臨江道路滑坡成因探究及對地鐵線路影響分析
——福州上下店路

程 庭

(福州市勘測院 福建福州 350001)

0 引言

福州上下店路，位于南臺島東北側，起于洪山大橋，終于淮安大橋，全長約3.0km，道路沿閩江北港(烏龍江)的南岸展布，該市政路的走向正好與擬建的福州地鐵5號線荊溪新城～洪塘區(qū)間重合。該臨江道路在歷史上曾發(fā)生過多次滑坡崩塌地質災害，僅在近十幾年經過專門治理的臨江滑坡就有3次，分別為淮安新村滑坡，農林大學門口滑坡和淮安半島別墅區(qū)外滑坡，屬于滑坡易發(fā)區(qū)域，因此研究清楚其滑坡的成因機理，對于擬建地鐵5號線的選線和采用何種防治滑坡措施有著十分重要的意義。

1 地質概況

2 已有滑坡案例

圖1是上下店路段滑坡分布示意圖。本文就近十幾年經過專門治理的3次滑坡案例進行分析。

2.1 淮安新村滑坡

該滑坡位于淮安新村外側的臨江側，滑坡發(fā)生于2008年6月，滑坡后緣位于上下店路的左側，兩側為垂直上下店路向閩江北港展布，前緣的剪出口為河岸最低水位線處；滑坡寬度約80m，滑坡主軸長約10m，滑坡厚度約6m，滑坡的方量約4800m3。滑坡區(qū)場地巖土體自上而下為雜填土粉質粘土淤泥殘積粘性土等。滑動面位于淤泥及其與粉質粘土地層結合面處，剪出口高程與江底標高接近，屬淺層牽引式土質滑坡。滑坡治理時，采用抗滑樁+微型樁+擋土板+錨索+錨桿的治理方案[4]；治理后，滑坡基本穩(wěn)定。

2.2 農林大學門口滑坡

該滑坡位于農林大學門口，滑坡形成于2007年3月10日，滑坡后緣位于上下店路的臨江側，兩側為垂直上下店路向閩江北港展布，前緣為河岸最低水位線處，可見鼓起凸出現象，剪出口高程與江底標高接近[5]。滑坡的坡體變形特征為：滑坡體后緣產生一條拉張裂縫，裂縫平面上已貫通呈“圈椅狀”，裂縫寬度多為5cm～10cm，大者達15cm～20cm，滑體下35cm～85cm，如圖2所示。滑坡主軸長約35m，橫向最寬處約60m，主滑近東向，滑坡體積約15 000m3，該滑坡區(qū)場地巖土體與淮安新村滑坡一致，屬淺層牽引式土質滑坡，如圖3所示。該滑坡治理時，采用了抗滑樁+擋土墻+錨索的治理方案；治理后，滑坡基本穩(wěn)定。

圖1 上下店路段滑坡分布示意圖

圖2 農林大學門口滑坡現場圖圖3 農林大學門口滑坡典型橫剖面

2.3 淮安半島別墅區(qū)外滑坡

該滑坡位于淮安半島別墅區(qū)外側，2010年7月5日臨江側路基產生滑坡垮塌，滑坡后緣位于上下店路的左側，兩側為垂直上下店路向閩江北港展布，前緣的剪出口為河岸最低水位線處。滑坡主軸長約30m，橫向寬約100m，厚約10m，滑坡體積近30 000m3。滑坡區(qū)場地巖土體與前述滑坡基本一致[6]，也屬淺層牽引式土質滑坡。該滑坡發(fā)展速度較為迅速，滑坡體啟動滑移后，淮安別墅內道路開裂下錯現象明顯，嚴重威脅到2-3號別墅的安全，隨后開展了應急搶險，運用貨船向江底拋填毛石進行反壓，同時，對坡頂土方進行卸載，用以減緩坡體的滑動。滑坡治理時，采取雙排抗滑樁+錨索+擋墻的治理方案；治理后，該滑坡基本穩(wěn)定。

3 滑坡成因分析

上下店滑坡均是牽引式型土質滑坡，其變形破壞受坡體內應力分布變化及土體強度的控制[7]，滑出側為閩江北港，屬于臨江滑坡，滑出面在閩江北港的江底，分析滑坡形成的影響因素有：

(1)地形地貌因素：上下店路段地形特點均為靠山臨江，地形陡峭，坡度達40°～50°，邊坡的前緣為閩江岸坡，臨江滑坡的坡腳常年受閩江水流的沖刷，屬于河流侵蝕型地貌特征。

(2)巖土特征：坡體地層為雜填土粉質粘土淤泥淤泥質土，坡底存在軟土地層分布，且根據地質斷面表明，巖土界面均向江底緩斜，不利于臨江邊坡的穩(wěn)定。

(3)地表水和地下水：發(fā)生滑動的邊坡中前部均為平地，不利于地表水向外排泄；坡體的頂部因為人為開挖修路填筑雜填土建筑垃圾等，幾乎無植被或很少植被遮擋，利于大氣降水和地表水的滲入，導致了地下水在滑坡體內聚集。其次，無法及時排出的地下水使土體含水量增大，大大增加了土體的容重，削弱了土體的抗剪強度。再次，當地下水遇到隔水的粉質黏土淤泥質土層后，沿層面形成一個飽水帶，而降雨后形成地下滲流，產生向坡外的滲透壓力，加大了下滑力。

(4)人類工程活動影響：根據學者黃潤秋王恭先等的統(tǒng)計[7-8]，人類活動的力量逐漸取代自然營力，成為導致地球環(huán)境變化和日益惡化的主要因素，50%以上的大型滑坡發(fā)生，與人類活動有直接或間接的關系。上下店路段邊坡發(fā)生滑動的時間節(jié)點，集中發(fā)生在2007～2010年之間，之后幾乎沒有發(fā)生過，分析發(fā)生滑坡的時間節(jié)點，正好與上下店路段開發(fā)建設時間相吻合。在此期間，上下店路段進行拓寬改造淮安半島別墅區(qū)修建和普覺寺寺廟拓寬改造工程均在進行中，邊坡范圍內及周邊的地貌均受人類破壞嚴重，由于邊坡周邊房屋拆遷修路筑墻侵挖坡腳等活動，對坡體產生擾動，破壞了坡體原有平衡條件。另外，邊坡的后緣坡頂均存在人工加載現象，如農林大學門口新砌路肩重力式擋土墻，淮安半島別墅區(qū)外加高路面別墅區(qū)內的場地平整等活動。

此外，滑坡的發(fā)生，也與整個閩江河床演變岸坡沖刷無序采砂等因素造成河床深切緊密相關。根據學者潘東曦趙群等[9-10]研究表明，因為閩江無序采砂，上游水口電站的節(jié)流效應，2003～2015年期間，閩江北港的深泓縱剖面整體呈下切趨勢，其中位于洪山大橋附近測試斷面的主槽及右側河岸(即靠近滑坡一側河岸)，均發(fā)生了嚴重的下切現象，自2001 年以后最大下切深度達3.05m。

4 臨江邊坡穩(wěn)定性計算

上下店已經發(fā)生滑動的臨江邊坡，均具有類似的地層結構和滑動模式，為了確認其它路段臨江邊坡的穩(wěn)定性，有必要對其它路段邊坡進行穩(wěn)定性驗算。據前期勘察成果表明，臨江邊坡均為土質邊坡，土體可能沿潛在滑動面產生滑動破壞，故采用瑞典圓弧法對邊坡進行穩(wěn)定性計算。本研究選用了Geoslope軟件的Bishop法進行邊坡穩(wěn)定性分析。由于地表雨水下滲對邊坡穩(wěn)定性影響較大，因此，在計算邊坡的穩(wěn)定性時，分別考慮了在天然條件下與降雨地表水下滲時邊坡的穩(wěn)定性情況，參數如表1所示。模擬前選定可能發(fā)生圓弧滑動的坡體剪出口和軸心分布范圍，利用軟件自動尋找最危險的潛在滑動面 (或具最小安全系數的滑坡體)。研究過程，挑選了4個剖面進行穩(wěn)定性驗算，如圖4所示；其中，剖面A-A’岸坡最小穩(wěn)定性系數為1.474，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面B-B’岸坡最小穩(wěn)定性系數為1.024，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；剖面C-C’岸坡最小穩(wěn)定性系數為1.625，處于穩(wěn)定狀態(tài)；剖面D-D’岸坡最小穩(wěn)定性系數為1.041，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 上下店路段岸坡巖土體物理力學參數

根據以上計算結果表明，上下店臨江邊坡仍可能產生局部失穩(wěn)塌滑，塌滑區(qū)塊主要集中于上下店路外側斜坡，滑體主要組成為雜填土粉質粘土和淤泥質土，主體滑面以淤泥質土為主，滑坡危及上下店路高校集中區(qū)大流量人員車輛安全，對地鐵施工運營影響較大。

(a)A-A’剖面

(b)B-B’剖面

(c)C-C’剖面

(d)D-D’剖面

5 臨江滑坡對地鐵線路影響分析

福州地鐵5 號線是福州市軌道交通線網中心環(huán)的組成線路之一，在工程可行性階段5號的上下店路段線位幾乎與該道路完全重合,如圖5所示，線路正穿或斜穿已經完成支護的3個臨江滑坡，根據設計縱斷面表明，在盾構穿越段范圍內存在多根抗滑樁和錨索，因此，施工前要對抗滑樁和錨索進行拔除作業(yè)，打破已趨于穩(wěn)定的滑坡體系。并且，重新對滑坡體進行支護設計施工，該過程的風險較大且費用高。此外，根據沿江地層的發(fā)育特點，在地鐵施工過程中及竣工后，仍不排除在其它路段發(fā)生臨江滑坡的可能性。

因此，從工程的安全性可實施性綜合造價等因素考慮，須對該路段線路進行調整，盡量避開臨江滑坡的發(fā)育區(qū)域，將線路往山里移動約50m～200m。但是受農林大學車站站位的限制，地鐵線路靠近車站附近時，必須回到上下店線路；設計時，應避開淺部(<10m)易于發(fā)生滑動的淤泥質土地層，采取增大車站埋深深度的處理措施，盡可能增大地鐵隧道的埋置深度，以低于閩江的江底面標高為宜，如圖5所示。

圖5 地鐵5號線線位變化示意圖

6 結論

福州上下店路段，在歷史上曾經發(fā)生過多次滑坡崩塌地質災害，屬于滑坡易發(fā)區(qū)域。滑坡發(fā)生的原因，是多個因素共同作用的結果，主要有現狀地形較陡地層巖土界面向江底緩斜底部發(fā)育有軟土地層人工開挖坡腳等。經驗表明，上下店臨江邊坡仍可能產生局部失穩(wěn)的可能性。因此，該路段的地鐵5號線不能沿現狀道路展布，須盡可能向山體內改道；而且，為了避開淺部易于發(fā)生滑動的淤泥質土地層，設計時，應盡可能增大隧道的埋置深度。