南广铁路杏江大桥右侧滑坡成因分析及治理

雷 星

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 工程概况

新建南广铁路广西段杏江大桥地处低山丘陵区，地形起伏较大，植被发育。线路从杏江采石场穿过，小里程方向、线位右侧为采石区。施工拟建2～5号墩右侧山体多处出现裂缝，且大里程方向局部出现浅层溜坍。经地质勘探和调查访问，右侧山体滑坍部分表层主要为采石场近期弃土，且线路左侧已经被开挖形成临空面，对桥梁墩台形成了安全威胁，须进行滑坡治理。

2 滑坡成因分析

2.1 岩土工程特征

(1)地层岩性

③1闪长岩(δ3):层厚2.5～13.9 m，灰黄色，全风化，岩芯呈砂土状，手捏易碎，原岩结构隐约可见;

③2闪长岩(δ3):层厚0.6～3.9 m，褐灰色，强风化，岩芯呈碎块状，断面不新鲜;

③3闪长岩(δ3):钻探揭示最大厚度10.5 m，灰白色，弱风化，岩芯呈柱状，斑状结构，块状构造，主要成分为长石、石英和角闪石，节理裂隙较发育。

(2)地质构造

滑坡段内无影响工程的断层等地质构造。

(3)水文地质

滑坡处于山体坡脚。地下水发育程度受季节影响较大。旱季时地下水不发育;雨季时受大气降水补给，松散岩类孔隙水和岩层裂隙均很发育，未见地下水出露。

2.2 滑坡空间形态

(1)滑坡地形地貌

杏江大桥右侧滑坡体位处低山山前斜坡，以上陡中缓下陡的连续斜坡形态构成台阶状地貌。

(2)滑坡空间形态

该滑坡平面形态呈不规则鸭舌状形态。滑坡主滑方向与线路夹角65°，向大里程方向倾斜，纵长约130 m，中上部较窄，宽约30 m，中下部较宽约85 m，总面积约8 900 m2;平均滑体厚度约13 m，总体积约11.6万m3。局部已出现坍滑现象，从已坍滑的范围和裂缝方向看，实际已滑动的方向是向沟内的，与线路夹角约呈 25°。

(3)裂缝形态分布

滑坡长约130 m，宽30～85 m，该滑体为整体滑动，主裂缝在线路右侧118.5 m。主裂缝呈弧线状态，延伸长度约20 m，深度大于2 m，与线路夹角呈30°～45°，周围土体松散。

滑坡全景如图1所示。

图1 杏江大桥右侧滑坡全貌

2.3 滑坡成因分析

滑坡体主要物质为素填土，滑带为原地面，由于素填土土体松散，导致地表水长期渗入，进一步软化表层黏土，形成与丘坡上硬塑状坡残积黏土及全风化闪长岩交界面的滑带、沟谷处为软塑状黏土交界面的滑带。

综合分析认为影响滑坡稳定的因素主要有以下几点。

(1)物质组成及结构特征

物质来源为丽新采石场取表转移山皮土，沿4号墩～5号墩右侧沟谷及2号墩、3号右侧坡体堆积，厚度3～20.1 m，。该层弃土范围和厚度决定了滑坡体的厚度和规模。

该滑坡体的物质主要为素填土，成份以全风化闪长岩及黏土为主，局部含角砾，土体结构松散，而且角砾分布不均，结构紊乱，雨季由于地表水的渗入，加大土体自重，降低素填土力学指标，滑体物质产生局部坍滑。

(2)地形条件

杏江滑坡分布于右侧沟谷及山前斜坡上，海拔高程40～130 m，相对高差40～90 m，自然坡度10°～40°，以上陡中缓下陡的连续斜坡形态构成台阶状地貌，滑动面倾角较陡，主滑段倾角一般为25°～30°。

(3)气候条件

由于该地区2009～2010年持续性干旱和持续性降雨交替作用，弃土冲刷，裂缝发育，表面坑洼不平易积水下渗。

(4)外部条件

采石场在该区域山体下部开挖，形成临空面，这是该滑坡产生的最重要诱因。

3 滑坡参数

3.1 地层物理力学参数

滑面指标根据室内试验和滑体剖面进行反演法计算分析综合确定，滑面物理力学参数取值为黏聚力c=10 kPa，墙背岩土体内摩擦角φ=18.7°。

3.2 滑坡推力计算

滑坡推力计算图示如图2所示。

图2 滑坡推力计算图示

滑坡推力采用传递系数法按下式计算

Ti=KWisinαi+ ΨTi-1-WicosαitanΦi-cili

Ψ =cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanΦi

式中 Ti——第i个条块末端的滑坡推力，kN/m;

K——安全系数;

Wi——第 i个条块滑体的重力，kN/m;

Ti-1——第i-1个条块末端的滑坡推力，kN/m;

αi——第 i个条块所在滑动面的倾角，(°);

αi-1——第i-1个条块所在滑动面的倾角，(°);

Φi——第 i个条块所在滑动面的内摩擦角，(°);

ci——第i个条块所在滑动面上的单位黏聚力，kPa;

li——第i个条块所在滑动面上的长度，m。

当安全系数K取1.1时，算得最大下滑力T=717 kN。

4 滑坡治理

4.1 治理方案

为不至影响杏江大桥的桥梁施工，对右侧滑坡需要采取必要的治理措施(图3)。

(1)IDK198+935.5～+974段线路右侧设置抗滑桩。

(2)桩顶一、二级边坡采用框架锚杆防护，锚杆沿坡面及线路方向均为3 m，锚杆长12 m，框架内采用草灌结合防护。

(3)桩顶三级边坡采用M7.5浆砌片石拱形骨架护坡防护，骨架内草灌结合防护，主骨架厚0.6 m，主骨架净距3.0 m，拱间净距3.0 m。

图3 Ⅰ-Ⅰ滑坡主轴方案示意

4.2 抗滑桩设计

抗滑桩锚固段上部处于全强风化闪长岩内，桩底处于弱风化闪长岩内，按照土层m法，岩层K法，桩顶位移不大于10 cm，地面处桩的水平位移不大于10 mm的原则，计算抗滑桩桩长、锚固段长度、尺寸及间距。措施如下。

(1)IDK198+935.5～+974段线路右侧设置抗滑桩，Ⅰ型桩8根，桩截面2.75 m×3.0 m，桩间距5 m(中～中)，桩长20 m;桩身采用C30钢筋混凝土现场浇筑。

(2)1号～6号桩桩中心距离左线12 m，7号桩桩中心距离左线14 m，8号桩桩中心距离左线16.5 m，见图4平面示意图。

图4 杏江滑坡治理平面示意

(3)抗滑桩与线路走向夹角25°，与滑坡主轴方向垂直。

4.3 施工中重点注意问题

(1)与杏江大桥3号、4号墩相邻的1号、4号～7号抗滑桩施工完毕达到设计强度要求后，方可进行桥梁桩基施工。

(2)施工前应作好系统排水工程，防止降水和地表水浸润基床和路基本体。原地面须整平后方可进行地基处理或填筑施工。

(3)路堑开挖前应先修好天沟，避免地表水对开挖边坡产生冲刷或浸泡，以免引起边坡溜坍、失稳。堑顶为斜坡时，应进行施工核查，如堑顶斜坡存在松散易坍滑的土体或其他不良地质体，应清除干净。

(4)路堑边坡开挖必须自上而下采用分级开挖和分级加固，上一级边坡开挖并支护完成施工达到设计要求后，才能进行下一级边坡的开挖和支护。设桩板墙地段，抗滑桩施工完成并达到设计要求后再开挖下级边坡，抗滑桩的施工采用跳桩开挖，达到设计强度要求后再施工下一批桩。

5 结语

(1)采石场弃土后期处理不当，可能会产生一些次生危害，特别是当山皮土弃于地表达一定厚度，边坡下部有人工临空面时，极易产生滑坡。

(2)该滑坡采用下部设置抗滑桩，上部适当刷方减载，并加强边坡加固防护的综合治理措施。

(3)该滑坡治理工程施工完毕已近3年，期间经过多次大暴雨侵袭，现在滑坡已经稳定，加固防护效果良好，可为类似病害工程治理提供借鉴。

［1］ 铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册［M］.北京:中国铁道出版社，2007.

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

［3］ TB10025—2006 铁路路基支挡结构设计规范［S］.

［4］ GB50010—2010 混凝土结构设计规范［S］.

［5］ 高永梅.临吉线K202+800～K202+860段滑坡原因分析及处治措施研究［J］.公路，2013(8):178-180.

［6］ 黄丹，郭久洋.古树包滑坡治理方案设计［J］.广西水利水电，2013(1):9-12.