襄渝线雨泉沟滑坡成因分析及整治方案研究

刘文清

（武汉铁路局 武汉 430071）

襄渝线雨泉沟隧道位于十堰市白浪镇，起讫里程为K94＋373～K94＋507，全长134m，最大埋深约30m，属沪汉蓉通道增建二线工程，修建于2005年10月～2006年10月。2010年4月28日降雨过程中巡查发现隧道右侧山体出现坍滑，山体出现偏压，导致隧道衬砌结构相应产生羽状纵向、环向裂缝，对铁路运营安全构成极大危胁。因此，对滑坡形成机制及稳定性进行分析评价，并提出切实可靠的整治处理方案，具有重要意义。

1 地质环境概况

隧道近于垂直穿越南北向带状山体，脊顶高程为264.1～272.4m，平缓狭长。东侧、西侧、北侧呈缓坡地形，自然坡度为10°～25°，地面高程180～260m，植被发育。山体坡脚为谷地地貌，多平缓狭长，多辟为房屋、农田区。

本段山体均处于区域白河—石花街压性断裂带中，破碎带宽度大于1000 m，断层产状为N75°W／60°N。岩性为断层压碎岩，原岩为石英云母片岩，褐黄—浅灰色、青灰色，岩体破碎，挤压、揉皱现象严重，呈散体结构。坍滑体前缘量测岩体不利结构面（片理）产状为331°～30°∠36～59°。地下水主要为基岩裂隙水，破碎岩体中地下水较发育，坡脚有地下水渗流现象。

2 滑坡体基本特征及成因分析

2.1 滑坡性质及其空间形态

坍滑体轴线位于K94＋453，滑动方向为0°，近于垂直线路方向。自2010年4月28日发现以来，后缘裂缝拓展至0.3 m，错台高度达1.0 m，前缘坡面多处见鼓张裂隙等，目前处于滑动发展阶段。坍滑体面积约6500 m2，前缘宽度约160 m，轴线长度约为70m，厚度为10～20m，总滑动方量约为10万m3，属中型牵引式滑坡。

2.2 滑带特征

该滑体属破碎岩体滑坡，片理倾向与滑坡滑动方向基本一致，滑带主要为软化的绢云母片岩，云母含量高且手感滑腻，抗剪强度值低。在1，2，4号钻孔内采用测斜技术探测滑面深度，初步分析有以下2个滑动面。

（1）浅层滑面。埋深6～10m，根据6月3日至6月9日监测成果，滑体已产生10～130 mm的明显位移（见图1），是场区的主要滑面。结合公路北侧挡墙未发现明显破坏迹象分析，该滑面前缘位于山体坡脚。

图1 2号钻孔测斜曲线图

（2）深层滑面。1，2，4号钻探测斜成果均有反映，滑面深度为5～17 m，监测位移为1～5 mm，见图2，尚未形成贯通性滑面。

图2 1号钻孔测斜曲线图

2.3 滑带土物理力学参数的确定

滑带土主要为风化云母片岩组成，多呈块碎石土状，取原状土样困难。选取＜2.0 mm 颗粒调制成液限状态下制样进行残剪试验，获得粘聚力平均值c＝8.5kPa，内摩擦角平均值φ＝22.4°。

该滑坡采用条法反算滑带剪切指标，粘聚力c＝10kPa状态下反算内摩擦角φ＝22.9°。考虑到实际岩土条件多呈角砾土状，建议滑带土剪切指标采用后者。

2.4 滑体成因分析

根据2003年1∶2000航测地形图，该山体完整，2004年山体坡脚修建厂房场坪，场坪标高为215.3～215.6m，坡脚开挖边坡至标高240m 以上，边坡高度达25m 以上且未进行支挡防护，山体云母片岩破碎岩体抗剪强度差，存在顺层片理等不利结构面，造成山体牵引式坍滑，规模随时间推移逐渐扩大并影响至隧道。

3 隧道衬砌结构变形特征及原因分析

3.1 衬砌结构变形特征

（1）山体侧边墙。裂缝主要集中于K95＋377～＋461段；以环向为主（约10 条，长1.0～3.0m），纵向为辅（4 条，长2.0～6.0 m）；宽0.1～0.3mm，总体平直，细部多呈不规则羽状。局部地段产生水泥抹面内空剥落现象。

（2）滑坡侧边墙。裂缝主要集中于K95＋372～＋515段；以纵向为主（14条，长1.0～10.0 m），近于沿边墙贯通；环向裂缝发育相对较少（约7条，长0.5～3.0 m）；裂缝宽度为0.1～0.3 mm，总体平直，细部多呈不规则羽状。

总体来看，山体侧边墙产生环向剪应力裂缝、水泥抹面产生压曲剥落现象；滑坡侧边墙作为偏压侧结构应力更为集中，相对左边墙破坏更为严重。

3.2 结构变形原因分析

隧道衬砌裂缝产生于滑坡形成之后，两者之间存在密切的因果联系，具体原因分析如下。

（1）隧道偏压导致应力集中。隧道结构原设计两侧土体应力处于平衡状态，而滑坡移动导致隧道结构右侧土体松弛，被动土压力产生部分损失，造成结构产生偏压。

（2）围岩丧失成拱效应造成垂向应力增加。本隧道埋深达30m，围岩分级为V 级，隧道衬砌采用标准图《单线电化铁路隧道衬砌设计图》（老安施隧200），隧道结构上的垂向匀布荷载按以下公式计算［1］：

式中：q为垂直均布压力值，kN／m2；S为围岩类别；γ为围岩容重，kN／m2；ω为跨度影响系数。估算垂向均布荷载q＝19.2kN／m2。

当滑坡发展至隧道附近时，造成围岩失去成拱承载能力，衬砌结构承担自重应力值约600 kN／m2，远超出设计荷载。

4 滑坡整治方案分析与比较

4.1 滑坡整治方案研究

滑坡持续发展易导致隧道右侧岩土体流失，隧道偏压严重影响到衬砌结构安全，对铁路正常运营、坡脚以下厂房均产生严重危胁，必须进行加固处理［2］。研究方案主要针对加固坍滑体、降低隧道结构荷载进行［3］。具体方案如下：①方案一（双排桩加固方案）。采用双排桩对坍滑体进行加固，边坡采用锚杆挂网喷混凝土植生防护，见图3。②方案二（卸载方案）。坍滑体前缘采用抗滑桩加固，隧道拱顶开挖卸载，且保留约10m 厚的覆盖岩土体，与设计荷载保持一致。边坡采用分级防护，每级边坡高不大于6m，坡率1∶2，采用框架植草防护，见图4。

图3 双排桩加固方案横断面图（单位：m）

图4 卸载方案横断面图（单位：m）

4.2 滑坡加固方案综合分析与比较

双排桩加固方案针对正在发展过程中的滑坡进行加固，滑坡推力大，抗滑桩自由端长度大，抗滑桩断面尺寸、长度大，岩土体松散，施工风险巨大，且加固工期长，对隧道结构安全极为不利，易危胁铁路行车安全。

卸载方案将隧道结构上部、滑坡后缘土体清除，大幅度降低滑坡推力及隧道结构自重应力，短期内将抑制滑坡的发展，迅速消除滑坡对隧道结构以及下游厂房的安全危胁，可实施性强，且工程费用与双排桩加固方案基本相当，是该滑坡加固的优先推荐方案。

4.3 减载方案滑坡下滑力及结构计算

滑带剪切指标采用c＝10kPa，φ22.9°，安全系数Ks＝1.25，计算方法采用条分法，下滑力计算结果见表1。分析表明：计算滑坡下滑力，抗滑桩间距5m，地基系数K＝30 MPa／m，计算抗滑桩截面尺寸为2.75m×3.0m，桩长22m。

5 结语

雨泉沟滑坡属典型的顺层牵引式滑坡，系由后期山体坡脚修建厂房切坡引起的工程滑坡，造成铁路隧道偏压严重，拱顶岩体失去成拱效应而荷载增加，危及隧道及铁路运营安全。

表1 条分法计算滑坡下滑力一览表

滑坡勘察采用测量、钻探及孔内测斜技术以及土工试验等手段查明了滑坡的范围、厚度、滑带剪切指标等。为了短期内抑制滑坡的发展，消除滑坡对隧道结构以及下游厂房的安全危胁，采用卸载方案并在滑坡坡脚设置抗滑桩，经实践证明取得了良好效果，为类似工程的勘察设计及工程处理提供了参考。

［1］铁道第二勘测设计院.铁路工程设计技术手册.隧道［M］.北京：中国铁道出版社，1995.

［2］杨小刚，彭家贵，龚熙维，等.叙大铁路佘家坡隧道洞口滑坡综合治理［J］.路基工程，2012（3）：183－186.

［3］詹学启.武广客运专线DK1824高边坡坍滑病害特征和整治［J］.土工基础，2011（4）：30－34.