陽(yáng)安二線金家溝特大橋磚廠滑坡整治

沈 華

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

1 基本情況

1.1 工點(diǎn)位置及地形地質(zhì)情況

金家溝特大橋位于安康地區(qū)石泉縣與漢陰縣交界處池河鎮(zhèn)良田村附近，在既有線右側(cè)與既有線并行，距離10 m～20 m，金家溝特大橋橋梁起迄里程DyK284+199.67～DyK284+832.27，全長(zhǎng)632.6 m，孔跨布置為(19-32) m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，全橋均采用圓端形實(shí)體或空心橋墩，墩臺(tái)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。勘察期間發(fā)現(xiàn)橋址區(qū)9號(hào)～13號(hào)墩之間二線右側(cè)約30 m處，為金家溝大橋磚廠滑坡，滑坡寬約130 m，主軸長(zhǎng)約150 m，滑坡體厚約10 m，滑體主要為第四系坡積膨脹土，滑坡后緣地形明顯，前緣樹(shù)木歪倒。不良地質(zhì)范圍位于橋梁安全影響范圍之外,設(shè)計(jì)中未采取治理措施。

斜坡出露地層主要為人工填土、第四系上更新統(tǒng)沖積膨脹土，下伏基巖為上元古界片巖夾灰?guī)r。

1.2 病害情況

自2016年3月施工單位進(jìn)場(chǎng)施工金家溝特大橋6號(hào)～12號(hào)墩防護(hù)樁及橋墩樁基，至2016年6月樁基施工完成，6號(hào)～12號(hào)墩?qǐng)龅丶爸車(chē)闯霈F(xiàn)明顯的地表沉降。自2016年6月23日一段時(shí)間的強(qiáng)降雨過(guò)后，10號(hào)墩、11號(hào)墩樁基周?chē)乇沓霈F(xiàn)了不同程度的沉降，尤其是11號(hào)墩右側(cè)出現(xiàn)了長(zhǎng)約5 m，寬1.6 m，深1.2 m的塌陷坑，10號(hào)～11號(hào)墩之間也出現(xiàn)了一條貫通裂縫。

1.3 勘察情況

金家溝特大橋磚廠滑坡位于安康地區(qū)石泉縣與漢陰縣交界處池河鎮(zhèn)良田村一廢棄磚廠附近，近似“簸箕”形狀，滑坡后緣圈椅狀形態(tài)明顯，清晰可辨，滑坡后壁坎高約1 m，滑坡體自然坡度10°～14°，沿路線方向?qū)?30 m～150 m，主軸方向長(zhǎng)120 m～130 m，滑動(dòng)方向S20°W，與路線夾角86°?；w物質(zhì)主要以膨脹土為主。據(jù)了解附近村民：該滑坡由于磚廠取土，2011年下半年雨季過(guò)后滑動(dòng)，磚廠上部廠房出現(xiàn)滑動(dòng)，高處可見(jiàn)1 m寬滑縫，隨即當(dāng)?shù)夭块T(mén)禁止磚廠在滑坡下部挖土燒磚，磚廠被關(guān)閉。2014年8月份，9月份雨季當(dāng)?shù)卮迕癜l(fā)現(xiàn)鐵路山下一側(cè)玉米地出現(xiàn)開(kāi)裂，磚廠房上部邊坡又出現(xiàn)滑動(dòng)。此次滑動(dòng)，災(zāi)害較重。2015年幾乎未動(dòng)，2016年也未見(jiàn)滑動(dòng)。

為查明良田村磚廠滑坡目前發(fā)展程度及其對(duì)陽(yáng)安二線金家溝特大橋的影響，2016年9月18日～2016年9月19日，陽(yáng)安二線配合施工指揮部組織人員現(xiàn)場(chǎng)勘察，采取訪問(wèn)調(diào)查、地面調(diào)繪、鉆探揭示等綜合勘探方法進(jìn)行補(bǔ)充勘察。

2 病害原因分析

因強(qiáng)降雨、良田磚廠滑坡向上牽引發(fā)展，導(dǎo)致了邊坡蠕滑、地表拉裂，引起了金家溝特大橋10號(hào)～11號(hào)墩護(hù)坡出現(xiàn)下沉裂縫。

2.1 強(qiáng)降雨

該地區(qū)降雨主要集中在6月份～9月份，降雨量大且集中，雨水從裂隙滲入土體及片巖風(fēng)化裂隙，形成季節(jié)性潛水面，對(duì)膨脹土、片巖風(fēng)化層層侵蝕、浸潤(rùn)嚴(yán)重，大大降低了巖土體的強(qiáng)度，對(duì)坡體穩(wěn)定極為不利。

2.2 良田磚廠滑坡的牽引發(fā)展

增建二線位于池河二級(jí)階地后緣斜坡地帶，坡面覆蓋膨脹土，地方磚廠在斜坡坡腳處取土，破壞了該段斜坡的穩(wěn)定性，加之強(qiáng)降雨作用，導(dǎo)致山體滑塌。

DyK284+410.15～DyK284+640.15段線路右側(cè)磚廠滑坡整治變更是原磚廠滑坡由于前期磚廠挖土切坡致使坡腳不穩(wěn)定，加之連續(xù)強(qiáng)降雨后土體穩(wěn)定性被破壞，導(dǎo)致滑坡迅速發(fā)展危及鐵路安全而引起。

3 邊坡(滑坡)穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 滑坡參數(shù)反算

GDyK284+500～GDyK284+600段線路位于金家溝良田村磚廠滑坡影響區(qū)后緣斜坡地段，表層覆蓋有第四系地層，受磚廠滑坡?tīng)恳€附近存在地表拉張裂縫，存在潛在滑動(dòng)面，目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)(臨界穩(wěn)定狀態(tài))，進(jìn)一步發(fā)展，可能引起斜坡整體失穩(wěn)；不考慮地震、降雨、動(dòng)荷載的影響，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鑒定的滑面(帶)以及土工試驗(yàn)初步成果，以穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.0進(jìn)行反算，得到滑帶參數(shù)值如表1所示。

表1 滑帶參數(shù)值

3.2 滑坡計(jì)算參數(shù)的確定

根據(jù)補(bǔ)充勘察的土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的穩(wěn)定性分析和反算情況，與目前病害現(xiàn)狀十分吻合，最終確定滑坡推力計(jì)算采用的土體物理力學(xué)指標(biāo)為：表層砂質(zhì)黃土(0 m～5 m)c=10 kPa，φ=15°；土石分界面軟塑帶c=8 kPa，φ=11°。

3.3 滑坡推力計(jì)算

根據(jù)本病害特點(diǎn)，根據(jù)滑面及所確定的滑帶土物理力學(xué)參數(shù)(滑坡計(jì)算采用巖土體物理力學(xué)指標(biāo)：膨脹土：γ=18 kN/m3，C=14 kN/m2,φ=8°；巖：γ=22 kN/m3，C=4 kN/m2,φ=10°)安全系數(shù)采用K=1.25，計(jì)算出滑坡推力采用235 kN/m，以此進(jìn)行抗滑樁設(shè)計(jì)。

3.4 鋼筋混凝土抗滑樁設(shè)計(jì)

樁設(shè)計(jì)荷載為滑坡推力,附加安全系數(shù)K=1.25，荷載分項(xiàng)系數(shù)K=1.35。

按最不利斷面進(jìn)行樁體內(nèi)力計(jì)算，擬定樁長(zhǎng)16 m，樁設(shè)計(jì)采用極限狀態(tài)理論，錨固段位于片巖夾灰?guī)r，內(nèi)力按“K”法計(jì)算，地基系數(shù)K=80 000 kPa/m3，樁底支撐條件：

通過(guò)數(shù)學(xué)求解得到樁的剪力及彎矩圖：最大彎矩=12 436 kN·m，距離樁頂9.8 m；樁最大剪力=2 506 kN，距離樁頂8 m，如圖1所示。

4 滑坡病害整治

針對(duì)磚廠滑坡發(fā)展情況，為確保二線及既有線運(yùn)營(yíng)安全，經(jīng)研究討論后確定在DyK284+410.15～DyK284+640.15段線路右側(cè)10 m位置處采用抗滑樁進(jìn)行抗滑移處理。

1)為保證金家溝大橋橋墩的安全穩(wěn)定，于6號(hào)～13號(hào)墩右側(cè)10 m處設(shè)抗滑樁進(jìn)行加固。橋墩墩位處2根樁間距4.7 m，其余橋墩間樁間距采用7.0 m，共計(jì)設(shè)置36根樁。

2)樁截面采用1.5 m×2 m，樁長(zhǎng)：1號(hào)～13號(hào)、29號(hào)～36號(hào)樁樁長(zhǎng)13 m，14號(hào)～28號(hào)樁樁長(zhǎng)16 m，采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆。

3)樁間上部2 m靠線路側(cè)設(shè)4.2 m和6.5 m長(zhǎng)的擋土板，擋土板厚度0.4 m。擋土板采用C35預(yù)制鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)吊裝。安裝樁間板的臨時(shí)開(kāi)挖邊坡按1∶0.5開(kāi)挖，為防止樁間板下沉，于樁間板底設(shè)0.5 m寬，0.2 m厚的混凝土基礎(chǔ)。

4)樁頂擋土板臨時(shí)開(kāi)挖后，采用C組填料回填密實(shí)，地表0.5 m采用三七灰土封閉。

5)樁在開(kāi)挖過(guò)程中，設(shè)C25鋼筋混凝土護(hù)壁，厚度0.2 m，地面以上0.5 m范圍設(shè)1.0 m高鎖口。安裝擋土板之前應(yīng)拆除受影響范圍內(nèi)的樁后的鎖口、護(hù)壁。

6)每根樁沿樁身對(duì)角線方向預(yù)埋4根外徑57 mm，壁厚3 mm的鋼管作為檢測(cè)孔，沿樁身通長(zhǎng)布設(shè)，檢測(cè)管高出樁頂0.3 m。

7)整治效果：本段工程于2016年8月13日正式開(kāi)工，首先施工的是橋梁墩臺(tái)附近的第一批4號(hào)，6號(hào)，8號(hào)，10號(hào)，14號(hào)，16號(hào)，19號(hào)，21號(hào)，24號(hào)，26號(hào)，29號(hào)，31號(hào)，34號(hào)，36號(hào)抗滑樁，第一批樁抗滑樁也于10月8日施工完畢，第二批1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)，7號(hào)，9號(hào)，11號(hào)，13號(hào)，15號(hào)，17號(hào)，20號(hào)，23號(hào)，25號(hào)，27號(hào)，30號(hào)，32號(hào)，35號(hào)樁于11月27日施工完畢，第三批2號(hào)，12號(hào)，18號(hào)，22號(hào)，28號(hào)，33號(hào)樁于12月25日施工完畢。

當(dāng)?shù)谝慌鷺妒┕ね戤吅?，根?jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，墩臺(tái)附近的裂縫日位移變化量已由最初的5 mm逐漸趨于0 mm，并在以后的連續(xù)6 d的觀測(cè)值分析，裂縫已無(wú)變化。

病害整治工程于2016年12月29日完工。

在建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等部門(mén)的精心合作下，該滑坡病害工程的整治達(dá)到了理想的預(yù)期效果。

5 結(jié)語(yǔ)

1)近年來(lái)地球氣候復(fù)雜多變，陜南地區(qū)較易形成極端天氣，連續(xù)降水對(duì)地質(zhì)條件、地層巖性物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的影響，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)充分研究和注意。

2)運(yùn)營(yíng)線路上病害發(fā)生后及時(shí)采取全天候現(xiàn)場(chǎng)值守、變形監(jiān)測(cè)、做好臨時(shí)防排水等應(yīng)急措施，對(duì)保證線路運(yùn)營(yíng)安全是十分必要的。

3)病害整治措施應(yīng)結(jié)合病害發(fā)展情況，現(xiàn)場(chǎng)地形、交通條件、工期等因素進(jìn)行多作業(yè)流程的合理安排。

4)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視不良地質(zhì)的復(fù)活、擴(kuò)展因素，工程支擋措施應(yīng)超前考慮，防范未然，確保工程實(shí)施過(guò)程中不發(fā)生新的次生病害。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳廣波.塑流—拉裂型滑坡地質(zhì)特性及形成機(jī)理[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，1996(1)：93-102.

[2] 趙建軍，黃潤(rùn)秋，巨能攀，等.下伏軟弱層黃土邊坡變形機(jī)制分析及治理對(duì)策研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006(6)：743-748.

[3] 徐邦棟.滑坡防治[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

[4] 張宗堂，姚宏樂(lè)，蔡 河.滑坡文集·滑坡整治[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006：116-124.