成綿樂客運專線千佛山滑坡工程地質(zhì)勘察

白紅梅

(中鐵二院工程集團(tuán)有限公司，四川成都 610031)

1 工程概況［1］

成綿樂客運專線北起江油，經(jīng)綿陽、德陽、成都、眉山、樂山止于峨眉，全長316.418 km。設(shè)計為高速鐵路、無砟軌道，速度目標(biāo)值250 km/h。線路位于四川盆地內(nèi)，總體走向從盆地西北部向南西部延伸，地勢北高南低，經(jīng)過有丘陵區(qū)、淺丘臺地區(qū)及沖積平原區(qū)地貌。該段自千佛山隧道出口開始為路基深挖方通過，挖方高度約10 m，此后為牌坊梁1號大橋。滑坡主要發(fā)育于隧道出口頂部及出口段路基左側(cè)。

2 工程地質(zhì)特征

2.1 地形地貌

千佛山地區(qū)為剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，相對高差最大35 m，自然橫坡10°～40°，局部較陡。丘坡上覆土層厚2～6 m，局部基巖裸露，坡面多為旱地或居民區(qū)，線路左側(cè)山頂為綿陽圣水寺，為綿陽市重要旅游區(qū)及文物單位。該段路塹位于坡腳地帶，以深挖方通過，線路左側(cè)高，右側(cè)低(如圖1)。

2.2 地層巖性［2］

左側(cè)邊坡地表覆蓋層主要為坡殘積粉質(zhì)黏土，棕紅、紫紅色，硬塑狀，夾少許砂巖質(zhì)角礫，厚2～6 m。據(jù)取樣試驗、其陽離子交換量(CEC(NH4+))為238～271 mmol/kg，蒙脫石含量(M)為14.93%～17.04%，自由膨脹率(Fs)為35%～47%，屬于弱—中等膨脹土。

下伏基巖為白堊系下統(tǒng)劍閣組泥巖夾砂巖，泥巖呈紫紅、棕紅色，以黏土礦物為主，部分地段夾灰綠色條帶，中簿層狀，巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化剝落。勘察過程中在該段共取50組泥巖樣試驗，其中15組判定為膨脹巖，自由膨脹率(Fs)為5～38%，膨脹力為103～497 kPa，飽和吸水率(Wsa)為1.28%～33.98%。膨脹巖具遇水膨脹、失水收縮開裂、往復(fù)脹縮變形的性能。

2.3 水文地質(zhì)特征

地表水主要為季節(jié)性坡面溝水、水池水。邊坡中部為一平臺，分布有廠區(qū)以及生活區(qū)，生活及工廠用水沿坡面溝渠排泄，常年有水。

地下水主要為覆蓋土層中的孔隙水及基巖裂隙水，覆土以黏性土為主，水量一般;下伏基巖以泥巖為主，巖體較完整，基巖裂隙水含量甚微。旱季時地下水位埋深2～6 m，雨季時雨水在溝槽處匯集且平臺處排水不暢，地下水位埋深0.5～1 m。

圖1 千佛山滑坡平面示意

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

本段位于成都平原北東側(cè)丘陵區(qū)，地層呈大規(guī)模寬緩狀褶皺產(chǎn)出，傾角較緩，巖體較完整。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪及區(qū)域資料，該區(qū)無影響工程的地質(zhì)構(gòu)造。測得段內(nèi)巖層產(chǎn)狀為N20°E/3°NW，傾向線路右側(cè)，代表性節(jié)理產(chǎn)狀為 N20°E/90°、N45°W/90°。

3 勘察及施工過程

3.1 勘察經(jīng)過

勘察階段，對該處調(diào)繪時得知，隧道出口端DK33+150～+235段自1998年開始，雨季發(fā)生過多次滑動，呈階坎狀，滑向SW27°～37°(與線路斜交)。滑體前沿突出，中部分布4條垂直于滑坡主軸、延伸長5～8 m不等的拉裂縫，裂縫寬10～20 mm，間距0.5～5 m。鉆探揭示，滑體厚4～12 m，主軸長約100 m，寬約80 m，組成物質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土(弱膨脹土)與塊石土，滑床為泥巖夾砂巖，滑坡處于臨時穩(wěn)定狀態(tài)(如圖1中的1號滑坡)。該滑坡對隧道出口穩(wěn)定性影響極大，在隧道施工前先進(jìn)行了抗滑樁加固處理，確保了隧道出口安全。調(diào)繪時該區(qū)其余邊坡穩(wěn)定，均未見滑動痕跡。

3.2 施工過程

2009年底進(jìn)行隧道施工，由于隧道進(jìn)口下方為綿陽市主要交通干道，無開展工作面條件，只能從隧道出口開始施工，因此必須先完成出口端路塹工程，才能為隧道施工交通及出渣創(chuàng)造條件。隧道出口頂部1號滑坡先期進(jìn)行了抗滑樁加固，施工中一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)生變形。到2010年3月，降雨逐漸增多，出口左側(cè)邊坡出現(xiàn)滑動，平面上可分為兩個滑動體，即2、3號滑坡(如圖1)。

4 工程滑坡體勘察

4.1 工程滑坡分布情況

由于路塹長深拉槽開挖，形成兩處工程滑坡，沿線路方向分別為2、3號滑坡。

2號滑坡:位于線路DK33+280～+355段左側(cè)，長約75m，主軸長約80 m，平面上為扇形，前寬后窄，滑動方向基本垂直線路，厚4～10 m，滑坡體成分主要為弱膨脹土，夾少量卵石。

3號滑坡:位于線路DK33+355～+430段左側(cè)，長約75m，主軸長約40 m，平面上為寬緩扇形，滑動方向基本垂直線路，滑坡體厚度2～6 m，滑坡體成分主要為弱膨脹土，夾少量卵石。

4.2 配合施工階段地質(zhì)勘察

在得知兩處工程滑坡發(fā)生后，立即對該地區(qū)重新進(jìn)行地質(zhì)測繪。從平面上可以看出，該地區(qū)平面上線路左側(cè)高、右側(cè)低，線路左側(cè)約100 m處有一平臺，已被利用為廠區(qū)建設(shè)用地，整個區(qū)域(Ⅰ區(qū))為一明顯的“圈椅”狀地形。在隧道及路塹施工過程中，隧道出口段邊坡底部常有地下水滲出，導(dǎo)致該段路基基床泥濘，施工車輛行駛困難，加上此前已經(jīng)查明了隧道出口頂部為一滑坡，整個區(qū)域為一古滑坡的可能性較大，如此對鐵路工程影響極大［3］。

確定滑坡的主要手段是通過地質(zhì)鉆探進(jìn)行驗證。結(jié)合以往鉆孔分布情況，本次在該區(qū)共布置鉆孔3個，分別沿假設(shè)的主軸布置，目的是查清“圈椅”狀范圍的地層結(jié)構(gòu)，判定其穩(wěn)定性。鉆探結(jié)果表明，表層覆蓋2～6 m厚硬塑狀粉質(zhì)黏土，其下為泥巖夾砂巖，巖體完整，土層及泥巖全風(fēng)化帶中均采用雙層單動巖芯管無水鉆進(jìn)，一直未揭示有軟弱夾層，整個“圈椅”狀區(qū)域(Ⅰ區(qū))整體穩(wěn)定性較好，排除該區(qū)域為一古滑坡的可能(見圖2)，后續(xù)的勘察工作重點放在對已經(jīng)滑動的2、3號滑坡上面。相比之下，路塹施工導(dǎo)致的兩工程滑坡對鐵路工程的影響較小，易于查清。

圖2 3號滑坡主軸斷面

4.3 滑動機理分析

通過現(xiàn)場調(diào)繪，地質(zhì)鉆探，結(jié)合取樣試驗結(jié)果，綜合分析改段路塹邊坡失穩(wěn)的主要誘因有以下幾個方面:

①未嚴(yán)格按照施工圖要求從上至下分段、分級開挖且分級防護(hù)。

②未按設(shè)計要求先施做錨固樁后開挖樁前土體，造成樁前土體形成臨空面。

③施工時春雨密集，現(xiàn)場雖局部施做天溝，但未形成完善的排水措施，地表水未能及時排出。同時，坡頂平臺廠區(qū)生產(chǎn)、生活用水沿坡面溝渠排泄，表水下滲增加了水壓力及土體容重。

④覆蓋層為弱—中等膨脹土，具遇水急劇膨脹、失水嚴(yán)重干縮、力學(xué)性質(zhì)降低等特性。在旱季隨著水分的散失，土體嚴(yán)重干縮龜裂，其裂縫寬可達(dá)1～2 cm，深度可達(dá)30～50 cm，雨水可通過裂縫直接灌入土體深處，使膨脹土深度濕軟，喪失黏結(jié)力。由于膨脹土有極強的親水性，灌入深層的雨水不易排溢，久而久之，深層土體軟化貫通成滑動面，從而使邊坡失穩(wěn)［4］。

5 結(jié)論

(1)前期地質(zhì)調(diào)繪過程中要重視當(dāng)?shù)鼐用裨冊L工作。特別是靠近城市地區(qū)，基礎(chǔ)建設(shè)對原始地貌改動較大，各種古滑坡痕跡容易遭到破壞，一旦遺漏將對工程安全造成極大的安全隱患，也會使得后續(xù)的配合施工地質(zhì)工作異常被動。

(2)路塹施工工序控制。嚴(yán)格按照“先作臨時截排水、后分級分段開挖緊跟防護(hù)”。施工過程按照“先內(nèi)后外、先上后下”和“先應(yīng)急工程、后永久工程”的順序。

(3)坡面開裂引起雨水下滲，不僅增加土體容重，而且還會使土體孔隙水壓力增強、強度降低，誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。

(4)對滑坡面出現(xiàn)的裂縫特別是滑坡周界裂縫必須及時填土并進(jìn)行夯實，避免地表水繼續(xù)滲入，造成新的破壞。此外，滑坡周圍的自然邊坡坡面應(yīng)整平夯實，減少坑洼及裂縫，防止積水下滲。

(5)工程滑坡形成后要及時進(jìn)行處理。隨著表水下滲及時間的推移，滑動范圍將進(jìn)一步擴大，形成牽引式滑坡，滑動體將變成泥濘狀，給抗滑樁施工帶來極大的安全隱患。

［1］中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司．成綿樂客運專線初步設(shè)計:地質(zhì)第四篇［R］．成都:中鐵二院，2008

［2］鐵道部第一勘測設(shè)計院．鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2001

［3］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，2002

［4］隆衛(wèi)，等．關(guān)于成都膨脹土地區(qū)邊坡穩(wěn)定性探討［J］．西部探礦工程，2006(10)