兰渝线太公车站滑坡病害原因分析及综合整治

任华锋

(中铁二院工程集团有限公司，四川成都 610031)

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

兰渝线太公车站位于四川盆地北东部构造侵蚀低山区，地形起伏较大，山坡多为阶梯状，陡缓坡相间，地面坡度15°～35°。地面高程550～650 m，相对高差15～60 m。本次出现工程滑坡的里程范围为DK622+567.25～DK623+000.75段右侧路堑边坡，位于山坡台地上，原地面自然边坡较陡。

1.2 地质构造

该段位于龙门山印支褶皱带东部、四川中坳陷斜燕山褶皱带中之川北凹斜东部，岩体节理较发育—发育，主要为N65°W～10°E /80°～90°N，节理一般多张开；以及N10°～90°E/90°，节理一般多密闭。

1.3 地层岩性

右侧边坡上覆粉质黏土(<5-2>)，呈黄褐色，硬塑状，夹有10%～20%的碎块石、角砾，成份多为砂岩，厚2～8 m，下伏基岩为泥岩、砂岩互层(<9-3>)，节理裂隙发育，强风化层厚2～5 m，岩层倾角5～14°，走向为N5°W～N70°W；地表水、地下水不发育。

<5-2>粉质黏土：黄褐色，硬塑状，部分地段夹有10%～20%的碎块石、角砾，成份多为砂岩，局部地段含有零星块石，厚0～6 m，属Ⅱ级普通土。

<9-3>砂泥岩互层：泥岩紫红色，质软，局部为粉砂质，微层理发育，中厚层状，常呈薄片状剥落；砂岩浅灰色、砖红色，质稍硬，中细粒结构，主要物质成份为长石、石英；浅灰色砂岩以钙质胶结，砖红色砂岩以泥质胶结，以中厚层为主，局部巨厚层状。砂岩、泥岩呈不等厚韵律，砂岩厚度略小于泥岩，厚度比约1∶1。强风化带厚2～5 m。强弱风化带均属Ⅳ级软石。

1.4 地震

根据文献[7]，本段地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.40 s。

1.5 水文地质条件

地表水主要是庙子沟沟水，沟中常年流水，暴雨时猛涨，流速快；旱季时流量小，流速缓。

地下水主要分为两种类型，第四系孔隙水与基岩裂隙水。第四系孔隙水存在于坡残积、坡崩积、坡洪积土层中，由于区内土层厚度薄，降水多沿坡面汇集于冲沟排泄，补给水量有限。基岩裂隙水主要是在基岩裂隙中，泥岩属相对隔水层裂隙水较少，多出现在浅层风化裂隙中；砂岩构造裂隙较发育，地下水相对较丰富，主要接受地表水及壤中水下渗补给。

1.6 工程施工情况

太公车站DK622+567.25～DK623+000.75段以路堑通过，中心挖深2～15 m，边坡高度2～19 m。施工基本已开挖至路基面高程，坡面无防护。

2 滑坡的变形特征

该段路堑右侧边坡自2010年1月11日从下开挖， 1月13日，当堑顶挖至土石界面时，DK622+800～+910段路堑右侧地表出现多条牵引式拉张裂缝，裂缝距堑顶最远约34 m，裂缝宽约0.2～7 cm，深约60～70 cm，其后采用细粉质黏土封闭所有地表裂缝并回填夯实，再行施工。后经2月25日～3月5日期间小雨后，该段右侧边坡土石界面剪出，DK622+800～+910封闭裂缝又重新拉开，且在DK622+570～+800、DK622+910～+970两段右侧边坡断续出现新的拉张裂缝。3月16日现场调查发现裂缝宽度已达15 cm，并且局部出现小错台，在开挖路堑边坡土石界面处土体已发生蠕动位移剪出现象。至5月18日，边坡上土体在土石界面处呈约7°角剪出，其中DK622+790～+910前缘累计剪出长度约100 cm，局部边坡已被挤压垮塌，DK622+570～+790、DK622+910～+970两段开挖边坡呈不连续剪出，前缘累计剪出长度约30 cm。据观测，其后每次降雨后地表裂缝宽度、前缘剪出长度均有较明显变化，尤其DK622+790～+910段地表距堑顶最近两道张裂裂缝宽度已达80 cm、深约75～200 cm，最大错台0.95 m，长80余米，

根据现场调绘及钻探资料，从钻孔及施工开挖来看，滑动面大部分形成在粉质黏土和强风化砂泥岩互层之间的软弱结构面间，见图1。

图1 滑坡代表性断面

3 滑坡原因分析

3.1 内在因素[2]

根据地形地貌及勘探揭示的地层分布情况分析：据阳离子交换量和蒙脱石含量分析，部分土体矿物成分亲水性较好，土体具弱膨胀性，微裂隙发育，土性较差；根据钻探揭示及边坡土体剪出处情况，基岩面较平整，土石界面处土体和岩层性质差异大，粘合力差，抗剪强度较低，是土体边坡失稳的潜在原因。

3.2 外部环境因素[2]

人为活动：施工时未按照规范及设计要求，先做好截排水工程，然后从上至下分段分级开挖[10]，而是一次性开挖形成长拉槽，右侧边坡切坡较陡，且未及时防护，使边坡前缘临空面过大，加之在基岩开挖施工过程中放大炮，使边坡土体松动，产生张裂缝，牵引后缘土体向前滑移，直接诱发了滑坡。

雨水作用：堑顶外民房密集，村民生产、生活用水长期散漫排，施工过程中出现个别大气降雨集中时段，地表水渗入土体，导致土体含水量增大，抗剪强度降低，亦是边坡破坏的不利自然因素。

在上述因素的综合作用下，边坡前缘土体沿土石界面(基岩面)出现蠕动变形及坍塌，牵引后部表土开裂加大，导致右侧土质边坡产生工程滑坡。

4 滑坡稳定性分析

由现场调查的滑坡体变形特征分析，可判断该工点滑坡处于滑动阶段，整个滑体沿滑带缓慢移动。

4.1 滑动面强度指标

采用经验数据和钻探试验资料等综合分析确定[8]，综合内摩擦角φ=9.0°。

4.2 稳定系数Kf

根据φ值，计算滑坡体的稳定系数。采用综合φ值法，滑坡稳定性计算式[1]

Kf=[∑W2/sinajcosai+(∑W2/cos2ai+

W1icos2ai)tanφ]/(∑W1isinaicosai)

从以上公式得出稳定系数值，可分析滑坡是否处于稳定状态。经过对滑坡DK622+660、DK622+830、DK622+910、DK622+910断面计算，得出稳定系数K=0.85～0.9。故滑坡不稳定，文献[4]中滑坡稳定系数不小于1.05，须对该滑坡进行整治。

4.3 安全系数K

选用K值，应根据滑坡的发展阶段，滑面岩土抗剪强度的可靠性、工程的重要性等综合确定，一般情况下可采用1.1～1.25[4]。本工点滑坡正处于发展中，现场调查及钻探了解到滑带的性质，采用清方减载及加强截排水等治理措施，综合考虑，滑坡推力计算安全系数采用1.2。

4.4 滑坡推力计算

主裂缝为滑坡后缘，采用传递系数法计算滑坡推力计算[3]

Ti=KWisinai+ψTi-1-Wicosaitanφi

ψ=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanφi

取安全系数K=1.2，对滑坡进行推力计算，计算结果见表1。

表1 兰渝铁路太公车站滑坡推力计算结果

5 滑坡整治措施及效果

5.1 滑坡整治措施

通过现场勘察和分析，在稳定性评价的基础上，结合滑坡特性，滑坡整治采用后缘清方减载、加强截排水等措施，见图2。

图2 滑坡整治代表性断面(单位：m)

(1)清方减载

根据滑坡的坡体形态结合及新建站场断面宽度需要，采用“宽平台、缓边坡”对滑坡体刷坡减载。DK622+865.0～DK622+935.0段，长70.0 m，墙顶路堑边坡较高，第一级边坡设置锚杆框架梁内撒草籽间植灌木护坡，其余边坡采用浆砌片石人字型截水骨架内撒草籽间植灌木护坡[9]防护。

(2)加固坡脚

DK622+567.25～DK623+000.75右侧，墙前路堑第一级边坡设置锚杆框架梁内三维土工网垫客土植草护坡。根据滑坡稳定性分析与计算结果，结合滑坡的特征，DK622+568.0～DK623+000.0右侧，于路堑边坡平台处设置路堑桩板墙[6]，桩间距(中～中)6.0 m，桩截面采用1.5×2.00～2.0×3.25 m，桩靠线路侧边缘距I线线路中心距离为40.0～56.0 m，桩长10.0～20.0 m，共设置75根桩。桩身采用C30混凝土灌注，墙高3.0～7.5 m。桩井必须采用隔两桩开挖，应及时设置锁口护壁，待桩身混凝土强度达到设计值的80%方可开挖桩前岩土，桩前土体应采用机械或人工清方，土石方应分段跳槽开挖，每一分段长度不得大于20 m。

(3)加强排水

K622+567.25～DK623+000.75右侧，各级半坡平台设置平台截水沟。夯填堑顶外裂缝，平顺堑顶地表，不得有低凹积水坑，设置天沟。DK622+585.00～DK622+955.00段，墙顶以上路堑边坡设置支撑渗沟。

5.2 滑坡整治效果

本工点已竣工一年多了，经受了风雨的考验。通过观测，坡体稳定，达到了预期效果。

6 结束语

滑坡形成的内在因素是边坡岩土体的工程地质条件，外部原因是雨水和人为活动等。

挖方边坡的加固防护设计中，必须考虑工程地质、水文条件及外部环境影响因素，做好截排水工程，路堑边坡上方覆盖土层应考虑地表水下渗，土体含水量增大，抗剪强度折减后进行稳定性检算；稳定系数参考文献[5]，不小于1.20，否则应采用有效的加固措施。

路堑边坡开挖后应及时防护，禁止路堑长拉槽施工，考虑路基机械化施工等特殊原因，特别是土层及风化岩层路堑高边坡地段，设计时应采取有效的预加固措施。

[1] 国家质量技术监督局.GB 18306—2001 中国地震动参数区划图[S].北京：中国标准出版社，2001

[2] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册[M].北京：中国铁道出版社，2005

[3] 白红梅.成绵乐客运专线千佛山滑坡工程地质勘察[J].铁道勘察，2013(3)：53-55

[4] 王正兵.南涪铁路垭口一号滑坡综合治理[J].路基工程，2012 (4)：209-212

[5] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册一路基[M].北京：中国铁道出版社，1995

[6] 中华人民共和国铁道部.铁路特殊路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006

[7] 中华人民共和国铁道部.铁路路基支挡结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社,2006

[8] 任保华.内昆线路基滑坡的综合整治[J].铁道勘察，2005(5)：70-71

[9] 李海光.新型支挡工程设计与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2011

[10] 中华人民共和国交通部.公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004