高速鐵路特大橋滑坡勘察及處治技術(shù)探究

［摘要］滑坡作為一種常見的地質(zhì)災害，在鐵路橋梁施工過程中，應對這一問題提高重視，采取相應的技術(shù)手段進行規(guī)避，確保工程項目的安全性和穩(wěn)定性?；诖?，采用了案例分析法，以高速鐵路特大橋為實際研究對象，深入分析滑坡勘察及處治技術(shù)，并且結(jié)合跨滬昆高速鐵路特大橋的勘察工作細節(jié)，明確在實際施工過程中，滑坡問題具體的處理方式。從實際調(diào)查、施工結(jié)果和從高速鐵路特大橋滑坡勘察及處治技術(shù)來看，以抗滑樁法為主要措施，采用卸荷、錨索及邊坡的防滲和排水措施，可以最大程度規(guī)避滑坡問題，確保工程項目施工的安全性。

［關(guān)鍵詞］高速鐵路特大橋；滑坡問題；勘察工作；處治技術(shù)

鐵路工程施工環(huán)境日益復雜，相應的施工難度也隨之提高。高速鐵路特大橋作為國家道路交通網(wǎng)絡中必不可少的存在，其在施工過程中也面臨著嚴重的滑坡風險，必須在施工前展開高質(zhì)量的勘察工作，收集相應的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，分析滑坡風險，落實相應的處置技術(shù)方案，以求最大程度規(guī)避滑坡風險。

1 工程概況

跨滬昆高速鐵路特大橋位于湖南省邵陽市大祥區(qū)境內(nèi)。該橋設計起點里程為DK3+093.380，設計終點里程為DK7+169.525，中心里程為DK5+131.453，全橋長4076.145 m。其間跨越鄉(xiāng)村道路、農(nóng)田、樹林、水塘及水溝，分別于DK3+550、DK6+900處上跨益湛線鐵路、DK4+800上跨懷邵衡鐵路，于DK3+550～DK6+900段與益湛線并行，間距50～120 m，于DK5+700處附近上跨滬昆高速公路。DK4+000～DK5+000段線路右側(cè)40 m為資水河。

2 高速鐵路特大橋滑坡勘察工作

2.1 勘察技術(shù)手段分析

在高速鐵路特大橋頭地區(qū)，采用鉆孔等技術(shù)手段，對該地區(qū)的滑坡進行現(xiàn)場調(diào)查，查明該地區(qū)滑坡的工程地質(zhì)特征，探討跨滬昆高速鐵路特大橋上方滑坡的形成機理，定性、定量分析跨滬昆高速鐵路特大橋上的滑坡體的穩(wěn)定性。

在收集了本地已有的地質(zhì)資料后，對該滑坡所處的地理位置、地層年代、地質(zhì)成因、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象等進行了調(diào)查。除了上述地質(zhì)信息之外，進一步測定該區(qū)域地層及節(jié)理裂隙的產(chǎn)狀、充填物質(zhì)、膠結(jié)情況等方面的詳細信息數(shù)據(jù)，以此為后續(xù)的滑坡問題展開深層次分析。不僅如此，為了確保分析結(jié)果的真實性和可靠性，還進一步結(jié)合了區(qū)域的氣象水文資料，以此明確連續(xù)降雨時間、暴雨強度與滑坡活動之間的關(guān)系，以此在后續(xù)的滑坡處治過程中做到最好。

對滑坡所在位置及其影響范圍的地形地貌進行觀測，并繪制1∶1000地形圖，對勘探中的勘探點及斷面進行測量，并對調(diào)查中的滑坡范圍及表層裂縫進行實際測量。以滑坡區(qū)為中心，沿滑坡軸心方向，設置3條觀測線，每條觀測線上，設置2～4條觀測井對滑坡區(qū)的巖土組成、厚度及巖土工程性質(zhì)進行分析，并以此為依據(jù)，綜合分析滑坡的地質(zhì)特征。在此基礎(chǔ)上，以高密度電法為依據(jù)，以探測線路為參考，對不良巖層中的電性異常進行研究，尋找并定位滑脫面，并據(jù)此推測滑脫面的性質(zhì)、深度及范圍，對本次工程的勘察工作進行驗證、補充和完善。通過對滑坡的總體調(diào)查，查明滑坡的性質(zhì)、深度及范圍，還需要進一步鉆孔確認，以此為后續(xù)的治理工作奠定基礎(chǔ)。為更好地了解滑坡體中的巖土性質(zhì)，以滑坡中的巖土組為基礎(chǔ)，選取了一種因結(jié)構(gòu)疏松或因其強度較弱而沒有取樣的坡積粉砂黏土，對其進行三種直接剪切試驗，并對樣本進行取樣分析。綜合研究滑坡范圍、滑體尺寸及滑面特征，并與當?shù)匾延械难芯砍晒M行對比，得出滑坡范圍、滑體尺寸及滑面特征，為滑坡的后期穩(wěn)定分析及支護提供更為準確的勘察資料。

以跨滬昆高速鐵路特大橋為例，鉆探使用xY-100型液壓工程鉆機，采用沖擊鉆進、回轉(zhuǎn)鉆進、壓進等孔底鉆頭環(huán)狀切割全取芯法的鉆探技術(shù)和套管或泥漿護壁等施工工藝。硬塑土層使用國產(chǎn)標準厚壁活閥式取土器，采用液壓法或重錘少擊法；軟土及松軟土層使用國產(chǎn)薄壁取樣器用液壓法采?。簧邦愅寥_動樣。終孔時對鉆孔巖芯進行拍照存檔，終孔24小時后測定穩(wěn)定水位。

2.2 勘察情況分析

獨特的地貌特征是誘發(fā)滑坡的必要條件，而地殼運動是又一個重要因素。同時，地層的巖石性質(zhì)、人類工程活動、降雨條件及地表徑流量等也有可能造成滑坡災害。作為滑坡發(fā)育的基礎(chǔ)性因素，地層巖性對其變形失穩(wěn)機理及發(fā)育特征有著重要的影響，而從跨滬昆高速鐵路特大橋的地質(zhì)條件來看，工點范圍內(nèi)對工程有影響的特殊巖土主要為人工填土及膨脹土。人工填土土質(zhì)不均，厚度差異大，密實度不均勻，承載力低，橋梁設計時需注意。正常情況下，跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)巖溶強烈發(fā)育，結(jié)構(gòu)緊密，基巖較穩(wěn)定，具有較好的物理狀態(tài)特征，以及很高的阻隔性能。但巖溶本身水貫通性好，因此，地下水位的變化或者暴雨可能會給勘察及施工造成風險，甚至引發(fā)塌陷、淹沒等方面的問題。

第一，綜合情況?？鐪ジ咚勹F路特大橋橋址區(qū)地貌呈現(xiàn)為丘間谷地與剝蝕丘陵的復合地形。具體而言，橋址范圍內(nèi)，丘間谷地部分地勢相對平緩，而剝蝕丘陵區(qū)則呈現(xiàn)出一定的地勢起伏。此外，橋址區(qū)與資水河岸相鄰，沿線分布有民房、農(nóng)田、水塘以及樹木等。交通網(wǎng)絡方面，橋址區(qū)內(nèi)有多條公路和鐵路穿越，且均以上跨形式通過。

第二，地層特征。為了進一步分析跨滬昆高速鐵路特大橋在實際施工過程中可能出現(xiàn)的滑坡風險，對橋址區(qū)的地層巖性展開進一步判斷，以此為后續(xù)的滑坡治理工作提供參考。根據(jù)本次勘察及收集資料揭示，橋址區(qū)的巖土層按其成因分類主要有：第四系（Q4ml）素填土、第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）粉質(zhì)黏土、第四系殘坡積層（Qel+dl）粉質(zhì)黏土等。

第三，工程環(huán)境。在分析滑坡問題的過程中，還需要進一步分析橋梁工程和環(huán)境的相互影響，明確其中可能存在的風險問題。從實際情況來看，橋址區(qū)地處亞熱帶季風氣候區(qū)，雨量充沛，暴雨時節(jié)，部分地勢相對較低的墩臺施工中存在淹沒風險。橋梁穿越村莊，因此施工期間，施工振動、車輛來往、抽排地下水、油污、泥漿排放等都會對周圍環(huán)境造成影響。

第四，地質(zhì)條件。從跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)勘探結(jié)果來看，主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶。據(jù)勘探資料統(tǒng)計，橋址區(qū)巖溶發(fā)育按深度分布規(guī)律為：發(fā)育孔深gt;50 m，見溶洞5個；發(fā)育孔深30～50 m，見溶洞76個；發(fā)育孔深10～30 m，見溶洞335 個；發(fā)育孔深lt;10 m，見溶洞316 個，溶洞最大埋深為59.10 m，最小埋深為0.70 m。有379個鉆孔溶洞呈單個分布，其余鉆孔中見有2～4層溶洞。所揭露溶洞的洞高為0.10～18.30 m。溶洞頂板埋深0.70～59.10 m，平均15.34 m；標高160.75～250.15 m，平均210.72 m。依據(jù)《鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB10027-2012）中的附錄E判定，橋址區(qū)覆蓋土層厚度0.70～15.10 m，橋址區(qū)巖溶屬裸露型—淺覆蓋型。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范》（GB50007-2011）中的對巖溶發(fā)育程度指標判斷：本橋范圍內(nèi)線巖溶率為8.25%，見洞率為55.25%，橋址區(qū)巖溶發(fā)育等級為巖溶強烈發(fā)育。

跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)內(nèi)的不良地質(zhì)除了巖溶之外，在部分施工區(qū)域內(nèi)，還有一些特殊巖土，主要為人工填土及膨脹土。（1）人工填土：人工填土主要為素填土，灰褐色，松散—稍密，稍濕，主要成分為黏性土，層厚約0.70～8.30 m。（2）膨脹土：根據(jù)室內(nèi)試驗成果，橋址區(qū)DK4+920～DK5+580段殘坡積層粉質(zhì)黏土、DK5+580～DK7+135段沖洪積層粉質(zhì)黏土具有弱膨脹性，其余地段無膨脹性。由于膨脹土具有吸水膨脹軟化，失水收縮開裂，并能產(chǎn)生往復脹縮變形的特性，對橋梁工程及基坑工程穩(wěn)定性影響較大，應加強防排水及支護措施。

綜合上述信息，結(jié)合《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（GB55002-2021）的標準，對跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)的建筑場地抗震地段類別判斷如下：橋址區(qū)上覆第四系粉質(zhì)黏土，土層較薄，下伏石炭系下統(tǒng)石蹬子段（C1d1）、石炭系下統(tǒng)大塘階測水段（C1d2）、石炭系下統(tǒng)大塘階梓門橋段（C1d3）灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖、泥質(zhì)砂巖，泥盆系上統(tǒng)錫礦山組下段（D3x1）、泥盆系上統(tǒng)錫礦山組上段（D3x2）灰?guī)r、巖溶化灰?guī)r及炭質(zhì)頁巖。巖溶強烈發(fā)育，基巖較穩(wěn)定，橋址區(qū)抗震設防烈度為Ⅵ度，綜合判定為抗震一般地段。

2.3 滑坡風險分析

基于上述信息，進一步判斷跨滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)存在的滑坡風險。

該特大橋橋址區(qū)巖溶現(xiàn)象極為顯著，上覆地層主要由粉質(zhì)黏土構(gòu)成。在巖溶活躍區(qū)域，粉質(zhì)黏土與基巖面接觸頻繁，形成獨特的巖溶地質(zhì)環(huán)境。由于第四系地層受到地下水水位動態(tài)變化等多重因素影響，局部覆蓋層的細顆粒易發(fā)生流失或潛蝕，進而形成溶洞。這種地質(zhì)條件易導致地面巖溶塌陷的發(fā)生，對地質(zhì)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

覆蓋層的物理性質(zhì)較差，強度較低，且多數(shù)溶洞頂板較薄，這些因素在施工過程中極易引發(fā)地面塌陷，從而增加勘察及施工的風險。同時，表層覆蓋層及溶洞頂板的厚度變化大，強度不足，無法作為有效的持力層。因此，橋梁樁基必須穿透溶洞底板，深入到弱風化且完整的基巖中，以確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性。

橋址區(qū)的可溶巖地層巖溶發(fā)育強烈，存在溶蝕裂隙、溶洞等多種巖溶形態(tài)。部分地段的巖溶孔洞間具有良好的連通性，地下巖溶水相互貫通，并與周邊的水井、泉點存在緊密的水文聯(lián)系。在橋梁樁基施工過程中，施工活動可能引發(fā)巖溶水位的變化，進而導致周邊地表發(fā)生塌陷或下沉。同時，施工產(chǎn)生的泥漿、油污等污染物易對鄰近的水井、泉點造成水質(zhì)污染，影響周邊居民的生活供水安全。

橋址區(qū)的邵陽臺、永州臺位于丘坡地帶，覆蓋層較厚。地下水匯集帶易形成軟化夾層，對邊坡穩(wěn)定性構(gòu)成不利影響。在基坑開挖過程中，地下水的滲流作用可能導致基坑失穩(wěn)，增加施工難度和安全風險。

橋址區(qū)位于谷地地勢低洼地段，墩臺在雨季時可能面臨洪澇災害的威脅，對施工設備造成沖毀等損害。灰?guī)r地層中發(fā)育有多層溶洞，其中大多充填有流塑至硬塑狀的粘土，部分溶洞為空洞狀態(tài)。在基礎(chǔ)施工過程中，應采取有效的樁孔護壁措施，如泥漿護壁或護筒護壁等，以防止樁孔壁發(fā)生坍塌。為確保施工質(zhì)量和安全，施工前應選擇具有代表性的地段進行工藝性試驗，以確定合理的施工參數(shù)，為正式施工提供科學依據(jù)。

3 高速鐵路特大橋滑坡處治工作

滬昆高速鐵路特大橋橋址區(qū)在實際施工過程中，存在一定的滑坡風險，為了從根本上規(guī)避滑坡問題，還需要展開針對性的處治工作。

3.1 前期施工過程中的注意要點

在基坑施工階段，主要采用隔離樁進行填筑。開挖后，應立即進行水泥注漿作業(yè)，且需等待至少7天后，方可向鄰近的基坑進行注漿，以確保注漿效果和基坑穩(wěn)定性。在成孔階段，為確?？锥蔚拇怪倍群途?，需在四角處懸掛垂直線，進行實時檢測。同時，應嚴格控制成孔截面尺寸和孔深，以滿足設計要求。完孔后，需采用鋼筋框架探孔器進行緩慢勻速的檢測，對不合格區(qū)域進行及時糾正，并徹底清除護壁泥漿、樁底殘渣及積水等，以確保孔內(nèi)清潔和后續(xù)施工質(zhì)量。

在施工過程中，應適時注入核心混凝土，以防止井筒內(nèi)巖石發(fā)生腐蝕和軟化現(xiàn)象，保證基坑的穩(wěn)定性和安全性。對于孔樁的鉆孔作業(yè)，需設置兩個搖臂吊，采用直徑為10 mm的鋼絲繩，并配備一個直徑為50 cm、高度為50 cm的環(huán)狀吊渣筒。每次卸渣量約為13 m3，以確保鉆孔作業(yè)的連續(xù)性和效率。在井壁外側(cè)，使用吊籃將井壁上的渣子轉(zhuǎn)移至堆渣處，及時清除井壁上的渣子，并填滿一定量的井壁。隨后，由貨車將渣土運至指定的卸渣地點，以保持施工現(xiàn)場的整潔和有序。

在施工過程中，要按照工藝要求，采用氣體檢測器，對井眼進行多次檢測，看有無有毒有害氣體進入井眼。具體來說，在挖孔施工人員下孔前，務必用鼓風的方式替代和凈化孔洞內(nèi)的空氣，然后進行檢測，若檢測出的CO2真實濃度大于0.3%，或其他有毒有害氣體超出，則需立即進行通風。有些有毒的毒氣含量雖未超標，但仍會使工人感覺窒息，此時也需做好換氣工作。采用淺孔松動爆破法和微差毫秒電雷管起爆方法，對孔內(nèi)巖層爆破進行了具體分析，其方法應按單孔進行，在孔內(nèi)爆破施工后，以25 L/s的風量通風排煙，至少15 min。

3.2 支護施工過程中的注意要點

除了要重視基坑施工工作之外，還需要落實相應的支護工程，以此進一步提高，滬昆高速鐵路特大橋施工的安全性，增強滑坡體的穩(wěn)定性。

從樁上至樁下均需進行護墻，以3 m×4 m為樁徑，2 m×3 m為基礎(chǔ)，護墻厚50 cm為基礎(chǔ)，護墻使用與樁體相同級別的C30砼，砼的設計配置比例為：水泥∶砂∶碎石∶水∶堿水=330∶1105∶800∶165∶1.88。為保證開挖施工的安全性，應將一次澆注深度限定在1 m以內(nèi)，并加強對護壁筋的循環(huán)長度的控制，在護壁筋的上部和下部均應設置接縫彎頭，以避免在護壁筋的材質(zhì)中發(fā)生上下脫節(jié)。支撐墻的頂鎖開口必須在水平面0.3～0.5 m之間，并在井口提前埋設鋼管，以便與柵欄相連接。護壁漿液現(xiàn)澆時，應以竹板、木棒插入，并伴以快凝，在澆筑時，若護壁上有漏水、漏漿、蜂窩等現(xiàn)象，必須及時疏導堵塞。在護壁灌漿結(jié)束后，應在一定時期內(nèi)對其進行維護，并使其達到初凝狀態(tài)，然后拆除內(nèi)模。3 m×4 m樁徑相對較大，為保證結(jié)構(gòu)的安全性，需增設一個工字鋼內(nèi)撐，并結(jié)合治理斷面的實際，將滑動面設置在5～15 m。在該部位設置I14工字鋼“十字架”內(nèi)襯，可發(fā)揮最佳支撐作用；在工字鋼底襯的兩頭，分別填裝一塊木頭楔子，上下用∠75 mm×5 mm的角鋼焊接，形成一個完整的網(wǎng)架體系[6]。

在樁體鋼筋上，應采取兩路焊接方法，對鋼筋的搭接位置要有一定的格子，張拉筋應盡可能地設置在靠近巖體的樁尾處。在此基礎(chǔ)上，采用C30水泥穩(wěn)定碎石作為水泥穩(wěn)定碎石，并采用與既有錨桿支護結(jié)構(gòu)一致的水泥穩(wěn)定碎石。同時，為防止施工中產(chǎn)生開裂，還應采取單樁灌注的方法。在孔底有較多積水時（100 mm以下），可采用干法澆筑，即采用串筒或管道向孔洞中注入水泥，管道下端與水泥之間的間隔為1～2 m。在滲透率增大的情況下，需要在孔內(nèi)埋置一條管道，并在孔內(nèi)鋪一層高強隔離混凝土，通過承壓、水密及節(jié)點抗張試驗，確定其符合設計要求后，進行注漿。施工完成后，由項目部質(zhì)檢員進行自檢，合格后報告監(jiān)理方驗孔，檢測過程中，用4～6個直徑的骨鉆，緩慢而均勻地插入待檢測的孔口，著重檢測了孔口深度、直徑、位置偏差、垂直度等一系列的驗孔參數(shù)，確定滿足標準后，即可進行樁側(cè)鉆桿的施工[7]。

4 總結(jié)

綜上所述，在高速鐵路的建設與運營中，特大橋的安全性是至關(guān)重要的，特別是在地質(zhì)條件復雜、自然災害頻發(fā)的地區(qū)，如滑坡等地質(zhì)災害的防范與處理，顯得尤為緊迫和重要。而跨滬昆高速鐵路特大橋采用的是以抗滑樁法為主要措施，采用卸荷、錨索及邊坡的防滲和排水措施。從近兩年的跨滬昆高速鐵路特大橋現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果以及抗滑樁體的變形情況來看，滑坡問題得到了很好控制。但需要注意的是，高速鐵路橋梁建設在進行大型滑坡體的治理時，還要加強對其進行的進程和結(jié)果的監(jiān)測，以便能夠根據(jù)在建設中存在的問題，進行及時修正，保證岸坡滑坡的治理效果。

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