徐 琳

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,湖北武漢 430063)

1 工程概況

溫福鐵路地處閩浙二省東部沿海地帶,線路所經(jīng)地區(qū)地形地貌較為復(fù)雜,地形總的趨勢是西北高、東南低。其中溫州至蒼南段主要為濱海海積平原,局部為低山丘陵區(qū);蒼南至福州以低山丘陵為主,地勢起伏較大,峰頂高程200～800m,多呈尖頂狀,山坡陡峭,自然坡度20°～50°。

K138滑坡位于DK138+341.25～K138+578.75左側(cè),沿線路長237.5m,滑坡橫向?qū)?5m,最大主軸寬55m,滑坡體面積約6100m2,滑動面平均深10m,總體積約60000m3。該段路基原設(shè)計在丘陵斜坡中下部以中心挖深4～11m的路塹通過,左側(cè)塹坡高5.5～21.2m,下部設(shè)重力式路塹擋墻,墻高3～8m,墻身采用C15片石混凝土;擋墻以上塹坡設(shè)M7.5漿砌片石拱型截水骨架護坡;護坡高約8.0m。

2006年開工,2007年3月設(shè)計邊坡骨架護坡施工完畢,擋土墻也僅75m未施工。2007年5月底,施工擋土墻基礎(chǔ)時,因臺風(fēng)影響造成連續(xù)降雨無法施工,至2007年6月15號,臺風(fēng)降雨過后,發(fā)現(xiàn)K138+360、+390、+420、+480、+500、+510、+530左側(cè)骨架護坡底部以上3m左右多處有地下水滲出。山體上部緩坡出現(xiàn)多條弧形裂縫,天溝邊塹坡產(chǎn)生了明顯滑動。K138+430～K138+488段路塹左側(cè)擋土墻頂山體沿平臺截水溝向右側(cè)產(chǎn)生滑動,骨架護坡上出現(xiàn)多處開裂(1～3號裂縫),天溝處出現(xiàn)開裂,裂縫寬5～10cm。

2007年6月18日上午,山體沿骨架護坡上部天溝邊整體下滑,形成5號弧形裂縫,后緣錯臺高0.5～1.2m,裂縫寬10～80cm,且塹頂外約15～30m既有小路也出現(xiàn)兩條小裂縫(6號、7號不連續(xù)裂縫,裂縫寬1～3cm);至6月20日,6號、7號裂縫形成連續(xù)弧形裂縫,裂縫寬5～10cm,后緣錯臺1～5cm高;并同時出現(xiàn)8號裂縫(裂縫寬2～6cm,后緣錯臺高1～3 cm,見圖1)。

圖1 滑坡工程地質(zhì)平面

2 自然地理

該工點處于丘陵斜坡,相對高差20～60m,自然坡度15°～28°,坡表灌木叢生,植被發(fā)育,沖溝較發(fā)育。線路于丘坡中下部以挖方通過,挖深4～12m,左邊坡最高達22m。

該區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候,四季分明,冬天嚴(yán)寒,夏無酷暑,雨量充沛,溫暖濕潤,植被茂盛,無霜期長,臺風(fēng)頻繁,年平均氣溫13～19℃,極端最高氣溫43.2℃,極端最低氣溫-3.4～-10.5℃。年平均降水量1 100～1800mm,年最大降水量2552.6mm,最小905 mm,每年4月至6月為雨季,7月至9月為臺風(fēng)季節(jié),10月至第二年2月為旱季。

3 地層巖性

該區(qū)基巖為侏羅系上統(tǒng)小溪組下段(J3X),由一套火山碎屑沉積巖組成,地層由新到老分述如下:

(1)第四系殘積土(Qel),主要為粉質(zhì)黏土,淡紅色、灰黃色,一般為硬塑狀,遇水易軟化,軟化后呈軟塑狀,局部夾凝灰?guī)r角礫,厚3～6m,分布于丘陵中部滑坡體表層。

(2)第四系坡積—洪積層(Qdl+pl),塊石、碎石土,灰綠色—褐黃色,稍密—中密,稍濕,結(jié)構(gòu)較松散,厚2～3.5m。

(3)小溪組下段(J3x),由淺灰或灰色凝灰質(zhì)砂巖,粉砂巖夾少量灰色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等組成。凝灰?guī)r全風(fēng)化層,厚大于6m,灰黃色夾灰綠色,巖芯呈硬塑狀,夾凝灰?guī)r塊,局部為軟塑狀,含高嶺土。以下為強、弱風(fēng)化層(青灰色)。

4 水文地質(zhì)

(1)該區(qū)地表沖溝發(fā)育,地表水多以片流的形式向沖溝匯集,沿沖溝向下排匯谷地中,流量受季節(jié)影響變化較大,尤以臺風(fēng)影響較大,每年7月至9月為臺風(fēng)季節(jié),臺風(fēng)經(jīng)常帶來大到暴雨,大量雨水滲入地下。

(2)孔隙潛水主要存在于上部第四系殘積、坡積(Qel+dl)層黏土,粉質(zhì)黏土及凝灰?guī)r全風(fēng)化層中。在坡殘積土中,呈多層和透鏡狀組成,具上層滯水性質(zhì),含水條件很不穩(wěn)定。在凝灰?guī)r全風(fēng)化層中,由于母巖結(jié)構(gòu)和成分的差異性以及風(fēng)化的不均勻性,造成空間分布的復(fù)雜多變。地下水位2.5～11.3m,變化幅度大,主要受大氣降水補給。

(3)裂隙水主要存在于基巖構(gòu)造裂隙、層間裂隙和風(fēng)化裂隙之中,不同巖性接觸帶也常含水,一般水量小,只在構(gòu)造發(fā)生較強烈、構(gòu)造破碎帶及巖層節(jié)理裂隙發(fā)育部位,地下裂隙水才稍豐富。

5 滑坡形成的原因

對滑坡發(fā)生、發(fā)展過程結(jié)合地形地貌、地層巖性及水文地質(zhì)條件等方面的綜合分析,滑坡形成的主要原因有如下幾點:

(1)山坡上覆坡殘積、洪積粉質(zhì)黏土,塊石、碎石土結(jié)構(gòu)松散,孔隙大,易于地表水的下滲,加之受區(qū)域地層的影響,巖層擠壓破碎,糜棱巖普遍存在,葉臘石化、淥泥石化易見,節(jié)理裂隙發(fā)育,有利于地下水的運移。一方面,地表水經(jīng)松散的塊碎石土下滲在相對隔水的全風(fēng)化巖層間易形成潮濕的軟弱面;另一方面,地下水的運移、不斷地侵蝕和軟化軟弱結(jié)構(gòu)面,使斜坡體隨軟弱結(jié)構(gòu)面易產(chǎn)生向外的蠕變,在全風(fēng)化與強風(fēng)化層面間或全風(fēng)化層的軟弱夾層形成滑動面。從鉆孔及施工開挖揭示分析,隨路塹開挖,滑坡由淺部向深部發(fā)展,滑動面大部分形成于全風(fēng)化凝灰?guī)r層內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面間,局部形成于全風(fēng)化與強風(fēng)化的界面附近(見圖2)。

(2)人為活動。本段路塹是拉槽貫通式開挖,形成長達150m,高10～21m的高邊坡,且支擋滯后,破壞自然山坡的平衡狀態(tài)。

圖2 代表性橫斷面K138+450

(3)氣候及水的作用。本區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候,水量充沛,受臺風(fēng)影響,暴雨多發(fā)。2007年5月28日～6月15日,因臺風(fēng)影響,溫福鐵路沿線連續(xù)強降雨,6月5日至6月11日普降暴雨,大量的雨水沿坡面灌滲,地面裂隙的出現(xiàn)又增加了表水的下滲。土體因吸水飽和形成飽和軟化帶。這不僅增大了巖土體的重量,而且地下水對滑帶土的長期浸潤致使其抗剪強度顯著降低。同時雨水下滲使地下水水力坡度增大,動水、靜水壓力增大,下滑力劇增。

綜上所述:工點巖土特性是發(fā)育滑坡的內(nèi)在原因,而臺風(fēng)影響連續(xù)強降雨及施工開挖、支擋不及時,使山體失去平衡是滑坡產(chǎn)生的外部原因,因此該滑坡屬典型的工程滑坡。

6 滑坡穩(wěn)定分析與計算

以最后一條裂縫為滑坡后緣,采用整體推移式計算下滑力。

(1)滑動面的強度指標(biāo)

采用反算值和經(jīng)驗數(shù)據(jù)、試驗資料等綜合分析確定,綜合內(nèi)摩擦角 φ=19°。

(2)推力計算

滑坡推力采用傳遞系數(shù)法計算

式中 Ti——第i個條塊末端的滑坡推力/(kN/m);

K——安全系數(shù);

Wi——第i個條塊滑體的重力/(kN/m);

Ti-1——第i-1個條塊末端的滑坡推力/(kN/m);

αi——第i個條塊所在滑動面的傾角/(°);

αi-1——第i-1個條塊所在滑動面的傾角/(°);

φi——第i個條塊所在滑動面上的內(nèi)摩擦角/(°);

ci——第i個條塊所在滑動面上的單位黏聚力/kPa;

li——第i個條塊所在滑動面上的長度/m。采用 K=1.1,剩余推力Ea=694.4kN/m。

7 滑坡整治措施

本著“一次根治,不留后患”的原則,采取抗滑樁、錨桿框架梁,結(jié)合排水的綜合整治方案。

(1)抗滑樁(K138+416～K138+474)

在滑坡體下部側(cè)溝外側(cè)設(shè)抗滑樁,樁截面3.0×3.0m,樁間距(中-中)為 5.0m,樁長14～26m,樁懸臂段長8～9m(見圖3)。

圖3 代表性橫斷面(K138+440)

(2)抗滑樁K138+341.25～K138+416及 K138+474～K138+538.75

在原設(shè)計重力式路塹擋土墻外側(cè)設(shè)抗滑樁,樁截面2.5 ×2.5m,樁間距(中-中)為5.0m,樁長13m,懸臂段長5m(見圖4)。

(3)錨桿框架梁護坡

圖4 代表性橫斷面(K138+480)

K138+419～K138+488左側(cè)樁以上邊坡采用錨桿框架梁護坡,錨桿間距3.0m,錨桿長10m,采用1根HRB335φ32mm螺紋鋼筋。

(4)排水工程

良好的排水在滑坡病害的治理中能起到很好的作用,該滑坡的排水工程由環(huán)形截水溝、天溝、側(cè)溝和斜孔排水管構(gòu)成。

①環(huán)形截水溝和天溝先期施工,截水溝沿滑坡上部及周界外側(cè)各布設(shè)一道,天溝沿滑坡中部砌筑,以截排坡面地表水,減少地表水在滑坡體上的下滲。

②對坡面上的裂縫逐一翻挖夯填封閉,防止雨水灌入。排水斜孔布設(shè)K138+360～K138+520左側(cè)邊坡嚴(yán)重滲水地段,仰斜排水孔仰角10°,孔內(nèi)插入軟式透水管,孔徑110mm。

8 結(jié)束語

(1)工程活動往往是誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的重要因素,因此在工程建設(shè)過程中,我們一定要充分認識到工程建設(shè)對自然環(huán)境、山體穩(wěn)定造成的影響,精心設(shè)計,精心施工。

(2)對高邊坡、深路塹工點的邊坡加固設(shè)計,應(yīng)充分考慮邊坡工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件,對水理性差的軟質(zhì)巖類深挖方路塹,因工程卸荷容易誘發(fā)工程滑坡、邊坡坍塌等病害,宜采用先加固、后開挖的預(yù)加固技術(shù),確保工程安全。

(3)本工點竣工至今已一年多,經(jīng)過了雨季的考驗。目前邊坡穩(wěn)定,現(xiàn)狀良好,說明本滑坡采用強支撐與綜合排水的工程措施是合適的?！耙淮胃?不留后患”的原則在鐵路工程的滑坡整治中是必須堅持的。

[1]鐵道部.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鐵路路基設(shè)計規(guī)范[M].北京:中國鐵道出版社,2005

[2]鐵道部.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[M].北京:中國鐵道出版社,2006

[3]鐵道部.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊.路基[M].北京:中國鐵道出版社,1992