新建铁路路堑左侧滑坡成因分析及整治措施

2018-04-11刘锐

四川建筑 2018年5期

刘锐

(中铁二院工程集团有限责任公司土木建筑设计三院，四川成都 610031)

工程建设中，由于地质条件变化、施工方法不当、集中降雨等原因导致路基边坡在自重作用下发生滑坡的案例时有发生。宋章等[1]总结云桂铁路路堑边坡滑坡原因及治理措施，提出合理布设抗滑桩和疏排地表水的综合方案。董时俊[2]指出灵台滑坡主要受降雨影响，分析比较滑坡天然状态与饱水状态的应力～应变行为。任华锋[3]总结兰渝线太公车站滑坡的形成原因。林亚芳[4]认为抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的合理措施。

本文依托新建铁路工程，结合对滑坡成因的分析，采取临时措施及永久整治措施，为类似地层的路堑形式通过的线路设计及施工提供经验，为类似工程滑坡治理及支挡结构设计提供参考。

1 工程概况

1.1 地形地貌

该段总体地形属云贵高原低中山剥蚀、溶蚀地貌，地面高程1 270～1 320 m，相对高差50 m，总体地势呈左高右低的一面坡开阔地形(图1)。

图1 滑坡工点平面示意

1.2 地层岩性

本段上覆坡残积(Q4d1+el)黏土，下伏二叠系上统龙潭组(P21)页岩、硅质页岩、砂岩夹煤层、泥岩，二叠系下统茅口组(P1m)灰岩。各层岩土特征分述如下：

<6-7>黏土(Q4d1+el)：黄褐，硬塑状，含约少量灰岩质碎石角砾，弱膨胀性，厚0～4 m。

<17>页岩、硅质页岩、砂岩夹煤层、泥岩(P21)：褐黄，页岩泥岩为泥质结构，差异风化现象明显，节理裂隙发育。为区内主要含煤地层。全风化带(W4)厚1～12 m；强风化带(W3)厚2～13 m；弱风化带(W2)煤层和炭质页岩、泥岩，厚度5～20 m。

<17-1>煤层(P21)：灰黑、炭黑色等，弱风化为主，厚度0.2～1 m。

<19>灰岩(P1m)：浅灰～灰色，厚层～块状构造，隐晶质结构，岩体较完整。

钻孔SZ-大方-1、SZ-大方-2揭示代表性断面示意(图2)。

1.3 气象水文条件

地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水和岩溶水，对混凝土无侵蚀性。

1.4 原设计

(1)该段路基为路堑形式通过。

(2)DK335+598.37～DK335+850段左侧，路堑坡脚设锚固桩，共43根，采用C35混凝土灌注。于桩间设置土钉墙，土钉墙墙面采用C35钢筋混凝土浇筑。

(3)DK335+598.37～DK335+850段左侧，桩顶设3 m宽浆砌平台后刷坡，坡率1∶2.5，桩顶以上第1级边坡设锚杆框架梁护坡。

(4)DK335+642、DK335+727左侧路堑设置吊沟。

路堑形式代表性断面示意(图3)。

图2 路堑左侧滑坡地层代表性断面

图3 路堑原设计代表性断面

1.5 施工、滑坡情况简介

路堑坡脚锚固桩、土钉墙及边坡锚杆框架梁完成施工。

2017年7月12日，施工单位发现DK335+645～+725左侧桩顶15 m平台上发育贯通裂缝，左侧190 m发育贯通裂缝，最长17 m，宽度1～4 cm，并发现两个小陷坑。裂缝长度及平面位置见图1，现场裂缝照片见图4、图5。

图4 中线左侧190m发育贯通裂缝

图5 桩顶平台贯通裂缝

2 滑坡变形特征

滑坡体平面上呈椭圆形(图1)，滑坡周界明显，滑体内裂缝多见，可见深度0.4～0.8 m，裂缝贯通性好。钻孔未发现地下水。分析现场重新勘探2个断面、6个钻孔资料，尚未形成完整贯通的破裂面。综合判定，目前处于蠕动变形破坏阶段。主轴横断面见图6。

3 工程滑坡产生及原因分析

现场勘查发现出现裂缝区域自然横坡呈现左高右低的一面坡开阔地形，存在地形偏压。同时地下水的流向主要为从线路左侧向线路右侧的山下移动。

2017年6月中旬至7月初连续降中到大雨，持续时间超过20 d。大量表水下渗，并沿岩石层面、砂岩和页岩、泥岩、碳质页岩、煤层的分界面(不利结构面)往线路右侧的山下移动，软化了泥岩、碳质页岩、煤层，使其物理力学指标急剧降低。加之土钉墙泄水孔部分堵塞，增加了抗滑桩背后的动、静水压力，增加了抗滑桩背后山体的重量，相当于增大了下滑力(土体自重)的同时抗滑力又减小了，从而导致斜坡土体局部产生裂缝、土钉墙顶部平台和墙体开裂。

线路左侧200 m附近发现的两个小陷坑，为零星采空区塌陷所致，规模和范围很小，但为表水下渗提供了便利的通道。

4 稳定性分析

4.1 滑面确定

通过DK335+660左193 m、DK335+650左100 m处、DK335+650左14 m处、DK335+688左16 m、DK335+688左110 m、DK335+688左190 m六个干钻孔，查明软弱结构面深度、厚度等。

4.2 计算岩土参数

根据钻探取芯室内试验结果(天然黏聚力C及摩擦角φ)，采用瑞典条分法(表1)分析滑坡体稳定性，通过极限平衡状态法反算并分析滑动面综合摩擦角φ，并采用折线滑面法计算各横断面(含主轴断面)在极限平衡状态下的出口推力。

根据室内试验结果，岩土层参数见表2。

4.3 节稳定性计算结果及评价

采用C=30 kPa、φ=12°计算DK335+660主轴断面最小安全系数为Fs=1.361 2(稳定状态)，原设计采用的措施(锚固桩+锚杆框架梁)是合理的。

裂缝出现后，根据现场资料分析并绘制出各断面折线滑裂面，采用表1(折线滑面法计算时安全系数取0.95)及表2岩土层参数，张青波[5]建议滑坡推力计算宜按反算值进行设计，反算出DK335+660主轴断面极限平衡状态下黏聚力C=5 kPa时摩擦角φ=10.343°。

图6 滑坡主轴横断面

表2 各土层参数

采用表2参数，其中滑裂面起点左侧土层综合参数采用C=5 kPa，φ=10.343°，折线滑面法计算推力采用的安全系数[6-7]采用1.15，计算出口剩余下滑力见表3。

可看出其中DK335+680断面出口推力最大，为1 330.5 kN。

原设计左侧路堑坡脚处有锚固桩，为有效利用该锚固桩，拟准备在距离中线左侧80 m处左右设置一排锚索桩。对DK335+680主轴断面进行分段进行检算，检算结果如表4。

表3 各断面计算结果 kN

表4 DK335+680断面计算结果 kN

5 滑坡整治措施及效果

5.1 整治方案

首先做好隔、防排水措施，补打土钉墙泄水孔。在滑坡中段附近，沿与滑坡主轴垂直方向设置锚索抗滑桩；边坡采用锚索框架梁防护(图7)。

5.2 主要工程措施

5.2.1 临时工程

(1)黏土夯填地表裂缝，并用彩条布将滑坡体全部遮盖。

(2)DK335+390～DK335+850段左侧桩间土钉墙补打泄水孔。

(3)DK335+640～DK335+740段左侧坡脚处，采用普通土压实回填反压，反压前在侧沟铺设厚度5 cm的木板，使侧沟排水畅通。

(4)左侧桩顶平台外侧及堑顶外增设边桩作为位移观测点。

5.2.2 支挡工程

(1)DK335+628～DK335+748段左侧，长120 m，距离Ⅱ股道80 m设置一排锚索桩，桩截面2.0 m×3.0 m～2.5 m×3.5 m，桩间距(中-中)均为6 m，桩长22～34 m；采用C35钢筋混凝土灌注。锚索钻孔采用φ130 mm，均为一孔6束，其抗拉强度不得低于1 860 MPa，采用M40水泥砂浆掺粉煤灰灌注，注浆压力不小于0.8 MPa。