红层砂泥岩斜坡覆盖土稳定性分析及应对措施

叶 世 斌

(中铁二院，四川 成都 610031)

红层砂泥岩斜坡覆盖土稳定性分析及应对措施

叶 世 斌

(中铁二院，四川 成都 610031)

结合襄渝线DK763+020～DK763+090段路堑工点整治情况，对红层砂泥岩地区斜坡覆盖土的变形机理进行了分析，总结了一些常用的工程防治方式，以减少堑顶斜坡覆盖土变形溜坍现象的发生。

斜坡覆盖土，变形机理，工程防治，滑坡

1 问题的提出

在川渝地区工程建设中，因参建各方重视不够，堑顶斜坡覆盖土常发生变形溜坍现象，如渝怀铁路、襄渝铁路、达成铁路等项目的建设中均有类似病害发生。既有公路、铁路在运营过程中，在雨季时亦时常出现路堑边坡变形现象。此类变形发生后，小则损坏施工机械影响施工进度，重则影响附近居民正常生活、造成人员伤亡现象甚至出现公路、铁路断道等情况。在自然横坡坡相对平缓(约10°～20°)时，该类病害发生具滞后性，稍有不慎引起重大损失。针对这种现象，亟待在工程中予以解决。

2 红层砂泥岩地区斜坡覆盖土变形机理

在川渝地区，地层岩性主要以砂岩、泥岩、粉砂岩等岩层及互层为主，这些软岩具有透水性弱、亲水性强，遇水易软化，失水易崩解，强度低、易风化等特点。其上覆盖土多以粉质粘土、粉质粘土夹碎石为主。国内很多研究表明了粉质粘土特性为：1)内摩擦角随着含水量的增加呈线性递减趋势；2)当含水量超过一定范围值(约12%～15%)时，粘聚力C值随着含水率的增加而逐渐减小。

在雨季或长期降雨条件下，地表雨水逐渐下渗至土石界面，由于下伏岩层的不透水性，土石界面水日积月累越积越多。在水的浸泡作用下，土石界面处的覆盖土的内摩擦角、粘聚力均存在下降趋势，从而在土石界面或者全风化软岩与强风化软岩风化处形成一定厚度的软弱带。路堑边坡开挖后，地表水在土体卸荷裂隙作用下加速了下渗，当岩土分界面倾角大于软弱面内摩擦角时，上部土层临空后在重力作用下则沿软弱面下滑变形(如图1所示)，出现溜坍甚至出现牵引式滑坡。

3 常用的工程防治方式

根据红层砂泥岩地区斜坡覆盖土变形机理，在工程中常采用以下措施对其进行防治：

1)加强防排水措施，减少坡面汇水，达到减少坡面地表水下渗的目的；2)结合稳定性分析结果，视情况可选择对斜坡覆盖土先预加固(如设置锁定锚杆、预加固小桩等措施)后再进行路堑边坡开挖施工的方案；3)对斜坡覆盖土较厚的地段且岩土分界面倾角较大的地段，有条件时采用以隧代路通过；4)以路堑通过的情况下，必要时可采用弱震动爆破或机械施工等手段减少对自然坡面覆盖土的扰动，避免爆破震动造成覆盖土产生新的裂隙与既有裂隙扩大，尽量减少地表水下渗。

4 工程实例

1)概况以及施工图设计情况。概况：襄渝线安康至重庆段增建二线工程YD1K763+028～YD1K763+170位于花园墙隧道大里程端，地面横坡较陡，地表覆盖0 m～5 m厚硬塑状粉质粘土，其下为泥岩夹砂岩，呈全～弱风化带分布。岩层走向与线路夹角23°，视倾角37°，右侧为顺层。该段路基以挖方通过。

施工图设计情况：

路堑坡脚采用桩间挡土墙加固，最大墙高6 m，总共设置10根锚固桩，桩结构按顺层推力与土压力中大值设计，桩截面1.75 m×2.5 m～2 m×3.0 m。墙顶第一级边坡设锚杆框架梁护坡，第二级边坡采用骨架护坡防护。

2)施工变形情况。该路堑边坡2006年8月开挖后，2006年11月坡面开挖成形，2007年3月锚杆框架护坡施工完成，骨架护坡未施作。2007年9月上旬发现线路右侧堑顶外有坡面出现裂缝，裂缝宽度为2 cm～15 cm，裂缝呈弧形，最远处距中线约150 m，堑顶处民房处有裂纹，坡面锚杆框架梁未见变形，第一级坡顶(土石界面处)略有鼓胀。变形体大致呈椭圆形，宽40 m～100 m，主轴长约150 m；厚2 m～18 m，物质主要为粉质黏土及碎石土。YDK763+028～YD1K763+100段堑顶覆盖土预加固工点代表性断面图见图2。YDK763+028～YD1K763+100段堑顶覆盖土预加固工点平面示意图见图3。

3)稳定性分析。由于路堑段落略长，本文仅以上述YDK763+035代表性断面的稳定性分析阐述内容。根据定测地质资料,该段上覆斜坡覆盖土为硬塑状粉质粘土:粘聚力C=25 kPa、内摩擦角φ=18°，泥岩夹砂岩全风化层W4:粘聚力C=20 kPa、内摩擦角φ=25°。按上述力学参数进行计算，边坡的稳定系数K=1.27。

堑顶覆盖土变形后，采用K=0.98反算，得出岩土交界处土体：粘聚力C=5 kPa、内摩擦角φ=8.7°。

从上述计算结果可得知：岩土交界处土体在水的作用下，内摩擦角、粘聚力均有大幅下降。

4)变形原因分析。由于该段为斜坡冬水田，地表水逐渐下渗至泥岩中风化带上，由于红层泥岩软岩具有透水性弱、亲水性强等特点，从而在上覆土体与泥岩接触面赋存下来软化土体，加之路堑开挖后造成上覆土层临空，故在重力作用下出现蠕滑变形。据补勘钻探与施工揭示，该滑坡体含碎石较多，发现在土层与泥岩中风化带接触面的土层较软，但滑动面不甚明显。

5)整治工程措施。a.YD1K763+028～YD1K763+073段，右侧边坡上设置抗滑桩，共设桩11根。桩长13.5 m～22 m，桩中～中间距在滑坡主轴方向为6 m。桩截面。b.滑坡周围裂缝采用粘土封闭，并沿滑坡界线设置浆砌片石截水沟引排地水。

5 结语

2008年6月该工点按变更整治方案施工完毕，至今经历了6个雨季的考验，坡面及堑顶未见任何变形迹象，亦未见任何病害发生。该工点整治经验可供类似边坡工程借鉴吸取。

1)在川渝红层砂泥岩地区，工程以路堑形式通过覆盖层较厚的斜坡地段时，勘测阶段需充分调查地表、地下水来源情况，揭示基岩接触面是否有富水现象，并进行必要的土工试验得出覆盖土与岩层接触面的土层物理力学参数。

2)对斜坡土层较厚、坡面汇水面积较大、汇水较多、岩土接触面倾角较大的地段，工程防治困难时，在选线中应结合线路方案合理绕避或者以隧代路通过。

3)在设计过程中应充分结合地质情况充分考虑上覆土体的稳定性情况，采用相应的工程措施(如锁定锚杆、堑顶预加固桩等)，确保工程安全。

4)针对运营中的既有线路，雨季时对地形相对平缓的路堑工点应加强巡视，避免病害发生影响行车安全。

The stability analysis and countermeasures of red sandstone and mudstone slope covering soil

Ye Shibin

(ChinaRailwayEryuan,Chengdu610031,China)

Combining with the cutting work site remediation of Xiangfan-Chongqing railway DK763+020～DK763+090 section, this paper analyzed the deformation mechanism of red sandstone and mudstone slope covering soil, summarized some common engineering prevention modes, in order to reduce the deformation slide phenomenon of red sandstone and mudstone slope covering soil.

slope covering soil, deformation mechanism, engineering prevention, landslide

2015-01-12

叶世斌(1974- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)09-0050-02

TU413.62

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