蘭渝線太公車站滑坡病害原因分析及綜合整治

任華鋒

(中鐵二院工程集團有限公司，四川成都 610031)

1 工程地質概況

1.1 地形地貌

蘭渝線太公車站位于四川盆地北東部構造侵蝕低山區，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。本次出現工程滑坡的里程范圍為DK622+567.25～DK623+000.75段右側路塹邊坡，位于山坡臺地上，原地面自然邊坡較陡。

1.2 地質構造

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，巖體節理較發育—發育，主要為N65°W～10°E /80°～90°N，節理一般多張開；以及N10°～90°E/90°，節理一般多密閉。

1.3 地層巖性

右側邊坡上覆粉質黏土(<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>)，節理裂隙發育，強風化層厚2～5 m，巖層傾角5～14°，走向為N5°W～N70°W；地表水、地下水不發育。

<5-2>粉質黏土：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，質軟，局部為粉砂質，微層理發育，中厚層狀，常呈薄片狀剝落；砂巖淺灰色、磚紅色，質稍硬，中細粒結構，主要物質成份為長石、石英；淺灰色砂巖以鈣質膠結，磚紅色砂巖以泥質膠結，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。強風化帶厚2～5 m。強弱風化帶均屬Ⅳ級軟石。

1.4 地震

根據文獻[7]，本段地震動峰值加速度0.05g，地震動反應譜特征周期為0.40 s。

1.5 水文地質條件

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，由于區內土層厚度薄，降水多沿坡面匯集于沖溝排泄，補給水量有限。基巖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，多出現在淺層風化裂隙中；砂巖構造裂隙較發育，地下水相對較豐富，主要接受地表水及壤中水下滲補給。

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。

2 滑坡的變形特征

該段路塹右側邊坡自2010年1月11日從下開挖， 1月13日，當塹頂挖至土石界面時，DK622+800～+910段路塹右側地表出現多條牽引式拉張裂縫，裂縫距塹頂最遠約34 m，裂縫寬約0.2～7 cm，深約60～70 cm，其后采用細粉質黏土封閉所有地表裂縫并回填夯實，再行施工。后經2月25日～3月5日期間小雨后，該段右側邊坡土石界面剪出，DK622+800～+910封閉裂縫又重新拉開，且在DK622+570～+800、DK622+910～+970兩段右側邊坡斷續出現新的拉張裂縫。3月16日現場調查發現裂縫寬度已達15 cm，并且局部出現小錯臺，在開挖路塹邊坡土石界面處土體已發生蠕動位移剪出現象。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剪出，前緣累計剪出長度約30 cm。據觀測，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80 cm、深約75～200 cm，最大錯臺0.95 m，長80余米，

根據現場調繪及鉆探資料，從鉆孔及施工開挖來看，滑動面大部分形成在粉質黏土和強風化砂泥巖互層之間的軟弱結構面間，見圖1。

圖1 滑坡代表性斷面

3 滑坡原因分析

3.1 內在因素[2]

根據地形地貌及勘探揭示的地層分布情況分析：據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，微裂隙發育，土性較差；根據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差異大，粘合力差，抗剪強度較低，是土體邊坡失穩的潛在原因。

3.2 外部環境因素[2]

人為活動：施工時未按照規范及設計要求，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，右側邊坡切坡較陡，且未及時防護，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，產生張裂縫，牽引后緣土體向前滑移，直接誘發了滑坡。

雨水作用：塹頂外民房密集，村民生產、生活用水長期散漫排，施工過程中出現個別大氣降雨集中時段，地表水滲入土體，導致土體含水量增大，抗剪強度降低，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)出現蠕動變形及坍塌，牽引后部表土開裂加大，導致右側土質邊坡產生工程滑坡。

4 滑坡穩定性分析

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

4.1 滑動面強度指標

采用經驗數據和鉆探試驗資料等綜合分析確定[8]，綜合內摩擦角φ=9.0°。

4.2 穩定系數Kf

根據φ值，計算滑坡體的穩定系數。采用綜合φ值法，滑坡穩定性計算式[1]

Kf=[∑W2/sinajcosai+(∑W2/cos2ai+

W1icos2ai)tanφ]/(∑W1isinaicosai)

從以上公式得出穩定系數值，可分析滑坡是否處于穩定狀態。經過對滑坡DK622+660、DK622+830、DK622+910、DK622+910斷面計算，得出穩定系數K=0.85～0.9。故滑坡不穩定，文獻[4]中滑坡穩定系數不小于1.05，須對該滑坡進行整治。

4.3 安全系數K

選用K值，應根據滑坡的發展階段，滑面巖土抗剪強度的可靠性、工程的重要性等綜合確定，一般情況下可采用1.1～1.25[4]。本工點滑坡正處于發展中，現場調查及鉆探了解到滑帶的性質，采用清方減載及加強截排水等治理措施，綜合考慮，滑坡推力計算安全系數采用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K=1.2，對滑坡進行推力計算，計算結果見表1。

表1 蘭渝鐵路太公車站滑坡推力計算結果

5 滑坡整治措施及效果

5.1 滑坡整治措施

通過現場勘察和分析，在穩定性評價的基礎上，結合滑坡特性，滑坡整治采用后緣清方減載、加強截排水等措施，見圖2。

圖2 滑坡整治代表性斷面(單位：m)

(1)清方減載

根據滑坡的坡體形態結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，第一級邊坡設置錨桿框架梁內撒草籽間植灌木護坡，其余邊坡采用漿砌片石人字型截水骨架內撒草籽間植灌木護坡[9]防護。

(2)加固坡腳

DK622+567.25～DK623+000.75右側，墻前路塹第一級邊坡設置錨桿框架梁內三維土工網墊客土植草護坡。根據滑坡穩定性分析與計算結果，結合滑坡的特征，DK622+568.0～DK623+000.0右側，于路塹邊坡平臺處設置路塹樁板墻[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，應及時設置鎖口護壁，待樁身混凝土強度達到設計值的80%方可開挖樁前巖土，樁前土體應采用機械或人工清方，土石方應分段跳槽開挖，每一分段長度不得大于20 m。

(3)加強排水

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

5.2 滑坡整治效果

本工點已竣工一年多了，經受了風雨的考驗。通過觀測，坡體穩定，達到了預期效果。

6 結束語

滑坡形成的內在因素是邊坡巖土體的工程地質條件，外部原因是雨水和人為活動等。

挖方邊坡的加固防護設計中，必須考慮工程地質、水文條件及外部環境影響因素，做好截排水工程，路塹邊坡上方覆蓋土層應考慮地表水下滲，土體含水量增大，抗剪強度折減后進行穩定性檢算；穩定系數參考文獻[5]，不小于1.20，否則應采用有效的加固措施。

路塹邊坡開挖后應及時防護，禁止路塹長拉槽施工，考慮路基機械化施工等特殊原因，特別是土層及風化巖層路塹高邊坡地段，設計時應采取有效的預加固措施。

[1] 國家質量技術監督局.GB 18306—2001 中國地震動參數區劃圖[S].北京：中國標準出版社，2001

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

[3] 白紅梅.成綿樂客運專線千佛山滑坡工程地質勘察[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] 鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊一路基[M].北京：中國鐵道出版社，1995

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

[7] 中華人民共和國鐵道部.鐵路路基支擋結構設計規范[S].北京：中國鐵道出版社,2006

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

[9] 李海光.新型支擋工程設計與工程實例[M].北京：人民交通出版社，2011

[10] 中華人民共和國交通部.公路路基設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004