某铁路路堑边坡地质灾害调查及成因分析

2024-04-07樊俊锋

中华建设 2024年4期

樊俊锋

基于江西省已运营铁路某路堑段高边坡因长年受降雨影响，导致路堑段高边坡发生大面积蠕滑变形、铁路线路路基发生上拱现象、边坡支护结构及山体发生较大位移变形。考虑到该段边坡如不进行及时有效的灾害治理，可能造成不可预计的严重后果。通过实地踏勘调查及收集该路基边坡形成及地质灾害发展全过程，详细介绍分析该路堑边坡的成因、现状及发展趋势，为进一步按设计要求及时完成施工提供有利佐证。本文通过对该段路堑边坡存在的地质灾害现象进行调查分析研究，为地质灾害防治提供及时有效的意见及建议，同时为促进地方政府高度重视、加强对地质灾害管理工作、做到及时有效处理及类似地质灾害调查及防治提供参考依据。

地质灾害的成因主要是在自然条件下因不可抗力因素（降雨、融雪、地震等）或人为因素（工程开挖、堆载、爆破、弃土等）的作用下形成，对人民的生命安全、财产损失及环境破坏构成较大危害，普遍存在的地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质作用危害。近年来，国家及各级人民政府对地质灾害防治与治理都予以高度重视，在地灾治理与管理方面的分析研究也逐渐受到重视，国家及各级政府相关部门也修订和发行了各类地质灾害执行规范和标准，并对项目及课题具体实施全过程制定了相应的监管及扶持办法，同时为地质灾害调查与危险性评价研究提供了可靠保障。目前，地灾治理工程施工及管理过程中一些特殊环节往往容易被管理人员轻视，对于存在安全隐患的地质灾害点应尽快进行有效治理。本文结合工程实例对地质灾害调查及成因进行分析和研究，为地质灾害治理提供合理有效、具有建设性的意见及建议，有利于提高地质灾害治防治及工程施工管理的效果。

一、工程概况

吉衡铁路K66+550～K67+600是原井冈山铁路的一段，于2007年4月建成通车，该段路基处于山区深路堑、炭质页岩复杂地质地段。受长年降水影响，炭质页岩遇水软化膨胀，岩土体强度逐年降低，导致该铁路段路基边坡稳定性不断降低。特别是2019年进入主汛期后，路基边坡发生大面积蠕滑变形，引起路堑边坡多处开裂下挫，抗滑桩倾斜、挡墙断裂外挤，铁路线路上拱（周边环境变形详见下图1、2）。

图1 路堑边坡山体开裂

图2 砼挡墙开裂

鉴于吉衡铁路K66+550～K67+600段路基边坡变形大，严重影响铁路安全，为进一步掌握灾害的发展情况，现状调查范围大致以K66+637～K67+124、K67+377～K67+557二段已开挖边坡高度2～3倍及影响铁路路基安全稳定性的不良因素进行调查分析。其场地现状图详见图3、4。

图3 K66段现状图

图4 K67段现状图

通过资料收集及野外实地现状调查。调查主要对吉衡铁路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段影响铁路路基安全稳定性的不良因素范围进行调查，收集本项目地质灾害发展历程、设计、监测等有关资料。为真实反映吉衡铁路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段路基边坡地质灾害情况，应对存在地质灾害原因进行调查分析。

二、场地环境地质条件

1.气象水文

场地属亚热带季风湿润气候区。气候温和，雨量充沛，日照充足，四季分明，春夏之交多梅雨，秋冬季节降雨较少，春秋季短，冬夏季长，结冰期短，无霜期长。低温在一月份，高温在七月份，多年平均气温为17.12℃。多年平均降雨量为1553mm，最小年降雨量为799.4～956.1mm，最大年降雨量为1970.2～2349.1mm，最大日降雨量为271.6mm。4～6月为汛期，约占全年降雨量的45%，易造成洪涝灾害。

2.地形地貌

调查场地属低山丘陵地貌，地形蜿蜒起伏，地形坡度25°～30°，植被茂密，原始山地基本稳定。本项目区岩层为寒武系页岩，地质条件尚好，但区域构造发育、岩体破碎、深路堑边坡不稳定，易产生坍塌、滑坡。

3.工程地质与水文地质条件

(1)场地工程地质条件

场地地层由上到下依次为人工填土、粉质黏土、含砾粉质黏土、炭质页岩、硅质页岩、粉砂岩。

(2)场地水文地质条件

场地地表水较丰富，吉衡铁路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段右侧形成二段高边坡之间存在大面积的水塘，水塘距铁路路基及路基边坡约30～40m，场地受大气降水影响较大。

三、地灾发展历程及现状

1.地灾发展历程

因铁路建设需要，吉衡铁路K66+550～K67+600建设段对原始山体进行开挖修建，目前线路两侧已形成高约10～45m的路堑高陡山体边坡。由于山体开挖后，形成深路堑边坡，坡体易产生裂缝，加上场区降雨量充沛，雨水经裂缝长期渗入，考虑到全风化页岩遇水易软化特性及强风化页岩破碎、裂隙发育，导致坡体土压力逐年增大，坡体长期处于蠕滑的状态。

吉衡铁路自 2007年开通运营以来，右侧路堑边坡连续发生多处开裂下挫，部分抗滑桩倾斜、挡墙断裂外挤，侧沟严重变形，造成路基上拱，线路左右股高低不均衡，其中K66+700～K66+800段年平均上拱量达80mm。特别是2019年进入主汛期后，该段路基边坡发生位移呈明显增大趋势。

经铁路部门工务段动态检查发现，该路段出现垂加Ⅱ级报警，轨检车检查也出现长波不平顺的情况，存在严重的行车安全隐患。

2.地灾现状

铁路部门于2019年初启动吉衡铁路K66+550～K67+600段路基边坡地质灾害应急抢险工作，施工进度一直缓慢。根据路基边坡变形监测报告，近年来，K66路基右侧堑坡滑移变形趋势明显，各主要监测点向线路方向的累计变形量普遍超过90mm，最大为230mm，其监测数据变化趋于收敛，但现场施工未完全按设计图纸施工完成，仍存在安全隐患。

目前施工方按设计图（设计剖面图详见下图5）纸完成土方卸载情况如下：K66+637～K67+124段基本完成按边坡设计的二、三、四级坡土方卸载；K67+377～K67+557段基本完成按边坡设计的二、三级坡土方卸载。

图5 设计剖面示意图

四、地灾成因及发展趋势分析

1.地灾成因分析

根据吉衡铁路K66+550～K67+600段线路设计标高，该段铁路路基对原始山体进行开挖施工形成路堑边坡，其大里程方向右侧形成二段高边坡（K66+637～K67+124段边坡最高达40m、K67+377～K67+557段最高达45m）。经调查研究分析发现，其地质灾害存在主要原因如下：

(1)本场区工程地质条件复杂，其岩体存在软弱夹层，全风化岩夹层存在于强风化岩层中，其分布范围及厚度情况对边坡的稳定性影响较大。

(2)场地内岩体破碎，开挖后有揭露岩层，岩层的倾向倾角、软弱结构面及岩层的风化破碎程度等因素与边坡安全性有着重要联系。

(3)本场区气候条件复杂，暴雨一年四季均可能发生，雨量充沛。考虑到山体开挖后，形成的路堑边坡发生位移，导致出现裂缝，山体裂缝周边处可能存在积水现象，积水通过裂缝下渗至岩土体。

(4)因场区常年出现暴雨现象，特别是6月份为较大暴雨集中月份，受暴雨影响，现场坡体排水易堵塞，导致墙顶漫水及伸缩缝泄水现象，其背后山坡岩土体长期饱和状态当中，岩、土质强度不断降低，致使岩土体土压力逐渐增大。

(5)开挖后坡面大面积揭露全风化炭质页岩层，全风化炭质页岩层长期暴露且因遇水易软化膨胀，物理力学性质降低，存在边坡开挖出现裂缝，雨水长期浸泡渗入裂隙发育的强风化岩层中，慢慢造成岩土体发生蠕变的可能。

(6)铁路路基大部分地段处于全风化页岩层之上，全风化页岩遇水易膨胀软化，加上边坡发生水平位移，抗滑桩倾斜严重，导致铁路路基隆起严重。

(7)场地周边地表水丰富，二段高边坡之间存在大面积的水塘，在水塘高水位时期，基本可持平铁路路基标高，不排除水塘水长期渗入，导致铁路路基地基土长期反复处于饱和状态的可能。

分析结果表明,吉衡铁路K66+550～K67+600段线路地质灾害受环境气候、工程地质及水文地质条件影响较大，地灾防治设计施工过程中应充分考虑该段地灾点存在的不利因素导致的山体侧向土压力增大，并采用信息化施工消除地质灾害隐患。

2.地灾发展趋势

根据抢险应急施工情况及监测点变形监测显示，监测点位移缓慢趋于收敛（具有代表性监测点数据详见图6），说明通过及时的削坡卸载应急处理对控制边坡的安全性起到了显著成效，但抢险应急施工仍未按设计图纸施工，考虑到边坡长期暴露，每年4～6月处雨季，属降雨量高峰时期，且后期仍可能出现岩土体抗剪强度进一步降低导致位移增大的可能。