紅層砂泥巖斜坡覆蓋土穩定性分析及應對措施

葉 世 斌

(中鐵二院，四川 成都 610031)

紅層砂泥巖斜坡覆蓋土穩定性分析及應對措施

葉 世 斌

(中鐵二院，四川 成都 610031)

結合襄渝線DK763+020～DK763+090段路塹工點整治情況，對紅層砂泥巖地區斜坡覆蓋土的變形機理進行了分析，總結了一些常用的工程防治方式，以減少塹頂斜坡覆蓋土變形溜坍現象的發生。

斜坡覆蓋土，變形機理，工程防治，滑坡

1 問題的提出

在川渝地區工程建設中，因參建各方重視不夠，塹頂斜坡覆蓋土常發生變形溜坍現象，如渝懷鐵路、襄渝鐵路、達成鐵路等項目的建設中均有類似病害發生。既有公路、鐵路在運營過程中，在雨季時亦時常出現路塹邊坡變形現象。此類變形發生后，小則損壞施工機械影響施工進度，重則影響附近居民正常生活、造成人員傷亡現象甚至出現公路、鐵路斷道等情況。在自然橫坡坡相對平緩(約10°～20°)時，該類病害發生具滯后性，稍有不慎引起重大損失。針對這種現象，亟待在工程中予以解決。

2 紅層砂泥巖地區斜坡覆蓋土變形機理

在川渝地區，地層巖性主要以砂巖、泥巖、粉砂巖等巖層及互層為主，這些軟巖具有透水性弱、親水性強，遇水易軟化，失水易崩解，強度低、易風化等特點。其上覆蓋土多以粉質粘土、粉質粘土夾碎石為主。國內很多研究表明了粉質粘土特性為：1)內摩擦角隨著含水量的增加呈線性遞減趨勢；2)當含水量超過一定范圍值(約12%～15%)時，粘聚力C值隨著含水率的增加而逐漸減小。

在雨季或長期降雨條件下，地表雨水逐漸下滲至土石界面，由于下伏巖層的不透水性，土石界面水日積月累越積越多。在水的浸泡作用下，土石界面處的覆蓋土的內摩擦角、粘聚力均存在下降趨勢，從而在土石界面或者全風化軟巖與強風化軟巖風化處形成一定厚度的軟弱帶。路塹邊坡開挖后，地表水在土體卸荷裂隙作用下加速了下滲，當巖土分界面傾角大于軟弱面內摩擦角時，上部土層臨空后在重力作用下則沿軟弱面下滑變形(如圖1所示)，出現溜坍甚至出現牽引式滑坡。

3 常用的工程防治方式

根據紅層砂泥巖地區斜坡覆蓋土變形機理，在工程中常采用以下措施對其進行防治：

1)加強防排水措施，減少坡面匯水，達到減少坡面地表水下滲的目的；2)結合穩定性分析結果，視情況可選擇對斜坡覆蓋土先預加固(如設置鎖定錨桿、預加固小樁等措施)后再進行路塹邊坡開挖施工的方案；3)對斜坡覆蓋土較厚的地段且巖土分界面傾角較大的地段，有條件時采用以隧代路通過；4)以路塹通過的情況下，必要時可采用弱震動爆破或機械施工等手段減少對自然坡面覆蓋土的擾動，避免爆破震動造成覆蓋土產生新的裂隙與既有裂隙擴大，盡量減少地表水下滲。

4 工程實例

1)概況以及施工圖設計情況。概況：襄渝線安康至重慶段增建二線工程YD1K763+028～YD1K763+170位于花園墻隧道大里程端，地面橫坡較陡，地表覆蓋0 m～5 m厚硬塑狀粉質粘土，其下為泥巖夾砂巖，呈全～弱風化帶分布。巖層走向與線路夾角23°，視傾角37°，右側為順層。該段路基以挖方通過。

施工圖設計情況：

路塹坡腳采用樁間擋土墻加固，最大墻高6 m，總共設置10根錨固樁，樁結構按順層推力與土壓力中大值設計，樁截面1.75 m×2.5 m～2 m×3.0 m。墻頂第一級邊坡設錨桿框架梁護坡，第二級邊坡采用骨架護坡防護。

2)施工變形情況。該路塹邊坡2006年8月開挖后，2006年11月坡面開挖成形，2007年3月錨桿框架護坡施工完成，骨架護坡未施作。2007年9月上旬發現線路右側塹頂外有坡面出現裂縫，裂縫寬度為2 cm～15 cm，裂縫呈弧形，最遠處距中線約150 m，塹頂處民房處有裂紋，坡面錨桿框架梁未見變形，第一級坡頂(土石界面處)略有鼓脹。變形體大致呈橢圓形，寬40 m～100 m，主軸長約150 m；厚2 m～18 m，物質主要為粉質黏土及碎石土。YDK763+028～YD1K763+100段塹頂覆蓋土預加固工點代表性斷面圖見圖2。YDK763+028～YD1K763+100段塹頂覆蓋土預加固工點平面示意圖見圖3。

3)穩定性分析。由于路塹段落略長，本文僅以上述YDK763+035代表性斷面的穩定性分析闡述內容。根據定測地質資料,該段上覆斜坡覆蓋土為硬塑狀粉質粘土:粘聚力C=25 kPa、內摩擦角φ=18°，泥巖夾砂巖全風化層W4:粘聚力C=20 kPa、內摩擦角φ=25°。按上述力學參數進行計算，邊坡的穩定系數K=1.27。

塹頂覆蓋土變形后，采用K=0.98反算，得出巖土交界處土體：粘聚力C=5 kPa、內摩擦角φ=8.7°。

從上述計算結果可得知：巖土交界處土體在水的作用下，內摩擦角、粘聚力均有大幅下降。

4)變形原因分析。由于該段為斜坡冬水田，地表水逐漸下滲至泥巖中風化帶上，由于紅層泥巖軟巖具有透水性弱、親水性強等特點，從而在上覆土體與泥巖接觸面賦存下來軟化土體，加之路塹開挖后造成上覆土層臨空，故在重力作用下出現蠕滑變形。據補勘鉆探與施工揭示，該滑坡體含碎石較多，發現在土層與泥巖中風化帶接觸面的土層較軟，但滑動面不甚明顯。

5)整治工程措施。a.YD1K763+028～YD1K763+073段，右側邊坡上設置抗滑樁，共設樁11根。樁長13.5 m～22 m，樁中～中間距在滑坡主軸方向為6 m。樁截面。b.滑坡周圍裂縫采用粘土封閉，并沿滑坡界線設置漿砌片石截水溝引排地水。

5 結語

2008年6月該工點按變更整治方案施工完畢，至今經歷了6個雨季的考驗，坡面及塹頂未見任何變形跡象，亦未見任何病害發生。該工點整治經驗可供類似邊坡工程借鑒吸取。

1)在川渝紅層砂泥巖地區，工程以路塹形式通過覆蓋層較厚的斜坡地段時，勘測階段需充分調查地表、地下水來源情況，揭示基巖接觸面是否有富水現象，并進行必要的土工試驗得出覆蓋土與巖層接觸面的土層物理力學參數。

2)對斜坡土層較厚、坡面匯水面積較大、匯水較多、巖土接觸面傾角較大的地段，工程防治困難時，在選線中應結合線路方案合理繞避或者以隧代路通過。

3)在設計過程中應充分結合地質情況充分考慮上覆土體的穩定性情況，采用相應的工程措施(如鎖定錨桿、塹頂預加固樁等)，確保工程安全。

4)針對運營中的既有線路，雨季時對地形相對平緩的路塹工點應加強巡視，避免病害發生影響行車安全。

The stability analysis and countermeasures of red sandstone and mudstone slope covering soil

Ye Shibin

(ChinaRailwayEryuan,Chengdu610031,China)

Combining with the cutting work site remediation of Xiangfan-Chongqing railway DK763+020～DK763+090 section, this paper analyzed the deformation mechanism of red sandstone and mudstone slope covering soil, summarized some common engineering prevention modes, in order to reduce the deformation slide phenomenon of red sandstone and mudstone slope covering soil.

slope covering soil, deformation mechanism, engineering prevention, landslide

2015-01-12

葉世斌(1974- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)09-0050-02

TU413.62

A