路塹邊坡滑坡病害原因分析及綜合治理
——以寧杭鐵路瓦屋山站為案例

中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063

0 引言

在山區鐵路建設中，由于隧道工程以及路塹工程需要對山體進行深開挖，由于施工周期長，很容易碰到雨季施工，容易誘發次生的工程地質災害，最為顯著的當屬滑坡。導致滑坡產生的原因一般有內在條件和外部環境條件兩個因素。內在條件主要包含工程所處地區的地形地貌、地層條件、地質構造等。巖土工程的復雜性很大程度體現在其工程力學行為上。作為多孔介質材料或巖石塊體材料，其力學行為在不同應力環境下往往表現出不同的力學效應。對于鐵路邊坡工程而言，最核心的問題是穩定性問題。邊坡穩定性影響因素較多，地下水及降雨、坡體剪應力狀態、巖體結構面產狀等對邊坡穩定性均有顯著影響［1-2］。

文章結合寧杭客專鐵路瓦屋山站路塹邊坡滑坡病害的情況，分析了實際工程中滑坡產生的原因并提出了相應的治理措施。

1 工程概況

1.1 地理位置和地形地貌

寧杭鐵路瓦屋山站位于江蘇省溧陽市西北部，路塹邊坡滑坡工點范圍里程段為DK67+162.5～DK67+412.5，全長250m，該段屬二級階地崗地區，低丘前緣，山體自然坡度約10°～15°，植被發育，辟為松林、竹林，其間長滿低矮灌木。

1.2 工程地質

根據現場調查以及勘探顯示，工點范圍未發現重大不良地質以及特殊巖土，場地內地層從上至下依次為：

（1）Q4ml素填土：紅褐色，松散，物質成分主要為粉質黏土，局部可見少量碎石，0.5m 范圍內可見少量植物根系，層厚約0.4～2m。

（2）-1 Q3al粉質黏土：灰褐色、黃褐色，硬塑，含鐵錳質結核，少量高嶺土及砂粒，層厚約6～10m。

（3）-2 Q3al細圓礫土：褐黃色，飽和，中密，圓礫含量50～60%，含有少量粉土及高嶺土，層厚約0.2～2.6m。

（4）-1 K2c 泥質砂巖：棕紅色，全風化，原狀結構大部分已被破壞，巖芯呈砂土狀，層厚約1～5m。

（5）-2 K2c 泥質砂巖：棕紅色，強風化，泥質膠結，原狀結構已殘余不清，巖芯主要為短柱狀，少量為碎塊狀，層厚約0.5～5m。

（6）-3 K2c 泥質砂巖：棕紅色，弱風化，結構為泥質砂狀結構，構造為中厚層構造，巖芯較為完整，一般呈柱狀，節長0.4～0.6m，節理裂隙一般發育，該層勘察期間未被揭穿。

1.3 氣象、水文

工程所在區處亞熱帶季風氣候，春夏秋冬四季明朗，氣候干濕冷暖，年均降水量約為1149.7mm，較為充沛。根據勘察資料結果表明，該區域地下水賦存形式主要為兩種，一為第四系孔隙潛水，二為構造裂隙水，去終孔隙潛水主要位于表層的硬塑粉質黏土、中密的細圓礫土以及基巖全風化中，而基巖風化裂隙以及成巖裂隙中主要為構造裂隙水。根據地質勘察結果，該地區地下水位在2.8～6.8m 之間，補給方式主要為大氣降水。

1.4 原施工圖設計及現場施做情況

（1）路基支擋：

根據原施工設計資料顯示，DK67+162.5～+412.5 左側及DK67+162.5～+262.5、DK67+337.5～+412.5右側設C20片石混凝土重力式路塹擋土墻，墻高為3.0 到4.0m 之間，擋墻胸背坡率選取為1：0.3。

（2）路塹邊坡防護

路塹邊坡坡率1：1.5，墻頂以上邊坡高度在4.2～7.4m之間。采用標號為M7.5 漿砌片石，拱形截水骨架內噴播植草、種植灌木對兩側路塹邊坡進行防護。

（3）側溝

側溝形狀為矩形，標號為C15 鋼筋混凝土，參數為0.8m×0.6m×0.2m（深×寬×厚），外設2.0m 寬的側溝平臺，并采用漿砌片石封閉，厚度為0.3m，標號為M7.5。

2 滑坡變形特征

2012 年11 月8 日在路基工程初驗中，發現 DK67+250～+380 左側擋墻有外傾現象，外傾量約1cm，墻前側溝平臺隆起開裂，側溝受擠壓變形，邊坡坡面及塹頂未見裂縫。2012 年12月10 日在路基工程靜態驗收中，提出了此段擋墻存在裂縫寬度超標情況，邊坡坡面及塹頂未見裂縫。2013 年3 月30 日工務段日常維護過程中發現DK67+249.8～+375.2段路基塹頂出現裂縫，最大裂縫寬約25cm，擋墻外傾，外傾約4～7cm，側溝受擠壓變形，側溝平臺拱起開裂，由此確定該工點為滑坡病害。

2013 年3 月31 日對該病害進行詳細的現場調查，根據現場調查結果，可將病害分為病害較輕微地段和病害較嚴重地段，具體情況如下。

2.1 病害較輕微地段

DK67+162.5～DK67+249.8 左側、DK67+375.3～DK67+404.2左側、DK67+162.5～DK67+404.2右側，該三段為邊坡淺層溜坍變形。變形特征主要為側溝局部有擠壓變形現象，側溝平臺局部有開裂拱起現象，裂縫寬約2～5mm，擋墻墻體局部有開裂現象，裂縫寬約2～3mm，邊坡局部溜坍變形開裂。

2.2 病害較嚴重地段

DK67+249.8～DK67+375.3左側，該段為邊坡淺層滑坡。變形特征主要為主裂縫位于防護柵欄與天溝之間，距塹頂外側最大距離約7m，主裂縫寬約10～25cm，錯臺最大約50cm。側溝受擠壓變形較嚴重，最窄處溝寬僅30cm；側溝漿砌片石平臺拱起開裂嚴重，裂縫寬5～15cm；擋墻外移約3～7cm，DK67 ＋286.3附近墻體開裂，裂縫寬約15mm。擋墻共設置兩排泄水孔，其中底部一排部分可見排水現象，但頂部泄水孔均未見排水。

2.3 滑坡體情況總述

根據現場調查情況判斷，病害較嚴重地段為邊坡淺層滑坡。滑坡體范圍為DK67 ＋249.8～＋375.3 左側，主軸位于DK67＋290 附近，前緣位于側溝底部。主裂縫位于塹頂外側約7m處，在防護柵欄與天溝之間，主裂縫最大寬約25cm，錯臺最大約50cm，裂縫向大、小里程側與天溝相交，延伸至路塹邊坡。

3 滑坡原因分析

通過現場探查分析，滑坡產生的原因主要有兩個方面

3.1 施工期降雨顯著降低坡體結構面抗剪強度

自然形成的丘坡整體處于基本穩定狀態，山體自然坡度與白堊系泥質砂巖層面基本平行。山坡上覆蓋的沖洪積粉質黏土層以及圓礫層結構較為松散，且孔隙率較大。現場施工時正值7～9 月份，為當地雨季，因連續大范圍的降雨，雨水沿路塹邊坡坡面下滲至全風化泥質砂巖層面附近匯集，由于現場施做的部分排水孔失效，導致雨水無法有效排出邊坡外，加之坡體表面植被清除，遇到降雨，雨水經松散的粉質黏土層以及圓礫層下滲至相對隔水的全風化泥質砂巖層間，形成飽水的軟弱結構面，在水體的不斷侵蝕和軟化作用下，巖體結構面抗剪強度顯著降低，斜坡體沿軟弱結構面產生向外剪切滑移變形。

3.2 路塹切坡開挖對邊坡應力環境的影響

路塹開挖區域處于邊坡剪應力集中區，下部的路塹切坡開挖形成了臨空面，改變了斜坡原始應力狀態。雨季開挖如果現場處理不當，坡腳剪應力集中區容易出現剪切屈服，順著巖體結構面產生漸進式剪切滑移破壞。

4 滑坡穩定性分析與計算

4.1 計算參數選擇

根據對原始滑坡體的反算值、室內土工試驗以及經驗值，選取土體內摩擦角為7.5°，黏聚力為4.5kPa。采用綜合c、Φ法，滑坡推力計算安全系數選取為1.15，計算滑坡體的穩定系數。

根據鐵路工程設計技術手冊中規定，當Kf 值大于1.5 時，可認為是邊坡是穩定的［3］。根據本工程的變形滑動特征分別選取主滑面附近的三個斷面（DK67+260、+290、+320），進行穩定性分析計算，得到穩定系數分別為0.95、0.90 和0.97，由此可知滑動體處于為不穩定狀態，為防止其繼續滑動，需及時采取治理措施。

4.2 滑坡推力計算

滑坡前緣選取為側溝平臺上面的剪出口，后緣選取為DK67+290 斷面附近的主裂縫，采用傳遞系數法［4］計算出剩余推力Ea 為272kN/m。

5 滑坡治理措施及施工效果

5.1 滑坡治理措施

根據穩定性及剩余推力計算結果，滑坡整治方案采用加強支擋以及加強防排水措施相結合的方案。

（1）路基支擋結構

①抗滑樁

DK67+162.5～DK67+404.2 左側，DK67+162.5～+262.5、DK67+337.5～+404.2右側坡腳路塹擋墻墻頂平臺處設16m長、截面尺寸為2.25m×2.0m 的方形截面抗滑樁，樁間距5.0m，采用C35 鋼筋混凝土對樁身進行現澆。

②重力式路塹擋墻

DK67+262.5～DK67+337.5右側設3.5m高重力式路塹擋墻加固，胸背坡率設計為1：0.3。擋墻墻身采用標號為C25 混凝土澆筑，前后與既有擋墻順接。

③框架梁錨桿：

對DK67+240～+380 段左側路塹邊坡采用框架錨桿防護。錨桿孔徑選取為110mm，孔深為12.2m，間距長寬均為3.0m，與水平面的夾角為15°，采用HRB400級Φ25mm的2根鋼筋制作。采用的錨桿孔內注漿方式為一次注漿，孔底返漿法灌注M40 水泥砂漿。框架梁為C35 鋼筋混凝土，肋寬0.3m，肋厚0.3m，全埋入坡面內。

（2）防排水設計

DK67+162.5～DK67+404.2 兩側邊坡及擋墻上各設一排排水斜孔，與水平面的夾角為5°，DK67+240～+380 左側邊坡及擋墻上長度為15m，其余地段排水斜孔長度10m。擋墻地段應注意避開抗滑樁，排水斜孔間距5m，滑坡地段排水斜孔應穿透滑動面；邊坡坡面排水斜孔間距7.2m，結合主骨架位置設置。DK67+249.8～DK67+375.3 段左側側溝及側溝平臺拆除重砌；DK67+262.5～+337.5 段右側側溝平臺拆除重砌。DK67+162.5～DK67+404.2兩側邊坡塹頂與天溝之間用C25混凝土封閉，厚0.2m。天溝與塹頂鑲邊、天溝與防護柵欄間地面應平整，使地表水能順利排入天溝和坡面排水槽，避免積水。既有擋墻段進行清查，疏通泄水孔。

（3）其它

DK67+249.8～DK67+375.3 左側擋墻破損處應修復；DK67+249.8～DK67+375.3左側淺層滑坡段塹頂裂縫應灌水泥漿后采用2：8 灰土封閉。原設計塹頂外側新填土及堆土應全部清除。

5.2 滑坡治理效果

經過綜合整治，竣工五年多的時間里，多次經受了雨季的考驗，未再出現滑坡及其他病害跡象，邊坡整體處于穩定狀態。說明本滑坡采用強支擋與綜合排水的工程處理措施是合理的，達到了消除滑坡隱患的目的。

6 結語

本文通過對寧杭鐵路瓦屋山站路塹邊坡滑坡病害原因分析以及綜合治理，得出以下結論：

（1）根據現場調查得出，滑坡的誘因主要為內在因素以及外在因素，內在因素為丘坡自然坡度與基巖層面傾角近乎平行以及地層結構，外在因素為連續降雨以及工程切坡產生未支護的臨空面。

（2）根據該工點三個代表性橫斷面的滑坡穩定性分析計算得出，該滑坡穩定性系數較低，處于不穩定狀態，且剩余滑坡推力相對較大，因此需要加強支擋防護，及時整治病害。

（3）根據長時間的觀測以及調查，采用強支擋以及加強防排水的措施后，邊坡整體處于安全、穩定狀態。