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(cè)，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(zhì)災(zāi)害，僅在近十幾年經(jīng)過專門治理的臨江滑坡就有3次，分別為淮安新村滑坡，農(nóng)林大學(xué)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(jī)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(zhì)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(jīng)過專門治理的3次滑坡案例進(jìn)行分析。

2.1 淮安新村滑坡

該滑坡位于淮安新村外側(cè)的臨江側(cè)，滑坡發(fā)生于2008年6月，滑坡后緣位于上下店路的左側(cè)，兩側(cè)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?；聟^(qū)場地巖土體自上而下為雜填土粉質(zhì)粘土淤泥殘積粘性土等?；瑒用嫖挥谟倌嗉捌渑c粉質(zhì)粘土地層結(jié)合面處，剪出口高程與江底標(biāo)高接近，屬淺層牽引式土質(zhì)滑坡?；轮卫頃r(shí)，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(nóng)林大學(xué)門口滑坡

該滑坡位于農(nóng)林大學(xué)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(cè)，兩側(cè)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(xiàn)象，剪出口高程與江底標(biāo)高接近[5]?；碌钠麦w變形特征為：滑坡體后緣產(chǎn)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(dá)15cm～20cm，滑體下35cm～85cm，如圖2所示?；轮鬏S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(zhì)滑坡，如圖3所示。該滑坡治理時(shí)，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(nóng)林大學(xué)門口滑坡現(xiàn)場圖圖3 農(nóng)林大學(xué)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(cè)，2010年7月5日臨江側(cè)路基產(chǎn)生滑坡垮塌，滑坡后緣位于上下店路的左側(cè)，兩側(cè)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?；轮鬏S長約30m，橫向?qū)捈s100m，厚約10m，滑坡體積近30 000m3?；聟^(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(zhì)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(nèi)道路開裂下錯(cuò)現(xiàn)象明顯，嚴(yán)重威脅到2-3號別墅的安全，隨后開展了應(yīng)急搶險(xiǎn)，運(yùn)用貨船向江底拋填毛石進(jìn)行反壓，同時(shí)，對坡頂土方進(jìn)行卸載，用以減緩坡體的滑動?；轮卫頃r(shí)，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(zhì)滑坡，其變形破壞受坡體內(nèi)應(yīng)力分布變化及土體強(qiáng)度的控制[7]，滑出側(cè)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(diǎn)均為靠山臨江，地形陡峭，坡度達(dá)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(zhì)粘土淤泥淤泥質(zhì)土，坡底存在軟土地層分布，且根據(jù)地質(zhì)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?yàn)槿藶殚_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(dǎo)致了地下水在滑坡體內(nèi)聚集。其次，無法及時(shí)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(qiáng)度。再次，當(dāng)?shù)叵滤龅礁羲姆圪|(zhì)黏土淤泥質(zhì)土層后，沿層面形成一個(gè)飽水帶，而降雨后形成地下滲流，產(chǎn)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(jù)學(xué)者黃潤秋王恭先等的統(tǒng)計(jì)[7-8]，人類活動的力量逐漸取代自然營力，成為導(dǎo)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(guān)系。上下店路段邊坡發(fā)生滑動的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，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(shí)間節(jié)點(diǎn)，正好與上下店路段開發(fā)建設(shè)時(shí)間相吻合。在此期間，上下店路段進(jìn)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(jìn)行中，邊坡范圍內(nèi)及周邊的地貌均受人類破壞嚴(yán)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(chǎn)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(xiàn)象，如農(nóng)林大學(xué)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(nèi)的場地平整等活動。

此外，滑坡的發(fā)生，也與整個(gè)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(guān)。根據(jù)學(xué)者潘東曦趙群等[9-10]研究表明，因?yàn)殚}江無序采砂，上游水口電站的節(jié)流效應(yīng)，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(cè)河岸(即靠近滑坡一側(cè)河岸)，均發(fā)生了嚴(yán)重的下切現(xiàn)象，自2001 年以后最大下切深度達(dá)3.05m。

4 臨江邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

上下店已經(jīng)發(fā)生滑動的臨江邊坡，均具有類似的地層結(jié)構(gòu)和滑動模式，為了確認(rèn)其它路段臨江邊坡的穩(wěn)定性，有必要對其它路段邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。據(jù)前期勘察成果表明，臨江邊坡均為土質(zhì)邊坡，土體可能沿潛在滑動面產(chǎn)生滑動破壞，故采用瑞典圓弧法對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。本研究選用了Geoslope軟件的Bishop法進(jìn)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(jì)算邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，分別考慮了在天然條件下與降雨地表水下滲時(shí)邊坡的穩(wěn)定性情況，參數(shù)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(xiǎn)的潛在滑動面 (或具最小安全系數(shù)的滑坡體)。研究過程，挑選了4個(gè)剖面進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，如圖4所示；其中，剖面A-A’岸坡最小穩(wěn)定性系數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(xué)參數(shù)

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果表明，上下店臨江邊坡仍可能產(chǎn)生局部失穩(wěn)塌滑，塌滑區(qū)塊主要集中于上下店路外側(cè)斜坡，滑體主要組成為雜填土粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)土，主體滑面以淤泥質(zhì)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(yùn)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(wǎng)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(jīng)完成支護(hù)的3個(gè)臨江滑坡，根據(jù)設(shè)計(jì)縱斷面表明，在盾構(gòu)穿越段范圍內(nèi)存在多根抗滑樁和錨索，因此，施工前要對抗滑樁和錨索進(jìn)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(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)施工，該過程的風(fēng)險(xiǎn)較大且費(fèi)用高。此外，根據(jù)沿江地層的發(fā)育特點(diǎn)，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(shí)施性綜合造價(jià)等因素考慮，須對該路段線路進(jìn)行調(diào)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(nóng)林大學(xué)車站站位的限制，地鐵線路靠近車站附近時(shí)，必須回到上下店線路；設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避開淺部(<10m)易于發(fā)生滑動的淤泥質(zhì)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(biāo)高為宜，如圖5所示。

圖5 地鐵5號線線位變化示意圖

6 結(jié)論

福州上下店路段，在歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多次滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害，屬于滑坡易發(fā)區(qū)域?；掳l(fā)生的原因，是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，主要有現(xiàn)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(jīng)驗(yàn)表明，上下店臨江邊坡仍可能產(chǎn)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(xiàn)狀道路展布，須盡可能向山體內(nèi)改道；而且，為了避開淺部易于發(fā)生滑動的淤泥質(zhì)土地層，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能增大隧道的埋置深度。