張小林（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川 成都610000）

湖雍線白巖腳高邊坡失穩(wěn)原因簡析（DK57+800～DK58+200）

張小林（中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川 成都610000）

通過對湖雍線白巖腳軟質(zhì)巖土高邊坡變形失穩(wěn)的原因分析，找出其形成原因和最終剪切破壞機制，針對性的提出了處理措施意見，并對類似邊坡提出了勘察設(shè)計及施工過程的參考注意事項，對此類邊坡具有高度的代表性。

高邊坡；失穩(wěn)；原因簡析；注意事項

1 地形地貌及概述

1.1 地形地貌

白巖腳高邊坡處于湖雍線末端貴州省納雍縣境內(nèi)，煤系地層分布廣泛，素有“煤?！敝Q，段內(nèi)屬中山地貌，地形起伏較大。線路左側(cè)5m外為陡崖，下部為苦栗河，常年有水。地表基本多為旱地，段內(nèi)無居民及民房分布，段內(nèi)有施工便道相通，交通條件較好。該段邊坡處于一丘包前緣，邊坡高37m，從目前天溝以外地表裂縫至路基面相對高差45m，邊坡外約50m既為在用110kV高壓鐵塔，如該高邊坡發(fā)生整體滑動，將牽引大面積山體滑坡，影響巨大。

1.2 變形情況

目前路塹已基本施工完成。施工單位在施工DK57+939～DK58+125段路基邊坡防護工程過程中，在2015年3月開始施工最后一級邊坡?lián)跬翂?，開挖擋墻基礎(chǔ)及墻后土體時，先后出現(xiàn)二級邊坡錨桿框架梁出現(xiàn)框架梁間土體滑塌，框架梁被拉裂，抗滑樁出現(xiàn)位移沉降。樁間樁板墻下沉，樁前平臺隆起。樁頂部平臺截水溝下降嚴重，三級邊坡骨架拉裂破壞，邊坡開裂。天溝下沉開裂，天溝以為5～8m最遠20m出現(xiàn)山體地表開裂（見圖1）。

圖1

1.3 降雨情況

2015年3月1日～6日連續(xù)6d陰雨天；3月26日～28日3d斷續(xù)有暴雨；4月5日～4月11日7d持續(xù)小雨，短時大雨；4月20日～29日10d均為雨天，26日下暴雨；5月9日～15日7d為雷陣雨，雨量較大；5月19日下午17點～20點下暴雨；5月25日～27日4d為中雨。共計38個雨天。

2 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

2.1 地層巖性

段內(nèi)地表上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積（Q4dl+el）粉質(zhì)粘土、局部為碎石土；下伏基巖為二疊系上統(tǒng)長興組和大龍組（P2c+d）頁巖、泥灰?guī)r夾煤層，二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾炭質(zhì)頁巖及煤層，二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r。

各層巖性特征分述如下：

＜1＞粉質(zhì)黏土（Q4del）：黃褐色、褐黃色等，表層硬塑～軟塑狀，滑動面附件呈軟塑狀，樁前平臺底部局部為流塑狀，土質(zhì)不均勻，含約10～30%泥巖、砂巖角礫，粒徑1～5cm，厚度2～8m。

＜5＞粉質(zhì)黏土（Q4dl+el）：黃褐色、褐黃色等，硬塑狀，土質(zhì)不均勻，含約10～30%泥巖、砂巖角礫，粒徑1～5cm。主要分布于測區(qū)斜坡表層，普遍厚0～3m，局部偏厚，厚度2～8m，屬Ⅱ級普通土，C組填料。

＜6-1＞炭質(zhì)頁巖夾煤層（P2c+d）：灰色，灰黑色，染手，巖心多呈碎塊狀及土狀，遇水極易軟化，根據(jù)鉆孔揭示，厚度變化較大，局部呈透鏡尖滅狀，有機質(zhì)含量較重，不宜作填料。

＜6-2＞粉砂巖、頁巖、泥灰?guī)r（P2c+d）：黃褐色、灰褐色、紅褐色、灰黑色，砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，薄至中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，全風(fēng)化帶（W4）已風(fēng)化呈土狀及土柱狀，厚3～10m，屬Ⅲ級硬土，D組填料；強風(fēng)化帶（W3）巖芯多呈塊狀及碎塊狀，少量呈短柱狀，厚5～15m，屬Ⅳ級軟石，D組填料；弱風(fēng)化帶（W2）巖芯多呈柱狀及短柱狀，暴曬后崩解嚴重，屬Ⅳ級軟石，C組填料。

＜7-1＞炭質(zhì)頁巖夾煤層（P2l）：灰色，灰黑色，染手，巖心多呈碎塊狀及土狀，遇水極易軟化，根據(jù)鉆孔揭示，厚度變化較大，局部呈透鏡尖滅狀，有機質(zhì)含量較重，不宜作填料。

＜7-2＞粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖（P2l）：灰綠色，深灰色、灰綠色，主要為薄-中厚層狀，巖質(zhì)較軟，含煤層10～20層，多為薄層。全風(fēng)化層厚度起伏較大，一般4～10m，屬Ⅲ級硬土；強風(fēng)化帶厚4～20m，屬Ⅳ級軟石；弱風(fēng)化帶（W2）巖性完整性較好，多為Ⅳ級軟石，局部堅硬。

＜8＞灰?guī)r（P1m）：灰色、深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀構(gòu)造，具縫合線及層紋狀構(gòu)造，局部含泥質(zhì)、含白云質(zhì)斑塊灰?guī)r，夾燧石結(jié)核，節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶蝕較發(fā)育。巖體較完整，質(zhì)堅性脆。弱風(fēng)化帶（W2）巖芯較完整，多呈柱狀及短柱狀，屬Ⅴ級次堅石，A-B組填料。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

段內(nèi)斷層主要為苦栗河正斷層?？嗬鹾诱龜鄬幼呦騈23° E，傾向SE，傾角60°，與線路交于DK57+875，以后基本跟線路平行，斷層上盤為二疊系上統(tǒng)大龍組、長興組及龍?zhí)督M（P2l+c+ d）、峨眉山玄武巖組 （P2β），下盤地層為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）。該邊坡巖體受斷層影響較大，巖體較破碎。

段內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖層產(chǎn)狀比較紊亂，主要巖層產(chǎn)狀有N30°E/36°SE、N70°W/30°SW，節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要節(jié)理為N25°E/83°NW、N80°W/70°SW、N45°～60°E/65°～70°SE、N70°W/62°NE、N65°W/90°；受構(gòu)造影響局部巖層產(chǎn)狀較亂。該段邊坡開挖過程中，可見巖層產(chǎn)狀傾向山里。

3 地震動參數(shù)

根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB18306-2001）公布的《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（1/400萬）和《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（1/400萬）劃定，測區(qū)地震動峰值加速度0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s。

4 水文地質(zhì)特征

4.1 地下水特征

段內(nèi)地下水主要第四系孔隙潛水、基巖裂隙水。

第四系孔隙潛水主要賦存于第四系松散土層中，主要受大氣降水補給。

目前該段由于地表開裂變形，大量表水入滲，在裂縫深部積水嚴重，同時受斷層及泥頁巖的隔水影響，斷層巖體破碎帶也已嚴重積水，在搶險大錨桿成孔過程中，受空氣壓力的作用，成孔區(qū)域裂隙水上冒，順裂縫通道涌出地面。

段內(nèi)地表水系主要有苦栗河水，苦栗河河水水質(zhì)差，常年有水，水流量受季節(jié)控制。

4.2 地下水類型

經(jīng)補定測階段取地表水、地下水進行水質(zhì)簡分析，水質(zhì)為HCO3-·SO42--Ca2+、HCO3--Ca2+型水，根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2005]157號及[2007]140號），經(jīng)過二疊系上統(tǒng)（P2l+c+d）地層段，環(huán)境水按對混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕，侵蝕等級為H3，酸性侵蝕等級為H2；二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r地層區(qū)域水質(zhì)無侵蝕性。

5 邊坡變形情況分析

5.1 變形范圍

根據(jù)地表開裂變形調(diào)查及監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，變形范圍主要集中于DK57+930～DK58+120段，該區(qū)域正好屬于樁板墻段。DK58+120以后為埋入式抗滑樁，未見變形等其他失穩(wěn)跡象。

5.2 變形特征

2015年3月以前未施工最下一級擋墻時，邊坡未發(fā)現(xiàn)任何變形跡象，3月開始施工擋墻，陸續(xù)出現(xiàn)變形失穩(wěn)現(xiàn)象，并出現(xiàn)變形加劇的趨勢，施工單位在施作擋墻過程中，已嚴格跳槽開挖，并盡可能的縮短每模長度。

2015年6月2日建指、監(jiān)理、施工、設(shè)計四方對現(xiàn)場再次踏勘發(fā)現(xiàn)變形更加嚴重。正在施工最下一級重力式擋墻，剩余30余米未施工完成。該段邊坡出現(xiàn)大范圍開裂變形及錯臺，天溝以外原地表出現(xiàn)牽引張裂縫，裂縫最寬30cm，并下跌，裂縫與天溝并行，距離天溝最遠20m，一般5～8m，樁板墻出現(xiàn)向臨空方向位移，樁前原預(yù)留平臺嚴重開裂、變形，裂縫最寬達50cm，裂縫延伸方向多與臨空面平行，擋墻頂部錨桿框架梁邊坡出現(xiàn)土體及風(fēng)化巖體漏空，框架梁出現(xiàn)剪斷變形現(xiàn)象，最下部已施作完成的重力式擋墻在DK57+980～DK58+000；DK58+ 030～035；DK58+060～070三處墻頂出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，錯距2.6cm，從擋墻開挖基礎(chǔ)及墻后可見弱風(fēng)化灰?guī)r、砂巖出露，同時也見強風(fēng)化泥、頁巖，煤層出露。

5.3 物質(zhì)成分

根據(jù)目前開挖情況，變形失穩(wěn)帶物質(zhì)成分主要以粉質(zhì)粘土及原強風(fēng)化泥頁巖、煤層及局部原弱風(fēng)化帶受水浸泡后所形成的全風(fēng)化體為主，全風(fēng)化層呈土狀，在水的影響下，物理力學(xué)指標(biāo)甚至比粉質(zhì)粘土低。

5.4 原因分析

該邊坡目前在原土層及風(fēng)化層中已形成貫通弧形軟弱剪切面，軟弱面從坡頂裂縫一直延伸至擋墻中上部或擋墻墻頂以上，受擋墻、錨桿框架梁的約束作用下，目前還未出現(xiàn)整體下滑失穩(wěn)，但蠕動變形在進一步發(fā)展，如錨桿框架梁被完全破壞后，可能出現(xiàn)整段邊坡沿軟弱面整體快速失穩(wěn)，破壞擋墻或從擋墻頂剪出的嚴重后果，進而牽引本段原山體發(fā)生大規(guī)模的滑動。

從3月以來，累計雨天38d，長時間的下雨，導(dǎo)致表水大量下滲，進而引起軟質(zhì)巖體遇水進一步軟化，差異風(fēng)化更加明顯，同時該段土層及風(fēng)化層較厚，巖體破碎，巖性較雜。持續(xù)降雨使原土層及巖層物理力學(xué)指標(biāo)降低，致使樁前巖土體抗剪強度下降，導(dǎo)致該段樁基錨固端長度不夠，受到樁后巖土體持續(xù)擠壓最終導(dǎo)致了邊坡整體蠕動變形，有整體失穩(wěn)趨勢。

6 結(jié)論意見

（1）對開裂裂縫及時進行封閉處理，天溝以外裂縫采取粘土回填夯實，并用雨花布全部進行覆蓋。土質(zhì)及軟質(zhì)巖高邊坡地段開挖邊坡不宜長期暴露，需進行封閉，防止或減少表水的下滲。

（2）對樁前平臺段巖土體進行加固處理，防止錨桿框架梁被完全剪壞，樁前平臺一旦失穩(wěn)，樁必然整體失穩(wěn)，后果不堪設(shè)想。建議對軟質(zhì)巖邊坡抗滑樁的處理，錨固端應(yīng)適當(dāng)加長，防止弧形剪出。

（3）對錨固樁頂部平臺以外土體進行卸載減壓。土質(zhì)及軟質(zhì)巖高邊坡路塹坡頂一級應(yīng)適當(dāng)放緩坡率，并預(yù)留變形平臺。

（4）擋墻頂部上的錨桿框架梁，對塌方造成的空洞采用漿砌片石回填，確保錨桿框架梁受力。坡面錨桿框架梁及錨索梁后坡面應(yīng)密實受力，以達到受力均勻。

（5）施工單位做好現(xiàn)場觀測方案，對觀測點進行加密布點，增加抗滑樁頂部、底部及擋墻底部觀測點，要求每天進行觀測。對滑坡變形地段應(yīng)全程監(jiān)控量測，掌握變形發(fā)展過程，提供可靠的判定數(shù)據(jù)以制定應(yīng)急處理方案。

7 物理力學(xué)參數(shù)

[1]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《鐵路工程工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（TB10012-2007）.

[2]國家標(biāo)準(zhǔn).《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50111-2006，2009年版）.

[3]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程》（TB10027-2012）.

[4]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《鐵路工程水質(zhì)分析規(guī)程》（TB10104-2003）.

[5]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（TB10005-2010）.

P642.22

A

2095-2066（2016）22-0024-02

2016-7-12

張小林（1972-），男，高級工程師，大學(xué)本科，主要從事鐵路、公路、城市地下交通等地質(zhì)勘測設(shè)計工作。