鷹廈線(xiàn)K249+200～+450滑坡勘探及整治分析

張 俊

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司南昌院，江西南昌 330002)

1 工程概況

滑坡位于鷹廈鐵路K249+325處，縱長(zhǎng)250 m，橫向?qū)挾?0～80 m，相對(duì)最大高差約50 m，滑坡面系修建鐵路人工開(kāi)挖，坡度較陡，約45°，后緣坡度較緩，坡度約30°(見(jiàn)圖1)。此段塹坡2005年曾整治，在塹坡坡腳處4 m采用漿砌片石護(hù)坡，上部4 m采用框架錨桿錨固。2010年4至6月此處多次發(fā)生特大暴雨，發(fā)生了滑坡病害:天溝下邊緣出現(xiàn)裂縫、錯(cuò)落，坡腳處側(cè)溝已經(jīng)變形，部分蓋板已經(jīng)隆起，錨桿帽變形，目前塹坡處于暫時(shí)平衡階段。

圖1 滑坡工程平面

2 自然地理

該工點(diǎn)位于丘陵坡腳，左側(cè)為山體，右臨富屯溪，塹坡高20～30 m，塹上丘坡高度大于80 m。植被發(fā)育，有沖溝分布。

該區(qū)屬于中亞熱帶山地氣候，四季分明，冬天嚴(yán)寒，夏天酷熱，雨量充沛，溫暖濕潤(rùn)，植被茂盛，無(wú)霜期長(zhǎng)。受臺(tái)風(fēng)影響，常年平均氣溫17.9～21.2℃，極端最高氣溫43.2℃，極端最低氣溫 －10.3℃，無(wú)霜期247～339 d。年平均降雨量1 430～2 032 mm，年最大降雨量2 783.5 mm，最小降雨量875 mm，每年4～9月為雨季，10月到第二年3月為旱季。

3 勘察工作部署

3.1 勘察目的

勘察范圍位于鷹廈鐵路K249+200～+450處，前緣到河邊，后緣至滑坡頂部陡坎。

采用工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探、鉆孔測(cè)斜及室內(nèi)巖土試驗(yàn)等綜合勘察手段和方法，查明滑坡的地質(zhì)環(huán)境條件，地質(zhì)災(zāi)害的分布、破壞模式、穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)其危害性和威脅對(duì)象，提出切實(shí)可行的防治措施，為地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)提供相關(guān)依據(jù)和參數(shù)。

3.2 勘察工作布置原則

查明滑坡的土體厚度以及與下部巖層的接觸關(guān)系及相關(guān)的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性、變形破壞的發(fā)展趨勢(shì)做出評(píng)價(jià)，提供驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性、治理設(shè)計(jì)所需的相關(guān)計(jì)算參數(shù)。

結(jié)合場(chǎng)地的地形、地貌條件和邊坡目前的變形范圍，沿各滑坡主滑方向布置3～5條勘探線(xiàn)，每條勘探線(xiàn)布孔2～3個(gè)，預(yù)計(jì)10～14個(gè)鉆孔，探井槽若干個(gè)，在勘察期間可根據(jù)情況適當(dāng)增減。勘探孔間距不大于50 m，勘探孔的深度應(yīng)穿過(guò)最深潛在滑動(dòng)面進(jìn)入穩(wěn)定巖土層不小于3 m，并應(yīng)進(jìn)入支擋結(jié)構(gòu)基底下不小于3 m。

4 滑坡工程地質(zhì)條件

4.1 地層巖性

該區(qū)基巖由元古界麻源群變質(zhì)巖組成，上覆第四系殘坡積層，地層由新到老分述如下。

(1)第四系殘積土(Qdel):主要為粉質(zhì)黏土，褐紅色、褐黃色，一般為硬塑狀，遇水易軟化，軟化后呈軟塑狀，局部含風(fēng)化巖屑，厚3.0～6.0 m。

(2)云母石英片巖(Pt):灰黃色，全風(fēng)化，夾風(fēng)化碎屑，厚3.1～20.7 m。

(3)云母石英片巖(Pt):灰黃、灰綠色，強(qiáng)風(fēng)化，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物成分以云母、石英為主，厚3.3～24.0 m。

(4)云母石英片巖(Pt):灰黃、灰綠色，弱風(fēng)化，變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物成分以云母、石英為主，局部分布石英脈，厚度大于20.0 m。

4.2 滑坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)

勘查期間在鉆孔采取滑體土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，其主要參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1，設(shè)計(jì)參數(shù)建議值推薦見(jiàn)表2。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，天然C值取值范圍為3～90 kPa，φ值取值范圍為17°～31°。值得說(shuō)明的是，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)中內(nèi)聚力的數(shù)值離散性大，可能是由于該滑坡滑帶厚度較薄且黏土和角礫比例變化較大造成的。

表2 設(shè)計(jì)參數(shù)建議值推薦

5 水文地質(zhì)

該區(qū)地表沖溝發(fā)育，地表水多以片流的形式向沖溝匯集，沿沖溝流入富屯溪，流量受季節(jié)影響變化較大，尤以臺(tái)風(fēng)影響最大，每年5月至9月為臺(tái)風(fēng)季節(jié)，經(jīng)常帶來(lái)大暴雨，大量雨水滲入地下。

孔隙潛水主要賦存于上部第四系殘積、坡積層黏土，粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化云母片巖層中。在坡殘積土中，呈多層和透鏡體分布，具上層滯水性質(zhì)，含水條件不穩(wěn)定。地下水位變化幅度大，主要受大氣降水補(bǔ)給?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖構(gòu)造裂隙、層間裂隙和風(fēng)化裂隙中，一般水量較小，只在構(gòu)造破碎帶及巖層節(jié)理裂隙發(fā)育部位才稍豐富，主要靠河流側(cè)向滲流補(bǔ)給及排泄。

DK249+210左側(cè)30 m處有泉眼，水量較小。據(jù)調(diào)查在富屯溪岸邊有兩處泉眼，常年有水(現(xiàn)被河水淹沒(méi))。

6 滑坡形成的原因

6.1 水的作用

本區(qū)屬亞熱帶性氣候，水量充沛，受臺(tái)風(fēng)影響，暴雨多發(fā)。2010年4月至6月，因臺(tái)風(fēng)影響，鷹廈鐵路沿線(xiàn)連續(xù)普降大雨，大量雨水沿坡面灌滲，地面裂隙的出現(xiàn)增加了地表水的下滲。土體因吸水飽和形成軟化帶，加大了巖土體的重量，土體抗剪強(qiáng)度急劇降低，再加上土體內(nèi)地下水滲流增加了路塹邊坡土體下滑力，對(duì)滑坡的形成起到主要作用。

6.2 人為活動(dòng)

本段路塹是當(dāng)年修建鷹廈鐵路時(shí)開(kāi)挖而來(lái)，形成長(zhǎng)達(dá)250 m，高20～50 m的高邊坡，支擋滯后，形成一個(gè)臨空離散面，破壞了自然山坡的平衡。

線(xiàn)路左側(cè)為低山丘陵，右側(cè)緊鄰富屯溪，由于建有洋口水電站，常年蓄水放水，水位落差高達(dá)7～10 m，庫(kù)水位漲落，沖擊侵蝕坡腳巖土層，加速巖體風(fēng)化，促使巖土層軟化，引起岸坡變形;由于水位迅速下降，邊坡土體內(nèi)的水不能迅速消散，產(chǎn)生動(dòng)水壓力，加大邊坡的不穩(wěn)定性。

6.3 巖土工程性質(zhì)差

山坡上覆殘坡積粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，孔隙大，易于地表水的下滲，加之下部全風(fēng)化云母片巖結(jié)構(gòu)破碎，風(fēng)化的云母、絹云母礦物遇水后呈滑膩狀，降低了巖土之間的結(jié)合力。巖體中分布有石英巖脈，風(fēng)化后呈石英角礫層存在于巖體中，這種角礫雖厚度不大(一般不大于1 m)，但匯集坡面滲入的水體，使巖土軟化也可形成軟弱滑動(dòng)面。

綜上所述:連續(xù)的強(qiáng)降雨及人工開(kāi)挖，支擋措施不利，使山坡失去平衡是產(chǎn)生滑坡的主要因素，該滑坡為典型的工程滑坡。

7 滑坡穩(wěn)定分析與計(jì)算

根據(jù)滑坡的代表性主滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定性檢算，采用分塊折線(xiàn)法進(jìn)行計(jì)算。將滑塊分成4塊，設(shè)每塊寬1 m(如圖2所示)。

圖2 代表性主滑動(dòng)面

滑坡穩(wěn)定系數(shù)KS由下式計(jì)算

式中 i——計(jì)算段順序代號(hào)，設(shè)為1至n段;

Ni——計(jì)算段法向分力/kN;

Ti——計(jì)算段的切向分力/kN;

Wi——計(jì)算段滑體重力/kN;

θi——計(jì)算段滑面傾角/(°);

fi——計(jì)算段滑帶土的摩擦系數(shù)，fi=tan φi，φi為計(jì)算段滑帶土的內(nèi)摩擦角/(°);

ci——計(jì)算滑動(dòng)帶土的黏滯力/kPa;

Li——計(jì)算段滑面的長(zhǎng)度/m。

計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 滑體分塊穩(wěn)定性計(jì)算

計(jì)算結(jié)果KS=0.99，與病害處于暫時(shí)平衡階段的定性評(píng)價(jià)相符。

8 滑坡整治措施

根據(jù)病害性質(zhì)、病害顯露后的發(fā)展情況以及穩(wěn)定性分析結(jié)論，為避免病害發(fā)展對(duì)鐵路形成威脅，必須采取工程措施對(duì)病害進(jìn)行整治。按病害性質(zhì)及滑體形態(tài)分析，采用挖方減載及抗滑樁錨固是比較好的方案，但挖方減載存在以下不利因素:

①滑坡體上部山坡較高，減載工程量過(guò)大。

②病害區(qū)植被茂密，削坡必然造成大面積山體植被破壞，恢復(fù)植被及其困難，易造成水土流失及泥石流等危害。

③堆放挖方需要占用林地，破壞環(huán)境。

④減載時(shí)效性差，病害繼續(xù)發(fā)展就會(huì)引起線(xiàn)路中斷，難以達(dá)到根治的目的。

綜上所述，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，考慮到各方的因素，本著“一次根治、不留后患”的原則，采取抗滑樁、錨桿框架梁，結(jié)合排水的綜合整治方案。

9 監(jiān)測(cè)結(jié)論

為驗(yàn)證整治成效，在BDK12勘探孔內(nèi)設(shè)置測(cè)斜儀進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)。

(1)邊坡在觀測(cè)期間變形較小，說(shuō)明其目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)12號(hào)測(cè)孔在距孔口約10 m處變形變化較大，說(shuō)明此處存在一軟弱結(jié)構(gòu)面，與地質(zhì)勘探結(jié)果吻合。

(3)此處邊坡若發(fā)生滑坡，滑坡深度大約在10 m以?xún)?nèi)。

(4)抗滑樁施工后邊坡變形明顯趨于減小，說(shuō)明抗滑樁已起到抗滑作用。

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