溝深1.5m，寬度0.8m。在2#滑坡周界外新建截排水溝156m。治理工程措施主要以支擋為主，增加截排水措施。

2 深部位移監(jiān)測

2.1 監(jiān)測儀器與基本原理

測斜儀器在滑坡工程實踐中應(yīng)用較多，測斜系統(tǒng)主要由活動式測斜探頭；數(shù)字式接收儀；高強(qiáng)度傳輸電纜；專用測斜管四部分組成；基本工作原理是依據(jù)探頭軸線位置與鉛垂線夾角的變化值，通過一定的數(shù)理換算關(guān)系求得巖土體某深度處的側(cè)向位移，產(chǎn)生位移較明顯的地方即確定為滑動變形的位置(滑動帶或面)。通常測斜管被預(yù)先埋設(shè)于滑坡體(變形體)中，埋設(shè)深度依據(jù)需要而定，管底一般要求嵌入相對穩(wěn)定地層中3～5m，以便確定參照點。為保證測量數(shù)據(jù)的真實可靠，外壁周圍用回填物(中粗砂或依據(jù)特殊要求用水泥砂漿)充填密實，通常沿滑坡變形的主軸方向布設(shè)足夠反映其變形規(guī)律的觀測孔數(shù)個，孔深通常要求必須穿過基巖面或伸入相對穩(wěn)定地層中，測試孔垂直度要求不大2°,終孔孔徑應(yīng)滿足測斜管投放的要求，對每個測孔進(jìn)行長期的定期觀測，可較全面地掌握滑坡的變形特征。

2.2 監(jiān)測點布置

選擇2條滑坡主軸斷面進(jìn)行了深孔位移監(jiān)測，共設(shè)監(jiān)測孔 7 個見圖 1 （ZK1-1、ZK1-2、ZK1-3，ZK4-1、ZK4-2、ZK4-3、ZK4-4），原地質(zhì)鉆孔作為后期深部位移監(jiān)測孔。

3 監(jiān)測結(jié)果分析

勘察期、施工期累計監(jiān)測14次，依據(jù)各監(jiān)測孔安裝情況分別于2016年11月15日、19日分批取得各監(jiān)測孔深孔位移初值，截至2017年6月15日共完成15～17次深孔數(shù)據(jù)采集。由于監(jiān)測儀器2017年7月～8月采集的數(shù)據(jù)存在異常，現(xiàn)場多次測量并排除其他干擾因素，綜合分析后為進(jìn)一步查清位移趨勢，2017年9月購置新的監(jiān)測設(shè)備，2017年10使用新的儀器開始監(jiān)測，新舊儀器采集數(shù)據(jù)合并即為兩個完整水文年位移變化,位移監(jiān)測結(jié)果如圖3～5所示。

圖3 ZK1-3、4-3深孔位移監(jiān)測曲線（左為老儀器+右為新儀器）

ZK1-3監(jiān)測孔位于1#滑坡中部,通過對2016年11月15日～2017年8月9日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移最大達(dá)到17mm，5月22日監(jiān)測數(shù)據(jù)時間-位移曲線表明5m附近存在明顯突變，后續(xù)監(jiān)測變形加劇，至2017年8月，滑坡趨于穩(wěn)定（已施工抗滑樁），與地勘鉆探確定的滑面基本相符，表明該滑坡5月份6月份發(fā)生了滑動變形。后續(xù)新儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)一步確認(rèn)在抗滑樁施工完成后滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到了治理效果。監(jiān)測孔內(nèi)地下水位4.0～8.5m，前期穩(wěn)定在4.0m附近，后期隨著抗滑樁及排水措施的實施，水位持續(xù)下降，自8.5m下降至14.5m，水位下降明顯排水效果良好，達(dá)到了治理效果。

ZK4-3監(jiān)測孔位于2#滑坡中部,通過對2016年11月15日～2017年6月23日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移達(dá)到10mm，監(jiān)測孔深度范圍內(nèi)時間-位移曲線在6.0m附近存在異常突變，變形部位與地勘鉆探基本相符，之后兩個月由于抗滑樁施工，數(shù)據(jù)采集中斷。在2017年10月16日～2019年1月18日使用新儀器采集數(shù)據(jù)生成的位移曲線同樣在6.0m附近存在突變，15個月時間孔口位移達(dá)到37.59mm，坡體在抗滑樁施工前存在滑動變形，抗滑樁施工完成后樁后土體產(chǎn)生擠壓變形，表明治理工程實施后該滑坡變形逐漸趨于收斂。

ZK4-4位于2#滑坡后部牽引區(qū)外圍,通過對2016年11月15日～2017年8月9日及2017年10月16日～2017年12月18日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，孔口累計位移未超過5mm，監(jiān)測孔深度范圍內(nèi)時間-位移曲線未發(fā)現(xiàn)異常突變。

圖4 ZK1-1、1-2深孔位移監(jiān)測曲線（左為老儀器+右為新儀器）

ZK1-1監(jiān)測孔位于3#滑坡前部,通過對2016年11月19日～2017年7月20日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移在8mm以內(nèi)，監(jiān)測深度范圍內(nèi)時間-位移曲線未見明顯突變，但2017年10月16日～2019年1月18日的時間-位移曲線存在明顯突變 （12m附近），15個月時間孔口位移達(dá)到51.79mm。ZK1-2監(jiān)測孔位于3#滑坡中部,通過對2016年11月19日～2017年8月9日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移達(dá)到13mm，最近3次時間-位移曲線在15～17m附近存在異常，但趨勢不明顯，2017年10月16日～2019年1月18日使用新儀器采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)生成的時間-位移曲線存在明顯突變（10月16日數(shù)據(jù)異常），15個月時間孔口位移達(dá)到42.97mm，驗證該滑坡在14m深度附近存在突變，與ZK1-1的監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，表明3#滑坡存在蠕滑變形，結(jié)合地質(zhì)鉆探資料分析，變形深度位于巖土交界面附近。

圖5 ZK4-1、ZK4-2深孔位移監(jiān)測曲線（左為老儀器+右為新儀器）

ZK4-1監(jiān)測孔位于4-4斷面，在4#滑坡前部,通過對2016年11月15日～2017年8月9日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移最大16mm，監(jiān)測孔深度范圍內(nèi)時間-位移曲線在14m附近存在異常突變，變形趨勢明顯，隨后在2017年10月16日～2019年1月18日使用新儀器采集的數(shù)據(jù)生成的合位移曲線同樣在14m附近存在異常突變，15個月時間孔口位移達(dá)到65.79mm。ZK4-2監(jiān)測孔位于4-4斷面，在4#滑坡中后部,通過對2016年11月15日～2017年8月9日監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，孔口累計位移最大14.6mm，監(jiān)測孔深度范圍內(nèi)時間-位移曲線在20m附近存在異常突變，隨后在2017年10月16日～2019年1月18日使用新儀器采集數(shù)據(jù)生成的位移曲線同樣在20m附近存在突變，15個月時間孔口位移達(dá)到61.12mm，表明4#滑坡正在蠕滑變形，結(jié)合地質(zhì)鉆探資料分析，變形深度位于巖土交界面附近。

4 結(jié)語

1)渝懷鐵路K100+000～+500段滑坡群屬于堆積層滑坡，1#、2#滑坡治理工程采用抗滑樁為主，虹吸截排水為輔的治理措施有效控制滑坡變形，治理效果明顯。

2)深孔位移監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于滑坡群治理，監(jiān)測表明1#、2#滑坡在抗滑樁、排水措施施工后，基本趨于穩(wěn)定。3#、4#深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)反映滑坡出現(xiàn)明顯的蠕滑變形，滑動面位于基巖頂面附近，監(jiān)測顯示滑體厚度達(dá)20m，4#滑坡蠕滑變形較3#滑坡明顯，應(yīng)對3#、4#滑坡繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，且有必要實施二期治理工程，建議治理工程以支擋措施為主。

3）在讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)后要根據(jù)現(xiàn)場實際情況分析引起數(shù)據(jù)變化的原因，分析排除干擾因素，設(shè)備出現(xiàn)異常及時更新。深部位移監(jiān)測實際操作過程中布設(shè)監(jiān)測孔時要適當(dāng)增加重點部位及大變形等位置處的監(jiān)測孔密度，注意保護(hù)原有鉆探孔，勘察結(jié)束隨后利用鉆探孔進(jìn)行深部位移監(jiān)測，節(jié)約監(jiān)測孔鉆探時間和監(jiān)測成本。