某鐵路路塹邊坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及成因分析

樊俊鋒

基于江西省已運營鐵路某路塹段高邊坡因長年受降雨影響，導(dǎo)致路塹段高邊坡發(fā)生大面積蠕滑變形、鐵路線路路基發(fā)生上拱現(xiàn)象、邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)及山體發(fā)生較大位移變形。考慮到該段邊坡如不進(jìn)行及時有效的災(zāi)害治理，可能造成不可預(yù)計的嚴(yán)重后果。通過實地踏勘調(diào)查及收集該路基邊坡形成及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展全過程，詳細(xì)介紹分析該路塹邊坡的成因、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為進(jìn)一步按設(shè)計要求及時完成施工提供有利佐證。本文通過對該段路塹邊坡存在的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查分析研究，為地質(zhì)災(zāi)害防治提供及時有效的意見及建議，同時為促進(jìn)地方政府高度重視、加強對地質(zhì)災(zāi)害管理工作、做到及時有效處理及類似地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及防治提供參考依據(jù)。

地質(zhì)災(zāi)害的成因主要是在自然條件下因不可抗力因素（降雨、融雪、地震等）或人為因素（工程開挖、堆載、爆破、棄土等）的作用下形成，對人民的生命安全、財產(chǎn)損失及環(huán)境破壞構(gòu)成較大危害，普遍存在的地質(zhì)災(zāi)害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)作用危害。近年來，國家及各級人民政府對地質(zhì)災(zāi)害防治與治理都予以高度重視，在地災(zāi)治理與管理方面的分析研究也逐漸受到重視，國家及各級政府相關(guān)部門也修訂和發(fā)行了各類地質(zhì)災(zāi)害執(zhí)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并對項目及課題具體實施全過程制定了相應(yīng)的監(jiān)管及扶持辦法，同時為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與危險性評價研究提供了可靠保障。目前，地災(zāi)治理工程施工及管理過程中一些特殊環(huán)節(jié)往往容易被管理人員輕視，對于存在安全隱患的地質(zhì)災(zāi)害點應(yīng)盡快進(jìn)行有效治理。本文結(jié)合工程實例對地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及成因進(jìn)行分析和研究，為地質(zhì)災(zāi)害治理提供合理有效、具有建設(shè)性的意見及建議，有利于提高地質(zhì)災(zāi)害治防治及工程施工管理的效果。

一、工程概況

吉衡鐵路K66+550～K67+600是原井岡山鐵路的一段，于2007年4月建成通車，該段路基處于山區(qū)深路塹、炭質(zhì)頁巖復(fù)雜地質(zhì)地段。受長年降水影響，炭質(zhì)頁巖遇水軟化膨脹，巖土體強度逐年降低，導(dǎo)致該鐵路段路基邊坡穩(wěn)定性不斷降低。特別是2019年進(jìn)入主汛期后，路基邊坡發(fā)生大面積蠕滑變形，引起路塹邊坡多處開裂下挫，抗滑樁傾斜、擋墻斷裂外擠，鐵路線路上拱（周邊環(huán)境變形詳見下圖1、2）。

圖1 路塹邊坡山體開裂

圖2 砼擋墻開裂

鑒于吉衡鐵路K66+550～K67+600段路基邊坡變形大，嚴(yán)重影響鐵路安全，為進(jìn)一步掌握災(zāi)害的發(fā)展情況，現(xiàn)狀調(diào)查范圍大致以K66+637～K67+124、K67+377～K67+557二段已開挖邊坡高度2～3倍及影響鐵路路基安全穩(wěn)定性的不良因素進(jìn)行調(diào)查分析。其場地現(xiàn)狀圖詳見圖3、4。

圖3 K66段現(xiàn)狀圖

圖4 K67段現(xiàn)狀圖

通過資料收集及野外實地現(xiàn)狀調(diào)查。調(diào)查主要對吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段影響鐵路路基安全穩(wěn)定性的不良因素范圍進(jìn)行調(diào)查，收集本項目地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展歷程、設(shè)計、監(jiān)測等有關(guān)資料。為真實反映吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段路基邊坡地質(zhì)災(zāi)害情況，應(yīng)對存在地質(zhì)災(zāi)害原因進(jìn)行調(diào)查分析。

二、場地環(huán)境地質(zhì)條件

1.氣象水文

場地屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)。氣候溫和，雨量充沛，日照充足，四季分明，春夏之交多梅雨，秋冬季節(jié)降雨較少，春秋季短，冬夏季長，結(jié)冰期短，無霜期長。低溫在一月份，高溫在七月份，多年平均氣溫為17.12℃。多年平均降雨量為1553mm，最小年降雨量為799.4～956.1mm，最大年降雨量為1970.2～2349.1mm，最大日降雨量為271.6mm。4～6月為汛期，約占全年降雨量的45%，易造成洪澇災(zāi)害。

2.地形地貌

調(diào)查場地屬低山丘陵地貌，地形蜿蜒起伏，地形坡度25°～30°，植被茂密，原始山地基本穩(wěn)定。本項目區(qū)巖層為寒武系頁巖，地質(zhì)條件尚好，但區(qū)域構(gòu)造發(fā)育、巖體破碎、深路塹邊坡不穩(wěn)定，易產(chǎn)生坍塌、滑坡。

3.工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

(1)場地工程地質(zhì)條件

場地地層由上到下依次為人工填土、粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、粉砂巖。

(2)場地水文地質(zhì)條件

場地地表水較豐富，吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段右側(cè)形成二段高邊坡之間存在大面積的水塘，水塘距鐵路路基及路基邊坡約30～40m，場地受大氣降水影響較大。

三、地災(zāi)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

1.地災(zāi)發(fā)展歷程

因鐵路建設(shè)需要，吉衡鐵路K66+550～K67+600建設(shè)段對原始山體進(jìn)行開挖修建，目前線路兩側(cè)已形成高約10～45m的路塹高陡山體邊坡。由于山體開挖后，形成深路塹邊坡，坡體易產(chǎn)生裂縫，加上場區(qū)降雨量充沛，雨水經(jīng)裂縫長期滲入，考慮到全風(fēng)化頁巖遇水易軟化特性及強風(fēng)化頁巖破碎、裂隙發(fā)育，導(dǎo)致坡體土壓力逐年增大，坡體長期處于蠕滑的狀態(tài)。

吉衡鐵路自 2007年開通運營以來，右側(cè)路塹邊坡連續(xù)發(fā)生多處開裂下挫，部分抗滑樁傾斜、擋墻斷裂外擠，側(cè)溝嚴(yán)重變形，造成路基上拱，線路左右股高低不均衡，其中K66+700～K66+800段年平均上拱量達(dá)80mm。特別是2019年進(jìn)入主汛期后，該段路基邊坡發(fā)生位移呈明顯增大趨勢。

經(jīng)鐵路部門工務(wù)段動態(tài)檢查發(fā)現(xiàn)，該路段出現(xiàn)垂加Ⅱ級報警，軌檢車檢查也出現(xiàn)長波不平順的情況，存在嚴(yán)重的行車安全隱患。

2.地災(zāi)現(xiàn)狀

鐵路部門于2019年初啟動吉衡鐵路K66+550～K67+600段路基邊坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險工作，施工進(jìn)度一直緩慢。根據(jù)路基邊坡變形監(jiān)測報告，近年來，K66路基右側(cè)塹坡滑移變形趨勢明顯，各主要監(jiān)測點向線路方向的累計變形量普遍超過90mm，最大為230mm，其監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨于收斂，但現(xiàn)場施工未完全按設(shè)計圖紙施工完成，仍存在安全隱患。

目前施工方按設(shè)計圖（設(shè)計剖面圖詳見下圖5）紙完成土方卸載情況如下：K66+637～K67+124段基本完成按邊坡設(shè)計的二、三、四級坡土方卸載；K67+377～K67+557段基本完成按邊坡設(shè)計的二、三級坡土方卸載。

圖5 設(shè)計剖面示意圖

四、地災(zāi)成因及發(fā)展趨勢分析

1.地災(zāi)成因分析

根據(jù)吉衡鐵路K66+550～K67+600段線路設(shè)計標(biāo)高，該段鐵路路基對原始山體進(jìn)行開挖施工形成路塹邊坡，其大里程方向右側(cè)形成二段高邊坡（K66+637～K67+124段邊坡最高達(dá)40m、K67+377～K67+557段最高達(dá)45m）。經(jīng)調(diào)查研究分析發(fā)現(xiàn)，其地質(zhì)災(zāi)害存在主要原因如下：

(1)本場區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，其巖體存在軟弱夾層，全風(fēng)化巖夾層存在于強風(fēng)化巖層中，其分布范圍及厚度情況對邊坡的穩(wěn)定性影響較大。

(2)場地內(nèi)巖體破碎，開挖后有揭露巖層，巖層的傾向傾角、軟弱結(jié)構(gòu)面及巖層的風(fēng)化破碎程度等因素與邊坡安全性有著重要聯(lián)系。

(3)本場區(qū)氣候條件復(fù)雜，暴雨一年四季均可能發(fā)生，雨量充沛?？紤]到山體開挖后，形成的路塹邊坡發(fā)生位移，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，山體裂縫周邊處可能存在積水現(xiàn)象，積水通過裂縫下滲至巖土體。

(4)因場區(qū)常年出現(xiàn)暴雨現(xiàn)象，特別是6月份為較大暴雨集中月份，受暴雨影響，現(xiàn)場坡體排水易堵塞，導(dǎo)致墻頂漫水及伸縮縫泄水現(xiàn)象，其背后山坡巖土體長期飽和狀態(tài)當(dāng)中，巖、土質(zhì)強度不斷降低，致使巖土體土壓力逐漸增大。

(5)開挖后坡面大面積揭露全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖層，全風(fēng)化炭質(zhì)頁巖層長期暴露且因遇水易軟化膨脹，物理力學(xué)性質(zhì)降低，存在邊坡開挖出現(xiàn)裂縫，雨水長期浸泡滲入裂隙發(fā)育的強風(fēng)化巖層中，慢慢造成巖土體發(fā)生蠕變的可能。

(6)鐵路路基大部分地段處于全風(fēng)化頁巖層之上，全風(fēng)化頁巖遇水易膨脹軟化，加上邊坡發(fā)生水平位移，抗滑樁傾斜嚴(yán)重，導(dǎo)致鐵路路基隆起嚴(yán)重。

(7)場地周邊地表水豐富，二段高邊坡之間存在大面積的水塘，在水塘高水位時期，基本可持平鐵路路基標(biāo)高，不排除水塘水長期滲入，導(dǎo)致鐵路路基地基土長期反復(fù)處于飽和狀態(tài)的可能。

分析結(jié)果表明,吉衡鐵路K66+550～K67+600段線路地質(zhì)災(zāi)害受環(huán)境氣候、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件影響較大，地災(zāi)防治設(shè)計施工過程中應(yīng)充分考慮該段地災(zāi)點存在的不利因素導(dǎo)致的山體側(cè)向土壓力增大，并采用信息化施工消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。

2.地災(zāi)發(fā)展趨勢

根據(jù)搶險應(yīng)急施工情況及監(jiān)測點變形監(jiān)測顯示，監(jiān)測點位移緩慢趨于收斂（具有代表性監(jiān)測點數(shù)據(jù)詳見圖6），說明通過及時的削坡卸載應(yīng)急處理對控制邊坡的安全性起到了顯著成效，但搶險應(yīng)急施工仍未按設(shè)計圖紙施工，考慮到邊坡長期暴露，每年4～6月處雨季，屬降雨量高峰時期，且后期仍可能出現(xiàn)巖土體抗剪強度進(jìn)一步降低導(dǎo)致位移增大的可能。

圖6 CX4觀測點深層土體水平位移發(fā)展曲線圖

五、結(jié)語

本文通過對吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及成因分析的基礎(chǔ)上，研究了該段路塹邊坡的成因、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。得出如下結(jié)論：

（1）通過調(diào)查收集吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質(zhì)災(zāi)害點區(qū)域地形地貌、氣象水文、地層巖性和施工監(jiān)測等基礎(chǔ)性資料，詳細(xì)地研究了路塹邊坡地質(zhì)災(zāi)害形成過程及成因分析，可為類似地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及防治提供參考依據(jù)。

（2）通過研究分析，路塹邊坡設(shè)計施工過程中應(yīng)充分考慮區(qū)域水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件等存在的不利因素，并采用信息化施工、監(jiān)測、設(shè)計，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。

（3）吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質(zhì)災(zāi)害點長期處于蠕滑變形狀態(tài)中，研究表明地質(zhì)災(zāi)害管理工作仍存在重視度不高的問題，社會各界應(yīng)加強地災(zāi)防治管理、宣傳力度，保障人民生命財產(chǎn)安全。