鐵路路塹邊坡變形破壞特征及處治施工技術

胡建軍

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島066002）

1 研究背景

隨著國家經濟的迅猛發展，鐵路建設項目的數量越來越多，并且已經向著山區發展。山區地質條件具有脆弱、復雜和施工困難的特點，使得鐵路項目的邊坡工程問題愈發明顯。在所有山區鐵路項目建設過程中，路塹邊坡是最為常見的施工形式，近年來，鐵路的飛速發展給邊坡的施工提出了越來越高的要求，因此，在開展鐵路路塹邊坡施工的過程中，為提高鐵路工程施工質量，施工企業需注意重點分析變形破壞特征，并采取有針對性的措施進行處理。

本文所述項目工程為蒙內鐵路，該項目位于肯尼亞境內，東南至西北走向，主線全長471.650km。其中，第二標段全長為

144km，途徑15 座橋梁，2 座公路橋，166 座涵洞，全標段共計有站場9 座。

2 路塹邊坡變形破壞特征分析

2.1 紅黏土路塹邊坡

紅黏土，呈棕紅或褐黃色，具有含水率高、收縮性明顯、孔隙比大、裂隙發育以及塑性強等特點。經分析發現，紅黏土大多上硬下軟。紅黏土邊坡變形破壞具有以下特點：（1）此類邊坡變形開裂的位置一般首先發生在塹頂或坡面，裂縫通常呈弧形，具有較強的貫通性，一條裂隙如果不經處理，通常會發育成多道裂隙【1】。另外，紅黏土邊坡下部會出現較為明顯的鼓脹，并且存在一定程度的滲水現象。（2）紅黏土邊坡變形，軸線通常與開挖面處于近垂直的狀態；經過調查分析發現，變形體規模和邊坡高度之間成正比關系。（3）邊坡變形的發生和當地的降雨情況之間具有較為緊密的聯系，而且降雨所導致的邊坡變形大多為牽引式變形破壞。

2.2 軟弱巖（土）路塹邊坡

軟弱巖邊坡具有孔隙率大、強度低、親水性較強以及水理性較差的特點，這類邊坡變形一般具有以下特點：（1）邊坡坍滑規模呈圓弧形態；（2）邊坡坍滑過程通常在前期表現出較為緩慢的速度，但中后期的時候發展較快，邊坡滑動速度大大增加；（3）不管是邊坡上部開裂，還是下部鼓脹的變形形態，都會隨著時間的延續逐漸增強。

2.3 煤系地層路塹邊坡

煤系地層具有巖性軟弱、遇水強度降低、構造作用強烈、不連續結構面光滑等特點，這類邊坡變形具有以下特點：（1）邊坡變形滑體厚度變化程度較大，滑體下段較平緩，整個滑面呈現出上陡下緩的形態；（2）邊坡變形初期特征不明顯，邊坡上部塹頂出現開裂時周邊呈現簸箕狀環形裂縫【2】；（3）一旦遇到降雨天氣，多余的水分就會滲入地層，導致巖層軟化，使得邊坡滑動變形的情況更容易發生，嚴重的甚至可能出現“隆起型”破壞。

2.4 順層路塹邊坡

順層路塹邊坡變形具有以下特點：（1）邊坡變形規模較大，具有極強的突發性，破壞的速率也十分迅速；（2）單一巖層面的滑動規模加大，坐落式平推滑移滑面具有一定的復合型，而且以巖層滑面為主要形式；（3）沒有及時對臨空面進行加固，很容易導致成邊坡坍滑的出現，降雨產生的多余積水對順層邊坡的穩定具有十分不利的影響。

3 鐵路路塹邊坡變形破壞處治措施

3.1 減載抗滑

路塹邊坡坍滑工點常見的地層形式有2 種：泥質粉砂巖全風化層及粉質黏土。在開展路塹邊坡開挖施工的過程中，遭遇了連續強降雨的情況，多余地表水的滲入導致邊坡下部首先產生小型溜滑，然后進一步發展形成了多條錯臺和裂縫，且有些已經形成貫通弧形裂縫，后緣部分延伸的長度較遠，具備一定的刷方減載的條件，可以應用“減載+抗滑樁”方案進行處理，即：針對中上部溜坍松散體開展大面積刷方減載，以有效降低滑體的下滑力；適當地采取封閉坡面等綜合治理措施做好地下水的引排工作；建立并完善邊坡變形監測系統。

3.2 多級抗滑

路塹邊坡坍滑工點右側挖方坡高15.0～32.6m。在開挖施工過程中，受降雨天氣的影響，邊坡土體的強度大大降低。而此時正處于坡腳預加固樁和邊坡防護施工過程中，因為應力較為集中，坡腳形成了近垂直的臨空面，使得邊坡發生一定程度的變形破壞，最終導致了導坡腳鼓脹變形、坡面和塹頂自然山坡張拉裂縫等問題的發生。通過對邊坡變形進行監測發現，初期的邊坡變形程度較小，而且發展速度緩慢。該位置的山體過于高陡，不存在大面積刷方減載條件，而且邊坡地層土質較為松軟。由于路塹坡腳已經存在一排錨固樁，通過考慮邊坡的力學平衡，適當地挖除邊坡上部淺層溜坍體，在合理位置設置2 排錨固樁，旨在分擔下滑力。在不同位置抗滑樁的選擇過程中必須綜合考慮下滑力的大小【3】。另外，還要加強地表水的排引工作。具體如圖1 所示。

圖1 路塹邊波變形病害的多級抗滑措施示意圖

3.3 錨索抗滑

路塹邊坡坍滑工點右側邊坡為順層構造，挖方坡高約27m。完成該坡段的施工后，就可以開展坡面防護以及坡腳支擋施工，該位置的邊坡首先是上部先出現了一定程度的裂縫，然后整體出現一定程度的滑塌現象，中上部邊坡出現一定程度的滑塌現象后也出現了淺層溜滑的現象。在適當減載的基礎上，針對上部淺層溜坍體適當地放緩了邊坡坡率，并且將加固樁設置于坡腳的位置，增加坡腳的穩定性。為了有效防止邊坡中上部出現順層滑動的現象，應該采用路塹邊坡增設預應力錨索框架梁的加固方法進行加固。這項措施對于地表水的排引也具有促進作用。

3.4 排水抗滑

路塹邊坡坍滑工點地層具有水理性較差、孔隙率較大以及天然含水量較低的特點，再加上強降雨的影響，土體長期被浸泡在雨水中，導致強度大大降低，邊坡右側已經出現了一定程度的開裂、滑坍現象。針對這種邊坡，采用增加坡腳豎向錨桿抗滑擋墻的方式進行處理，該措施同時還可以有效地促進地下水的疏排。針對全坡面應用漿砌片石植草窗進行防護，避免地表水下滲的情況發生。另外，還設置了全方位疏排水措施，在滑面位置增加設置泄水孔，并且將積水引入到側溝或盲溝中。

3.5 利用既有設施的綜合加固

塹頂天溝局部地段溝頂靠山側出現了積水凹地，內部集聚了大量的導地表水，這些水分下滲到邊坡，導致土體穩定性大減，塹頂天溝至塹頂附近出現了寬度為1～5m 的貫通型裂縫，邊坡框架梁下部出現了一定程度的擠壓破裂；在伸縮縫的位置，坡腳擋墻也出現了輕微變形的現象，經過監測表明，坍滑體正處于潛在滑動的蠕變階段。在采取處理措施的過程中，綜合考慮邊坡施工現狀及變形的特點，以降低對已經完成施工部分的破壞作為前提，對上部坍體進行適當刷方減載，然后在邊坡平臺的位置增加1 排抗滑樁，與坡腳形成分級加固和分級支擋作用。經過監測發現，該方案和現場實際情況較為相符，并且提高了既有設施的利用效率，保證了工期的同時，明顯降低了項目施工各項費用。路塹邊坡變形病害的綜合整治措施示意圖如圖2 所示。

圖2 路塹邊坡變形病害的綜合整治措施示意圖

4 結語

綜上所述，邊坡失穩變形是鐵路施工過程中較為常見的問題，本文對邊坡變形破壞的原因進行了詳盡的分析和介紹，并有針對性地給出了具體的處理建議，提高了邊坡變形處理效果，可為相似工程提供借鑒。