襄渝線雨泉溝滑坡成因分析及整治方案研究

劉文清

（武漢鐵路局 武漢 430071）

襄渝線雨泉溝隧道位于十堰市白浪鎮，起訖里程為K94＋373～K94＋507，全長134m，最大埋深約30m，屬滬漢蓉通道增建二線工程，修建于2005年10月～2006年10月。2010年4月28日降雨過程中巡查發現隧道右側山體出現坍滑，山體出現偏壓，導致隧道襯砌結構相應產生羽狀縱向、環向裂縫，對鐵路運營安全構成極大危脅。因此，對滑坡形成機制及穩定性進行分析評價，并提出切實可靠的整治處理方案，具有重要意義。

1 地質環境概況

隧道近于垂直穿越南北向帶狀山體，脊頂高程為264.1～272.4m，平緩狹長。東側、西側、北側呈緩坡地形，自然坡度為10°～25°，地面高程180～260m，植被發育。山體坡腳為谷地地貌，多平緩狹長，多辟為房屋、農田區。

本段山體均處于區域白河—石花街壓性斷裂帶中，破碎帶寬度大于1000 m，斷層產狀為N75°W／60°N。巖性為斷層壓碎巖，原巖為石英云母片巖，褐黃—淺灰色、青灰色，巖體破碎，擠壓、揉皺現象嚴重，呈散體結構。坍滑體前緣量測巖體不利結構面（片理）產狀為331°～30°∠36～59°。地下水主要為基巖裂隙水，破碎巖體中地下水較發育，坡腳有地下水滲流現象。

2 滑坡體基本特征及成因分析

2.1 滑坡性質及其空間形態

坍滑體軸線位于K94＋453，滑動方向為0°，近于垂直線路方向。自2010年4月28日發現以來，后緣裂縫拓展至0.3 m，錯臺高度達1.0 m，前緣坡面多處見鼓張裂隙等，目前處于滑動發展階段。坍滑體面積約6500 m2，前緣寬度約160 m，軸線長度約為70m，厚度為10～20m，總滑動方量約為10萬m3，屬中型牽引式滑坡。

2.2 滑帶特征

該滑體屬破碎巖體滑坡，片理傾向與滑坡滑動方向基本一致，滑帶主要為軟化的絹云母片巖，云母含量高且手感滑膩，抗剪強度值低。在1，2，4號鉆孔內采用測斜技術探測滑面深度，初步分析有以下2個滑動面。

（1）淺層滑面。埋深6～10m，根據6月3日至6月9日監測成果，滑體已產生10～130 mm的明顯位移（見圖1），是場區的主要滑面。結合公路北側擋墻未發現明顯破壞跡象分析，該滑面前緣位于山體坡腳。

圖1 2號鉆孔測斜曲線圖

（2）深層滑面。1，2，4號鉆探測斜成果均有反映，滑面深度為5～17 m，監測位移為1～5 mm，見圖2，尚未形成貫通性滑面。

圖2 1號鉆孔測斜曲線圖

2.3 滑帶土物理力學參數的確定

滑帶土主要為風化云母片巖組成，多呈塊碎石土狀，取原狀土樣困難。選取＜2.0 mm 顆粒調制成液限狀態下制樣進行殘剪試驗，獲得粘聚力平均值c＝8.5kPa，內摩擦角平均值φ＝22.4°。

該滑坡采用條法反算滑帶剪切指標，粘聚力c＝10kPa狀態下反算內摩擦角φ＝22.9°。考慮到實際巖土條件多呈角礫土狀，建議滑帶土剪切指標采用后者。

2.4 滑體成因分析

根據2003年1∶2000航測地形圖，該山體完整，2004年山體坡腳修建廠房場坪，場坪標高為215.3～215.6m，坡腳開挖邊坡至標高240m 以上，邊坡高度達25m 以上且未進行支擋防護，山體云母片巖破碎巖體抗剪強度差，存在順層片理等不利結構面，造成山體牽引式坍滑，規模隨時間推移逐漸擴大并影響至隧道。

3 隧道襯砌結構變形特征及原因分析

3.1 襯砌結構變形特征

（1）山體側邊墻。裂縫主要集中于K95＋377～＋461段；以環向為主（約10 條，長1.0～3.0m），縱向為輔（4 條，長2.0～6.0 m）；寬0.1～0.3mm，總體平直，細部多呈不規則羽狀。局部地段產生水泥抹面內空剝落現象。

（2）滑坡側邊墻。裂縫主要集中于K95＋372～＋515段；以縱向為主（14條，長1.0～10.0 m），近于沿邊墻貫通；環向裂縫發育相對較少（約7條，長0.5～3.0 m）；裂縫寬度為0.1～0.3 mm，總體平直，細部多呈不規則羽狀。

總體來看，山體側邊墻產生環向剪應力裂縫、水泥抹面產生壓曲剝落現象；滑坡側邊墻作為偏壓側結構應力更為集中，相對左邊墻破壞更為嚴重。

3.2 結構變形原因分析

隧道襯砌裂縫產生于滑坡形成之后，兩者之間存在密切的因果聯系，具體原因分析如下。

（1）隧道偏壓導致應力集中。隧道結構原設計兩側土體應力處于平衡狀態，而滑坡移動導致隧道結構右側土體松弛，被動土壓力產生部分損失，造成結構產生偏壓。

（2）圍巖喪失成拱效應造成垂向應力增加。本隧道埋深達30m，圍巖分級為V 級，隧道襯砌采用標準圖《單線電化鐵路隧道襯砌設計圖》（老安施隧200），隧道結構上的垂向勻布荷載按以下公式計算［1］：

式中：q為垂直均布壓力值，kN／m2；S為圍巖類別；γ為圍巖容重，kN／m2；ω為跨度影響系數。估算垂向均布荷載q＝19.2kN／m2。

當滑坡發展至隧道附近時，造成圍巖失去成拱承載能力，襯砌結構承擔自重應力值約600 kN／m2，遠超出設計荷載。

4 滑坡整治方案分析與比較

4.1 滑坡整治方案研究

滑坡持續發展易導致隧道右側巖土體流失，隧道偏壓嚴重影響到襯砌結構安全，對鐵路正常運營、坡腳以下廠房均產生嚴重危脅，必須進行加固處理［2］。研究方案主要針對加固坍滑體、降低隧道結構荷載進行［3］。具體方案如下：①方案一（雙排樁加固方案）。采用雙排樁對坍滑體進行加固，邊坡采用錨桿掛網噴混凝土植生防護，見圖3。②方案二（卸載方案）。坍滑體前緣采用抗滑樁加固，隧道拱頂開挖卸載，且保留約10m 厚的覆蓋巖土體，與設計荷載保持一致。邊坡采用分級防護，每級邊坡高不大于6m，坡率1∶2，采用框架植草防護，見圖4。

圖3 雙排樁加固方案橫斷面圖（單位：m）

圖4 卸載方案橫斷面圖（單位：m）

4.2 滑坡加固方案綜合分析與比較

雙排樁加固方案針對正在發展過程中的滑坡進行加固，滑坡推力大，抗滑樁自由端長度大，抗滑樁斷面尺寸、長度大，巖土體松散，施工風險巨大，且加固工期長，對隧道結構安全極為不利，易危脅鐵路行車安全。

卸載方案將隧道結構上部、滑坡后緣土體清除，大幅度降低滑坡推力及隧道結構自重應力，短期內將抑制滑坡的發展，迅速消除滑坡對隧道結構以及下游廠房的安全危脅，可實施性強，且工程費用與雙排樁加固方案基本相當，是該滑坡加固的優先推薦方案。

4.3 減載方案滑坡下滑力及結構計算

滑帶剪切指標采用c＝10kPa，φ22.9°，安全系數Ks＝1.25，計算方法采用條分法，下滑力計算結果見表1。分析表明：計算滑坡下滑力，抗滑樁間距5m，地基系數K＝30 MPa／m，計算抗滑樁截面尺寸為2.75m×3.0m，樁長22m。

5 結語

雨泉溝滑坡屬典型的順層牽引式滑坡，系由后期山體坡腳修建廠房切坡引起的工程滑坡，造成鐵路隧道偏壓嚴重，拱頂巖體失去成拱效應而荷載增加，危及隧道及鐵路運營安全。

表1 條分法計算滑坡下滑力一覽表

滑坡勘察采用測量、鉆探及孔內測斜技術以及土工試驗等手段查明了滑坡的范圍、厚度、滑帶剪切指標等。為了短期內抑制滑坡的發展，消除滑坡對隧道結構以及下游廠房的安全危脅，采用卸載方案并在滑坡坡腳設置抗滑樁，經實踐證明取得了良好效果，為類似工程的勘察設計及工程處理提供了參考。

［1］鐵道第二勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊.隧道［M］.北京：中國鐵道出版社，1995.

［2］楊小剛，彭家貴，龔熙維，等.敘大鐵路佘家坡隧道洞口滑坡綜合治理［J］.路基工程，2012（3）：183－186.

［3］詹學啟.武廣客運專線DK1824高邊坡坍滑病害特征和整治［J］.土工基礎，2011（4）：30－34.