對某鐵路工程滑坡治理措施的探討

田學偉 喬玉榮

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

該工程滑坡位于陜西省府谷縣哈鎮村東北側，為黃土高原丘陵地貌，地形起伏較大。2009年11月份對鐵路路塹邊坡進行開挖，開挖過程中右側路塹黃土邊坡不斷出現塌落現象，使原自然沖溝形成了一個更深的溝槽，2011年6月，K181+200～+392段距路塹頂30～120 m山坡出現大范圍的地面開裂、滑動，進而形成工程滑坡。滑坡全貌見圖1。

圖1 滑坡全貌

1 工程地質及水文地質條件

滑坡區地處黃土丘陵區，地形起伏較大，高程1 079～1 120 m，相對高差20～40 m。滑坡所在位置為山前黃土緩坡地帶，左側為一河流，地形單傾，東高西低，表覆中厚層黃土，發育3個黃土沖溝匯入西側河流中，近河岸側陡坎處下部基巖裸露。勘測期間河內及沖溝內無水。該區地層巖性為:滑坡堆積體(Qsl)，第四系人工堆積，第四系上更坡積層新黃土;下伏三疊系下統(T1l)砂巖、泥巖、煤層。

地震動峰值加速度為0.05g(地震基本烈度為Ⅵ度)，地震動反應譜特征周期分區為三區，土壤最大凍結深度1.50 m。

新黃土具濕陷性，濕陷系數δs=0.015～0.107，黃土場地為Ⅱ級(較嚴重)自重濕陷性場地。

圖2 滑坡體及滑坡周界

滑坡區大氣降水多以線流、片流由坡體自高而下排泄，未見地表水體或溪溝水流，僅在滑坡左側公路下方有一條季節性河流。

勘探深度內未見地下水，但在土石界面、砂巖與泥巖界面附近，新黃土和泥巖中的含水量明顯增加。

2 滑坡平面形態特征及形成條件

2.1 滑坡平面形態特征及規模

滑坡縱長約130 m，平均寬度約62 m，滑體面積約8 060 m2，滑體平均厚度約15.0 m，體積約12.1×104m3。該滑坡主滑方向288°，大致沿1－1'、2－2'剖面方向，與線路軸線夾角約42°。依據滑坡體積屬中型滑坡，依據滑動面埋藏深度屬中深層滑坡，滑動面形態上部陡，中下部趨緩，總體呈圓弧狀。滑坡體及滑坡周界見圖2。

2.2 滑坡形成條件分析

(1)地形地貌

滑坡所在位置為山前黃土緩坡地帶，西側為一河流，地形單傾，北高南低，表覆中厚層黃土，發育3個黃土沖溝匯入西側河流中，近河岸側陡坎下部基巖裸露，受沖溝切割，整個山坡坡體地形破碎，表現為典型的黃土地貌。在2009年11月份的施工過程中已將南側路塹挖開，形成一道高10～23 m的陡坎，這種地形地貌為滑坡形成提供了地形條件。

(2)地層結構

滑坡區地層結構為上下二元結構，上部為新黃土，最大厚度11.5 m，下部為三疊系下統(T1)砂泥巖、煤層。通過前面分析可知滑帶所處位置上部地層以全風化泥巖為主，整體節理裂隙非常發育，巖體非常破碎，地層結構具備滑坡形成條件。

(3)降雨因素

滑坡發生于2011年6月，正值雨季，氣象統計顯示該年相比往年同期本區降水明顯偏多，經歷了長時間降水的地表下滲，使巖土體容重增加，巖體強度降低，土體凝聚力減小，抗滑力減弱;降雨入滲是促使滑坡形成的主要誘因。

(4)人為因素

在滑坡的前緣區域，于2009年11月份對路塹進行開挖，開挖過程中K181+363～K181+392段路塹右側原自然沖溝處黃土邊坡不斷出現塌落現象。為了處理這些塌落，沿自然沖溝清方約2萬m3土，形成一道約10 m高的陡坎，未采取防護措施。另一方面K181+200～400段路塹邊坡在2009年11月份開挖形成后，未及時進行防護，造成邊坡直接裸露并反復經受雨水沖刷，雨水滲入邊坡土體中。

終上所述，這是一處十分典型的由于降雨誘發、塹坡開挖引起的黃土區工程滑坡。根據勘探結果并結合現場調查情況，判定工程滑坡的主要因素有:(1)滑坡所處山坡沖溝發育，有較大面積的地表水通過沖溝匯聚于滑坡區域;(2)滑坡體所處區域內土體結構松散破碎，其本身工程性質較差，且有利于地表水的下滲;底部泥巖、煤層地層有隔水效果，造成地下水匯聚在此，水在滑坡產生的過程中起到“潤滑劑”的功效;(3)集中且持續的降雨是該滑坡變形的重要影響因素之一;(4)施工過程中的清方措施，造成前緣區域的卸載，坡體前緣沒有任何支檔;路塹邊坡在開挖后沒有及時進行防護，造成雨水直接沖刷邊坡，且地表水易滲入土體中，以上人為因素也是該滑坡變形的重要影響因素之一。

3 滑坡穩定性分析

根據滑坡體發生、發展的過程進行抗剪強度的反算，并參考室內土工試驗成果，綜合確定滑帶土泥巖的指標:c=2 kPa;φ=9°。其他參數取值依據土工試驗并結合當地經驗取得。

根據文獻［1-3］的計算公式進行滑坡推力的計算和邊坡穩定性驗算。

滑坡穩定性評價計算參數選取見表1，采用剩余下滑力法對該滑坡各斷面進行穩定性計算(不考慮地震)及滑坡推力計算，穩定性系數及剩余下滑推力計算結果見表2、表3。

表1 巖土物理力學參數統計

表2 滑坡穩定性系數統計_______________

表3 滑坡剩余下滑推力統計

(1)通過穩定性系數和剩余下滑力的計算結果可以看出，1－1'剖面的安全系數最小，剩余滑坡推力最大，屬于最不利滑動面。

(2)現場變形跡象和穩定性計算結果均表明，該滑坡處于欠穩定或暫時穩定階段。在暴雨、長時間降雨，或切坡、加載等不利天氣或人類活動誘發條件下，可能繼續引起滑動變形，進而直接威脅工程安全，應及時對滑坡采取有效措施進行治理。

4 滑坡治理方案的選擇

隨著大規模基礎設施建設和西部大開發戰略的實施，防治滑坡的實踐越來越多，成功治理的滑坡案例也非常普遍，其中采用的主要滑坡治理防治措施見表4［4-5］。

表4 我國滑坡治理的主要工程措施

根據本工程滑坡的特點及地層情況，確定采用挖孔抗滑樁支擋措施為主，并結合減載清方、加強排水的綜合治理措施。滑坡治理方案見圖4。

圖4 滑坡治理平面

4.1 減載措施

由滑坡斷面圖并結合工程實際情況分析判斷，應將滑坡體上部新黃土清方減載，并對坡面進行不同程度的平整防護加固處理。

設計方案:線路右側路塹邊坡坡率1∶1.5，第一級邊坡高8 m，第二級邊坡高4 m，級間設6 m寬平臺;二級邊坡以上以10%～25%坡度進行清方，清方范圍至滑坡邊界，然后進行刷坡，刷坡坡率1∶1.0。

4.2 支擋措施

滑體厚度較大，在清方減載的基礎上，結合穩定性計算和剩余下滑推力情況，在滑坡前緣采用抗滑樁等工程支擋措施，根據文獻［6－8］的計算方法對代表性斷面進行設計計算，并考慮樁間土拱效應［9－10］，合理確定樁間距。

設計方案:抗滑樁主要設置在右側路塹邊坡上，K181+279～+316段抗滑樁設置在二級邊坡頂，K181+316～+387段設置在一級邊坡平臺中部，抗滑樁采用C35鋼筋混凝土現澆，其中1號～8號抗滑樁樁截面2.5 m×3.0 m，樁間距5.0 m，長22 m;9號～15號抗滑樁樁截面2.0×3.0 m，樁間距5.0 m，長20 m;16號～22號抗滑樁樁截面2.0 m×2.5 m，樁間距6.0 m，長16 m。抗滑樁布置見圖4。

4.3 截排水措施

降雨入滲是加劇該滑坡活動的誘發因素。因此，應重視滑坡坡面上的排水，具體可根據地形和已有自然沖溝設置截排水系統，搞好坡體綠化，減少地表水對坡體沖刷破壞，減少沖溝溯源侵蝕。

設計方案:邊坡級間平臺采用M7.5漿砌片石加固，邊坡坡面采用M7.5水泥砂漿砌片石拱型骨架護坡防護;右側二級邊坡塹頂外5 m設置一道梯形截水溝，邊坡坡度1∶1，溝底寬0.4 m，深0.8 m。于路塹清方刷坡坡腳設一道梯形截水溝，邊坡坡度1∶1，溝底寬0.4 m，深0.6 m;截水溝及塹頂至第一道截水溝平臺采用M7.5漿砌片石進行加固，厚0.3 m，溝底采用三七灰土封閉，厚0.3 m。清方邊坡外側5 m處設置一道天溝，并于邊坡土石界面處設φ50 mm塑料滲水盲管，長度6 m，每5 m一道。

此綜合整治方案已經于2012年初實施，經過了兩個雨季，目前該邊坡平穩，未發現有繼續滑動跡象，滑坡治理效果明顯，證明綜合治理方案是合理的。

5 結束語

(1)主體治理工程采用抗滑樁支擋措施，輔以滑坡體清方減載、坡面防護及疏排水等措施的綜合整治方案，對黃土地區工程滑坡是一種有效的治理方案。

(2)鐵路以路塹形式通過地質條件較差的濕陷性黃土地段時，應在開挖前做好坡面防排水，保障地下水及地表水的暢通，并采取必要的防滑塌措施，避免形成工程滑坡。

［1］中華人民共和國建設部．GB50021—2001 巖土工程勘察規范(2009年版)［S］．北京:中國建筑工業出版社，2009

［2］中華人民共和國鐵道部．TB10001—2005 鐵路路基設計規范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009

［3］中華人民共和國鐵道部．TB10035—2006 鐵路特殊路基設計規范［S］．北京:中國鐵道出版社，2008

［4］王恭先，等．滑坡防治100例［M］．北京:人民交通出版社，2008:25-26

［5］鄭穎人，等．邊坡與滑坡工程治理［M］．北京:人民交通出版社，2007

［6］中華人民共和國鐵道部．TB10025—2006 鐵路路基支擋結構設計規范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009

［7］鐵道第一勘測設計院．鐵路工程設計技術手冊(路基)［M］．北京:中國鐵道出版社，1995

［8］徐邦棟．滑坡分析與防治［M］．北京:中國鐵道出版社，2001

［9］周德培，等．邊坡工程中抗滑樁合理樁間距的探討［J］．巖土工程學報，2004(1)

［10］趙明華，等．基于拱效應的邊坡抗滑樁樁間距計算［J］．巖石力學，2010，31(4)