渝怀铁路某滑坡群分析防治措施及监测在工程中的应用＊

施艳秋，金 兰

（1.吉林铁道职业技术学院，吉林 吉林 132200；2.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

早在20世纪50年代，滑坡问题就成为了我国铁路部门建设及运营的重大隐患[1]，该问题至今仍然未能彻底解决，仍是威胁我国铁路安全的一大难题，但是近年来滑坡治理和监测技术已经有了长足进步[2]，在工程实际中也积累了一定的治理经验，随着深部位移监测技术在滑坡治理中广泛应用，为滑坡勘察阶段查明滑面深度和滑体厚度[3]提供了数据支撑，为滑坡稳定性评价及动态设计提供了依据[4-7]，文献[8-10]分别结合滑坡的深部位移监测工程实例，介绍了深部位移监测技术工作原理及工程实际运用，跟踪监测坡体的变形规律，监测成果为分析滑坡的发生机理提供参考，为前期治理方案及施工安全预警提供数据支撑，为工后滑坡的安全评估提供理论依据。

对渝怀铁路上行线K100+000～+500段滑坡群勘察治理及监测情况进行介绍，对深部位移监测数据进行分析，滑坡病害分布平面图如图1所示。根据采集数据评价滑坡一期治理工程工后稳定性，论证二期治理工程实施必要性，并在监测工作实际操作过程中总结得出有益参考。

1 滑坡群工点概况

渝怀铁路K100+000～+500段滑坡群位于重庆市涪陵区蔺市镇大桥村境内，地处长江南岸山坡中下部，距离重庆市区约80km，涪陵城区约30km，该段铁路为双线铁路，线路以路基的形式自北西向南东从斜坡陡缓交界部位穿过，斜坡坡向北东，其一线铁路（即左线、下行线）位于线路北侧，主要为填方路基，填方高度4～16m不等，边坡坡率1:1.5；二线铁路（即右线、上行线）位于线路南侧（即山侧），主要采用换填基础与挖方相结合的方式通过，开挖边坡主要采用锚杆框架植草、人字形骨架植草、重力式挡墙及或护脚墙结合截排水措施进行防护。

图1 滑坡病害分布平面图

2016年6月巡检发现K100+000～+130段锚杆框架梁断裂，线路右侧边沟混凝土侧壁挤裂，K100+330～+450段线路右侧边沟侧壁局部下沉开裂，+350处涵洞帽檐石开裂，同时线路有下沉、外移迹象，现场变形情况如图2所示。地质勘探发现该段线路存在多处滑坡及路基沉降病害，滑坡病害整体分布见图1，根据滑坡发育变形及对线路影响情况，将1#、2#滑坡列为一期治理工程，3#、4#滑坡列为二期治理工程，2016年11月份勘探任务进行时同时展开深孔位移监测工作，并已经取得两个完整水文年监测数据，监测期间一期工程详勘、设计及施工已经完成。

图2 病害区结构物变形情况

1.1 工程地质及水文条件

滑坡群对应该段铁路位于长江南岸，线路中线距离长江南岸水位线150m左右，受三峡水库蓄水影响，南岸岸坡多处产生滑移变形。区域表层被第四系全新统残坡积层（Q4dl+el）、崩坡积层（Q4dl+col）及人工填土（Q4ml）覆盖，下伏侏罗系上统遂宁组（J3s）泥岩夹粉砂岩。

该区域属长江水系，滑坡群前缘江水流向东南，向前流过蔺市由东南折向东北，河谷下切于侏罗系中统砂页岩内，两岸地形起伏不大，形成对称宽谷，主要受大气降雨补给，径流因季风降水而比较丰富，多夏洪秋汛，暴涨暴落，水位变幅大。坡面冲沟发育，规模大小不一，多为季节性冲沟，铁路线路下设4条涵洞进行疏导。在斜坡中部（线路里程K100+245）及大里程边界附近 （线路里程K100+600）分布两条深切冲沟，向下延伸至长江，向上延伸至山坡上部，雨季期间冲沟及涵洞内均有流水。线路两侧斜坡陡缓交接处可见多处渗水点，线路右侧边沟多处积水。

1.2 滑坡群特征及变形原因分析

1#、2#滑坡主滑方向 NE47°，与线路垂直，前缘剪出口位于线路右侧边沟附近，滑坡后缘形成较为贯通的拉张下错裂缝带，滑坡后缘倾角约60°，主滑段倾角23°，前缘倾角5°左右，钻探揭示滑体厚度5.2～6.5m，滑体体积约为 1.5×104m3，均为小规模的堆积层滑坡，滑面位于岩土交界面附近。3#、4#滑坡以中部冲沟为界，后缘倾角60°，主滑段倾角8°，滑体厚 10～14.3m，体积约为 40×104m3，属中型滑坡，线路缓坡平台堆积层较厚，且普遍含水量较高，该段对应线路有外移迹象，但坡体未发现整体变形迹象。

结合踏勘及地质钻探情况综合分析滑坡滑动变形主要因素有：（1）不良的地质条件是滑坡发育的基础，滑坡位于陡坡下部，堆积层下伏基岩为泥岩夹砂岩，泥岩相对隔水，且抗风化能力弱，泥岩强风化层及其上堆积层含水量高，极大地降低了岩土的物理力学指标，为滑坡的滑动提供了必备的物质基础。（2）勘察区降雨较为集中，且多持续降雨，长时间的大气降雨，雨水经地表下渗，在完整基岩顶面富集，降低了土体力学指标，为滑坡的滑动创造了不可或缺的条件。（3）人类工程活动是坡体产生滑动变形的直接因素，边坡开挖破坏了坡体原有应力状态，导致坡脚应力集中，而边坡原有的支挡工程偏弱，促使坡体向临空方向的蠕动变形。

1.3 滑坡治理工程措施

根据滑坡的地形地貌、坡体结构、变形特征综合考虑，将后缘及坡脚变形明显的1#、2#滑坡列为一期工程治理对象，根据测绘地勘断面及土工试验参数，采取条分法计算推力，根据规范要求设置抗滑支挡措施，地下排水措施借鉴凯里工务段使用并反馈良好的虹吸排水管。

一期治理工程措施：在1#滑坡对应线路里程，距离上行线中心16m位置处设置一排A型普通抗滑桩，共 24根，桩长 11m，截面 1.6m×2.0m，桩中-中间距6m。在2#滑坡对应线路里程，距离上行线中心16m位置处设置一排B型普通抗滑桩，共10根，桩长16m，截面1.6m×2.0m，桩中-中间距6m。设置试桩：在K100+340～+440距离下行线中心7.5m位置处设置两根试桩，试桩挖深28m，截面2.2m×3.4m。上行线对应线路里程K100+350～+420段右侧，在2#坡坡脚设置虹吸排水孔，孔深25m，仰角5度，间距6m，共10孔。上行线对应线路里程K100+300～+450段，在填方体坡脚设置虹吸排水孔，孔深20m，仰角5度，间距3m，共47孔。虹吸排水孔沿线路方向布置，间距3m。上行线对应线路里程K100+300～+450段范围内右侧边沟下方设置截水盲沟，与右侧边沟构成排水子母沟，盲沟长度150m，沟深1.5m，宽度0.8m。在2#滑坡周界外新建截排水沟156m。治理工程措施主要以支挡为主，增加截排水措施。

2 深部位移监测

2.1 监测仪器与基本原理

测斜仪器在滑坡工程实践中应用较多，测斜系统主要由活动式测斜探头；数字式接收仪；高强度传输电缆；专用测斜管四部分组成；基本工作原理是依据探头轴线位置与铅垂线夹角的变化值，通过一定的数理换算关系求得岩土体某深度处的侧向位移，产生位移较明显的地方即确定为滑动变形的位置(滑动带或面)。通常测斜管被预先埋设于滑坡体(变形体)中，埋设深度依据需要而定，管底一般要求嵌入相对稳定地层中3～5m，以便确定参照点。为保证测量数据的真实可靠，外壁周围用回填物(中粗砂或依据特殊要求用水泥砂浆)充填密实，通常沿滑坡变形的主轴方向布设足够反映其变形规律的观测孔数个，孔深通常要求必须穿过基岩面或伸入相对稳定地层中，测试孔垂直度要求不大2°,终孔孔径应满足测斜管投放的要求，对每个测孔进行长期的定期观测，可较全面地掌握滑坡的变形特征。

2.2 监测点布置

选择2条滑坡主轴断面进行了深孔位移监测，共设监测孔 7 个见图 1 （ZK1-1、ZK1-2、ZK1-3，ZK4-1、ZK4-2、ZK4-3、ZK4-4），原地质钻孔作为后期深部位移监测孔。

3 监测结果分析

勘察期、施工期累计监测14次，依据各监测孔安装情况分别于2016年11月15日、19日分批取得各监测孔深孔位移初值，截至2017年6月15日共完成15～17次深孔数据采集。由于监测仪器2017年7月～8月采集的数据存在异常，现场多次测量并排除其他干扰因素，综合分析后为进一步查清位移趋势，2017年9月购置新的监测设备，2017年10使用新的仪器开始监测，新旧仪器采集数据合并即为两个完整水文年位移变化,位移监测结果如图3～5所示。

图3 ZK1-3、4-3深孔位移监测曲线（左为老仪器+右为新仪器）

ZK1-3监测孔位于1#滑坡中部,通过对2016年11月15日～2017年8月9日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移最大达到17mm，5月22日监测数据时间-位移曲线表明5m附近存在明显突变，后续监测变形加剧，至2017年8月，滑坡趋于稳定（已施工抗滑桩），与地勘钻探确定的滑面基本相符，表明该滑坡5月份6月份发生了滑动变形。后续新仪器的监测数据进一步确认在抗滑桩施工完成后滑坡处于稳定状态，达到了治理效果。监测孔内地下水位4.0～8.5m，前期稳定在4.0m附近，后期随着抗滑桩及排水措施的实施，水位持续下降，自8.5m下降至14.5m，水位下降明显排水效果良好，达到了治理效果。

ZK4-3监测孔位于2#滑坡中部,通过对2016年11月15日～2017年6月23日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移达到10mm，监测孔深度范围内时间-位移曲线在6.0m附近存在异常突变，变形部位与地勘钻探基本相符，之后两个月由于抗滑桩施工，数据采集中断。在2017年10月16日～2019年1月18日使用新仪器采集数据生成的位移曲线同样在6.0m附近存在突变，15个月时间孔口位移达到37.59mm，坡体在抗滑桩施工前存在滑动变形，抗滑桩施工完成后桩后土体产生挤压变形，表明治理工程实施后该滑坡变形逐渐趋于收敛。

ZK4-4位于2#滑坡后部牵引区外围,通过对2016年11月15日～2017年8月9日及2017年10月16日～2017年12月18日监测数据的统计分析，孔口累计位移未超过5mm，监测孔深度范围内时间-位移曲线未发现异常突变。

图4 ZK1-1、1-2深孔位移监测曲线（左为老仪器+右为新仪器）

ZK1-1监测孔位于3#滑坡前部,通过对2016年11月19日～2017年7月20日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移在8mm以内，监测深度范围内时间-位移曲线未见明显突变，但2017年10月16日～2019年1月18日的时间-位移曲线存在明显突变 （12m附近），15个月时间孔口位移达到51.79mm。ZK1-2监测孔位于3#滑坡中部,通过对2016年11月19日～2017年8月9日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移达到13mm，最近3次时间-位移曲线在15～17m附近存在异常，但趋势不明显，2017年10月16日～2019年1月18日使用新仪器采集的监测数据生成的时间-位移曲线存在明显突变（10月16日数据异常），15个月时间孔口位移达到42.97mm，验证该滑坡在14m深度附近存在突变，与ZK1-1的监测数据综合分析，表明3#滑坡存在蠕滑变形，结合地质钻探资料分析，变形深度位于岩土交界面附近。

图5 ZK4-1、ZK4-2深孔位移监测曲线（左为老仪器+右为新仪器）

ZK4-1监测孔位于4-4断面，在4#滑坡前部,通过对2016年11月15日～2017年8月9日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移最大16mm，监测孔深度范围内时间-位移曲线在14m附近存在异常突变，变形趋势明显，随后在2017年10月16日～2019年1月18日使用新仪器采集的数据生成的合位移曲线同样在14m附近存在异常突变，15个月时间孔口位移达到65.79mm。ZK4-2监测孔位于4-4断面，在4#滑坡中后部,通过对2016年11月15日～2017年8月9日监测数据的统计分析可知，孔口累计位移最大14.6mm，监测孔深度范围内时间-位移曲线在20m附近存在异常突变，随后在2017年10月16日～2019年1月18日使用新仪器采集数据生成的位移曲线同样在20m附近存在突变，15个月时间孔口位移达到61.12mm，表明4#滑坡正在蠕滑变形，结合地质钻探资料分析，变形深度位于岩土交界面附近。

4 结语

1)渝怀铁路K100+000～+500段滑坡群属于堆积层滑坡，1#、2#滑坡治理工程采用抗滑桩为主，虹吸截排水为辅的治理措施有效控制滑坡变形，治理效果明显。

2)深孔位移监测技术应用于滑坡群治理，监测表明1#、2#滑坡在抗滑桩、排水措施施工后，基本趋于稳定。3#、4#深部位移监测数据反映滑坡出现明显的蠕滑变形，滑动面位于基岩顶面附近，监测显示滑体厚度达20m，4#滑坡蠕滑变形较3#滑坡明显，应对3#、4#滑坡继续进行监测，且有必要实施二期治理工程，建议治理工程以支挡措施为主。

3）在读取监测数据后要根据现场实际情况分析引起数据变化的原因，分析排除干扰因素，设备出现异常及时更新。深部位移监测实际操作过程中布设监测孔时要适当增加重点部位及大变形等位置处的监测孔密度，注意保护原有钻探孔，勘察结束随后利用钻探孔进行深部位移监测，节约监测孔钻探时间和监测成本。