復(fù)雜山區(qū)鐵路順層滑坡體整治技術(shù)

蔡煥華

(滬昆客專湖南公司，湖南長沙 410008)

山區(qū)鐵路選線難度大，經(jīng)常出現(xiàn)鐵路線路走向與巖層走向并行的情況，從而導(dǎo)致線路布置在順層邊坡區(qū)域。通常條件下，當(dāng)山坡地層構(gòu)造線與線路走向夾角小于45 °且?guī)r層傾角在12～45 °范圍，必須對順層邊坡穩(wěn)定性進行分析并做防護設(shè)計。尤其是當(dāng)順層側(cè)邊坡較高時，因下滑力大而引起邊坡不穩(wěn)定性風(fēng)險增大，須根據(jù)其巖性特征、滑動邊界條件和邊坡坡率等因素，利用反算、試驗以及工程地質(zhì)類比法綜合分析確定層面物理力學(xué)參數(shù)和加固防護措施，以保證邊坡穩(wěn)定。

1 工程簡況與滑坡實況

1.1 工程概述

黔張常鐵路位于渝鄂湘交界地帶，自西向東穿越武陵山區(qū)，區(qū)域地質(zhì)條件與宜萬鐵路類似，屬揚子地臺鄂黔臺褶帶，沿線地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形地貌多變，高陡邊坡較多，是典型的復(fù)雜山區(qū)鐵路。線路大多走行于中山、低山區(qū)，所處的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體工程地質(zhì)類型、大氣降水、人類工程經(jīng)濟活動等條件，有利于多種不良地質(zhì)發(fā)育。其路基工點類型主要有路堤、路塹邊坡防護、陡坡路堤、浸水路堤、松軟土路堤、低路堤、巖溶(洞穴)路基、危巖落石、順層路塹等。

1.2 山體滑坡過程及其發(fā)展趨勢

線路路塹2015年9月～2017年3月間施工開挖至接近路基面設(shè)計標(biāo)高，2017年5月23日巡查發(fā)現(xiàn)路基面和左側(cè)路塹邊坡防護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。2017年6月13日，該段左側(cè)山體產(chǎn)生滑坡，左側(cè)山體呈整體狀向線路右側(cè)坍滑，滑坡體前緣(路塹底部)向線路右側(cè)位移6～9 m、上抬約12 m，左側(cè)一級坡面消失，二級、三級、四級邊坡整體下沉6～7 m，滑坡體滑移至右側(cè)坡面后呈堆積狀?；麦w前緣、后緣、山頂裂縫、滑體前沿堆積體整體前移現(xiàn)場如圖1、圖2所示。

圖1 線路附近滑坡體現(xiàn)狀

圖2 滑坡體前緣

2 滑坡區(qū)域勘探調(diào)查

在南方強降雨雨季期，為防止次生災(zāi)害發(fā)生，進行現(xiàn)場調(diào)查、補充測繪及鉆探工作，對滑坡平面圖0.2 km2范圍的測繪，并對滑坡主軸與5個輔助斷面、4個垂直主軸斷面、20個橫斷面和19 孔勘探測量工作。根據(jù)測量及鉆孔揭示，滑坡體主軸長約380 m，滑面高差約90 m，滑坡體平面范圍為48 000 m2，估算滑坡體總體積約100×104m3，屬于中層大型基巖滑坡。開展了HPEM高精度瞬變電磁法物探測試，探明了滑體范圍、滑面位置，掌握了滑帶物理力學(xué)參數(shù)，Ⅰ-Ⅰ主軸斷面圖如圖3所示。

圖3 Ⅰ-Ⅰ主軸斷面(單位：m)

結(jié)果表明，滑坡范圍有多個拉裂帶，主要有大里程側(cè)面拉裂帶、山頂拉裂帶、后緣拉裂帶、右側(cè)拉裂帶。

3 滑坡原因分析

結(jié)合現(xiàn)有邊坡工程技術(shù)[1-3]，對滑坡原因進行分析。

3.1 誘發(fā)因素

滑坡體所在區(qū)域位于田坪界背斜南東翼，為一單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為N45～60°E/10～15°S，與線路夾角為40～58°。根據(jù)現(xiàn)場探明該山頂附近(滑坡后緣)巖層傾角較陡(13～15°)，中段緩坡地段較緩(10°左右)，路基及兩側(cè)位置變陡(13°左右)，且?guī)r體X型垂直節(jié)理發(fā)育,節(jié)理面局部為泥質(zhì)充填，巖體碎塊狀,具有散體結(jié)構(gòu)特征，地表水易沿節(jié)理下滲。

湖南常德地區(qū)每年4～9 月屬于雨季，特別是2017年5月以來，受厄爾尼諾現(xiàn)象影響，降雨量較往年偏多，降雨強度超歷史記錄，附近自動監(jiān)測資料顯示5月、6月降雨較多，其中降雨天數(shù)達44 d，強降雨(強度為大到暴雨)天數(shù)有25 d，加之地表植被茂密，給地表水下滲形成了持續(xù)性補給源。

3.2 地質(zhì)因素

該滑坡體主滑方向為巖層傾向方向，為S20 °～25 °E之間，與線路方向夾角約45～50 °。主要受垂直節(jié)理控制，滑坡體總體平面形態(tài)呈現(xiàn)分區(qū)域分段的特點，以錯臺坎位置(定義為F1裂縫)為界，將整個滑坡體分為Ⅰ號原生蠕動體、Ⅱ號擠壓式滑動體、Ⅲ號和Ⅳ號坍塌體(主要為滑坡產(chǎn)生后，形成臨空面，巖體沿節(jié)理及裂縫產(chǎn)生坍塌)。另外，地表下伏白堊系基巖構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重，在長時間飽水狀態(tài)下，雨水沿節(jié)理面下滲，進入砂泥巖層間形成軟弱面,滑帶及上部鉆芯取樣如圖4所示。

3.3 認(rèn)知因素

根據(jù)勘察定測和補勘資料均表明該段巖層產(chǎn)狀為N45～60 °E/10～15 °S，與線路夾角為40～58 °，總體上是以10～13 °傾角傾向線路右側(cè)，經(jīng)專家會論證該段屬于緩傾角斜向順層，對于地質(zhì)復(fù)雜山區(qū)應(yīng)參照順層邊坡進行支擋防護設(shè)計。在建設(shè)項目勘察設(shè)計階段，由于該段不屬于順層界定的原則條件范圍，邊坡支擋措施未按順層進行處理，擋護措施偏弱，在各種復(fù)雜因素共同作用下最終產(chǎn)生滑塌，是對復(fù)雜山區(qū)地層結(jié)構(gòu)認(rèn)識深度不夠帶來的設(shè)計認(rèn)知風(fēng)險。

4 滑坡體整治

借鑒以往經(jīng)驗[4-5]，對滑坡進行治理。

4.1 整治方案比選

通過對補充勘察資料反復(fù)進行分析，重點研究了大清方方案、清方結(jié)合單排樁方案以及清方結(jié)合兩排樁方案等四個處理方案見表1。

表1 整治方案比選

經(jīng)過計算，綜合考慮后期運營安全、運營維護以及現(xiàn)場實施條件和經(jīng)濟技術(shù)因素，采用沿滑面順層大清方方案，具體如圖5所示。

圖5 Ⅰ—Ⅰ滑坡主軸斷面整治方案

4.2 主要處治措施

(1)沿Ⅰ—Ⅰ′滑坡主軸斷面清方卸載。

(2)于左側(cè)距離線路9.5 m 處設(shè)置10 根抗滑樁。

(3)沿線路方向于抗滑樁兩端邊坡設(shè)置錨桿框架梁。

(4)對外圍既有防護設(shè)施整治。

(5)后期變形監(jiān)測。

4.3 整治效果

按照施工方案實施，進展順利，未發(fā)生二次滑塌和次生災(zāi)害問題，保證了雨季施工期間人員設(shè)備機械的安全；根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，滑塌體及周邊地層保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)位移沉降劇變情況，位移收斂平穩(wěn)；工程驗收，支擋結(jié)構(gòu)合理，防護措施到位，安全運營有保證。

5 結(jié)論

順層邊坡對線路危害性較大，一旦發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，處理難度大，整治費用高，需要引起工程建設(shè)者足夠重視。選線階段盡量規(guī)避此類地質(zhì)段落，條件允許盡可能采取小挖小填方案；勘察設(shè)計階段應(yīng)對此類地段進行詳勘，查明地層巖性、巖層走向與線路走向關(guān)系、調(diào)查清楚當(dāng)?shù)厮奶卣骱偷孛睬闆r，對順層滑坡災(zāi)害作出預(yù)判；專業(yè)設(shè)計階段應(yīng)詳細核實巖層物理力學(xué)指標(biāo)，尤其對軟質(zhì)巖石(特別是白堊系、志留系泥巖、砂巖、頁巖)段落順層的產(chǎn)狀、節(jié)理、裂隙、層間的物理力學(xué)參數(shù)等地質(zhì)條件，進行邊坡穩(wěn)定性分析檢算，最小穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)為1.15～1.25，否則應(yīng)加強支擋防護措施，可采取順層面清方、樁板墻、預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻、預(yù)應(yīng)力錨索格梁等綜合加固防護方案。

緩傾角斜向順層在設(shè)計階段應(yīng)引起重視，一般情況對處于順層界定指標(biāo)邊界附近的地層地質(zhì)容易忽視，往往按照一般路基邊坡防護進行設(shè)計，在工程實施階段由于各種誘發(fā)因素引起滑坡，特別是在運營階段，此類地質(zhì)在極端天氣條件下極易發(fā)生大規(guī)?；斐蓢?yán)重后果，應(yīng)在設(shè)計階段進行規(guī)避。