复杂山区铁路顺层滑坡体整治技术

蔡焕华

(沪昆客专湖南公司，湖南长沙 410008)

山区铁路选线难度大，经常出现铁路线路走向与岩层走向并行的情况，从而导致线路布置在顺层边坡区域。通常条件下，当山坡地层构造线与线路走向夹角小于45 °且岩层倾角在12～45 °范围，必须对顺层边坡稳定性进行分析并做防护设计。尤其是当顺层侧边坡较高时，因下滑力大而引起边坡不稳定性风险增大，须根据其岩性特征、滑动边界条件和边坡坡率等因素，利用反算、试验以及工程地质类比法综合分析确定层面物理力学参数和加固防护措施，以保证边坡稳定。

1 工程简况与滑坡实况

1.1 工程概述

黔张常铁路位于渝鄂湘交界地带，自西向东穿越武陵山区，区域地质条件与宜万铁路类似，属扬子地台鄂黔台褶带，沿线地质构造复杂，地形地貌多变，高陡边坡较多，是典型的复杂山区铁路。线路大多走行于中山、低山区，所处的地形地貌、地质构造、岩土体工程地质类型、大气降水、人类工程经济活动等条件，有利于多种不良地质发育。其路基工点类型主要有路堤、路堑边坡防护、陡坡路堤、浸水路堤、松软土路堤、低路堤、岩溶(洞穴)路基、危岩落石、顺层路堑等。

1.2 山体滑坡过程及其发展趋势

线路路堑2015年9月～2017年3月间施工开挖至接近路基面设计标高，2017年5月23日巡查发现路基面和左侧路堑边坡防护结构出现裂缝。2017年6月13日，该段左侧山体产生滑坡，左侧山体呈整体状向线路右侧坍滑，滑坡体前缘(路堑底部)向线路右侧位移6～9 m、上抬约12 m，左侧一级坡面消失，二级、三级、四级边坡整体下沉6～7 m，滑坡体滑移至右侧坡面后呈堆积状。滑坡体前缘、后缘、山顶裂缝、滑体前沿堆积体整体前移现场如图1、图2所示。

图1 线路附近滑坡体现状

图2 滑坡体前缘

2 滑坡区域勘探调查

在南方强降雨雨季期，为防止次生灾害发生，进行现场调查、补充测绘及钻探工作，对滑坡平面图0.2 km2范围的测绘，并对滑坡主轴与5个辅助断面、4个垂直主轴断面、20个横断面和19 孔勘探测量工作。根据测量及钻孔揭示，滑坡体主轴长约380 m，滑面高差约90 m，滑坡体平面范围为48 000 m2，估算滑坡体总体积约100×104m3，属于中层大型基岩滑坡。开展了HPEM高精度瞬变电磁法物探测试，探明了滑体范围、滑面位置，掌握了滑带物理力学参数，Ⅰ-Ⅰ主轴断面图如图3所示。

图3 Ⅰ-Ⅰ主轴断面(单位：m)

结果表明，滑坡范围有多个拉裂带，主要有大里程侧面拉裂带、山顶拉裂带、后缘拉裂带、右侧拉裂带。

3 滑坡原因分析

结合现有边坡工程技术[1-3]，对滑坡原因进行分析。

3.1 诱发因素

滑坡体所在区域位于田坪界背斜南东翼，为一单斜构造，岩层产状为N45～60°E/10～15°S，与线路夹角为40～58°。根据现场探明该山顶附近(滑坡后缘)岩层倾角较陡(13～15°)，中段缓坡地段较缓(10°左右)，路基及两侧位置变陡(13°左右)，且岩体X型垂直节理发育,节理面局部为泥质充填，岩体碎块状,具有散体结构特征，地表水易沿节理下渗。

湖南常德地区每年4～9 月属于雨季，特别是2017年5月以来，受厄尔尼诺现象影响，降雨量较往年偏多，降雨强度超历史记录，附近自动监测资料显示5月、6月降雨较多，其中降雨天数达44 d，强降雨(强度为大到暴雨)天数有25 d，加之地表植被茂密，给地表水下渗形成了持续性补给源。

3.2 地质因素

该滑坡体主滑方向为岩层倾向方向，为S20 °～25 °E之间，与线路方向夹角约45～50 °。主要受垂直节理控制，滑坡体总体平面形态呈现分区域分段的特点，以错台坎位置(定义为F1裂缝)为界，将整个滑坡体分为Ⅰ号原生蠕动体、Ⅱ号挤压式滑动体、Ⅲ号和Ⅳ号坍塌体(主要为滑坡产生后，形成临空面，岩体沿节理及裂缝产生坍塌)。另外，地表下伏白垩系基岩构造节理发育，风化严重，在长时间饱水状态下，雨水沿节理面下渗，进入砂泥岩层间形成软弱面,滑带及上部钻芯取样如图4所示。

3.3 认知因素

根据勘察定测和补勘资料均表明该段岩层产状为N45～60 °E/10～15 °S，与线路夹角为40～58 °，总体上是以10～13 °倾角倾向线路右侧，经专家会论证该段属于缓倾角斜向顺层，对于地质复杂山区应参照顺层边坡进行支挡防护设计。在建设项目勘察设计阶段，由于该段不属于顺层界定的原则条件范围，边坡支挡措施未按顺层进行处理，挡护措施偏弱，在各种复杂因素共同作用下最终产生滑塌，是对复杂山区地层结构认识深度不够带来的设计认知风险。

4 滑坡体整治

借鉴以往经验[4-5]，对滑坡进行治理。

4.1 整治方案比选

通过对补充勘察资料反复进行分析，重点研究了大清方方案、清方结合单排桩方案以及清方结合两排桩方案等四个处理方案见表1。

表1 整治方案比选

经过计算，综合考虑后期运营安全、运营维护以及现场实施条件和经济技术因素，采用沿滑面顺层大清方方案，具体如图5所示。

图5 Ⅰ—Ⅰ滑坡主轴断面整治方案

4.2 主要处治措施

(1)沿Ⅰ—Ⅰ′滑坡主轴断面清方卸载。

(2)于左侧距离线路9.5 m 处设置10 根抗滑桩。

(3)沿线路方向于抗滑桩两端边坡设置锚杆框架梁。

(4)对外围既有防护设施整治。

(5)后期变形监测。

4.3 整治效果

按照施工方案实施，进展顺利，未发生二次滑塌和次生灾害问题，保证了雨季施工期间人员设备机械的安全；根据监测结果，滑塌体及周边地层保持稳定，未出现位移沉降剧变情况，位移收敛平稳；工程验收，支挡结构合理，防护措施到位，安全运营有保证。

5 结论

顺层边坡对线路危害性较大，一旦发生滑坡地质灾害，处理难度大，整治费用高，需要引起工程建设者足够重视。选线阶段尽量规避此类地质段落，条件允许尽可能采取小挖小填方案；勘察设计阶段应对此类地段进行详勘，查明地层岩性、岩层走向与线路走向关系、调查清楚当地水文特征和地貌情况，对顺层滑坡灾害作出预判；专业设计阶段应详细核实岩层物理力学指标，尤其对软质岩石(特别是白垩系、志留系泥岩、砂岩、页岩)段落顺层的产状、节理、裂隙、层间的物理力学参数等地质条件，进行边坡稳定性分析检算，最小稳定性安全系数应为1.15～1.25，否则应加强支挡防护措施，可采取顺层面清方、桩板墙、预应力锚索桩板墙、预应力锚索格梁等综合加固防护方案。

缓倾角斜向顺层在设计阶段应引起重视，一般情况对处于顺层界定指标边界附近的地层地质容易忽视，往往按照一般路基边坡防护进行设计，在工程实施阶段由于各种诱发因素引起滑坡，特别是在运营阶段，此类地质在极端天气条件下极易发生大规模滑塌，造成严重后果，应在设计阶段进行规避。