劉文清

（武漢鐵路局 武漢 430071）

襄渝線雨泉溝隧道位于十堰市白浪鎮(zhèn)，起訖里程為K94＋373～K94＋507，全長(zhǎng)134m，最大埋深約30m，屬滬漢蓉通道增建二線工程，修建于2005年10月～2006年10月。2010年4月28日降雨過程中巡查發(fā)現(xiàn)隧道右側(cè)山體出現(xiàn)坍滑，山體出現(xiàn)偏壓，導(dǎo)致隧道襯砌結(jié)構(gòu)相應(yīng)產(chǎn)生羽狀縱向、環(huán)向裂縫，對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成極大危脅。因此，對(duì)滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提出切實(shí)可靠的整治處理方案，具有重要意義。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

隧道近于垂直穿越南北向帶狀山體，脊頂高程為264.1～272.4m，平緩狹長(zhǎng)。東側(cè)、西側(cè)、北側(cè)呈緩坡地形，自然坡度為10°～25°，地面高程180～260m，植被發(fā)育。山體坡腳為谷地地貌，多平緩狹長(zhǎng)，多辟為房屋、農(nóng)田區(qū)。

本段山體均處于區(qū)域白河—石花街壓性斷裂帶中，破碎帶寬度大于1000 m，斷層產(chǎn)狀為N75°W／60°N。巖性為斷層壓碎巖，原巖為石英云母片巖，褐黃—淺灰色、青灰色，巖體破碎，擠壓、揉皺現(xiàn)象嚴(yán)重，呈散體結(jié)構(gòu)。坍滑體前緣量測(cè)巖體不利結(jié)構(gòu)面（片理）產(chǎn)狀為331°～30°∠36～59°。地下水主要為基巖裂隙水，破碎巖體中地下水較發(fā)育，坡腳有地下水滲流現(xiàn)象。

2 滑坡體基本特征及成因分析

2.1 滑坡性質(zhì)及其空間形態(tài)

坍滑體軸線位于K94＋453，滑動(dòng)方向?yàn)?°，近于垂直線路方向。自2010年4月28日發(fā)現(xiàn)以來(lái)，后緣裂縫拓展至0.3 m，錯(cuò)臺(tái)高度達(dá)1.0 m，前緣坡面多處見鼓張裂隙等，目前處于滑動(dòng)發(fā)展階段。坍滑體面積約6500 m2，前緣寬度約160 m，軸線長(zhǎng)度約為70m，厚度為10～20m，總滑動(dòng)方量約為10萬(wàn)m3，屬中型牽引式滑坡。

2.2 滑帶特征

該滑體屬破碎巖體滑坡，片理傾向與滑坡滑動(dòng)方向基本一致，滑帶主要為軟化的絹云母片巖，云母含量高且手感滑膩，抗剪強(qiáng)度值低。在1，2，4號(hào)鉆孔內(nèi)采用測(cè)斜技術(shù)探測(cè)滑面深度，初步分析有以下2個(gè)滑動(dòng)面。

（1）淺層滑面。埋深6～10m，根據(jù)6月3日至6月9日監(jiān)測(cè)成果，滑體已產(chǎn)生10～130 mm的明顯位移（見圖1），是場(chǎng)區(qū)的主要滑面。結(jié)合公路北側(cè)擋墻未發(fā)現(xiàn)明顯破壞跡象分析，該滑面前緣位于山體坡腳。

圖1 2號(hào)鉆孔測(cè)斜曲線圖

（2）深層滑面。1，2，4號(hào)鉆探測(cè)斜成果均有反映，滑面深度為5～17 m，監(jiān)測(cè)位移為1～5 mm，見圖2，尚未形成貫通性滑面。

圖2 1號(hào)鉆孔測(cè)斜曲線圖

2.3 滑帶土物理力學(xué)參數(shù)的確定

滑帶土主要為風(fēng)化云母片巖組成，多呈塊碎石土狀，取原狀土樣困難。選?。?.0 mm 顆粒調(diào)制成液限狀態(tài)下制樣進(jìn)行殘剪試驗(yàn)，獲得粘聚力平均值c＝8.5kPa，內(nèi)摩擦角平均值φ＝22.4°。

該滑坡采用條法反算滑帶剪切指標(biāo)，粘聚力c＝10kPa狀態(tài)下反算內(nèi)摩擦角φ＝22.9°?？紤]到實(shí)際巖土條件多呈角礫土狀，建議滑帶土剪切指標(biāo)采用后者。

2.4 滑體成因分析

根據(jù)2003年1∶2000航測(cè)地形圖，該山體完整，2004年山體坡腳修建廠房場(chǎng)坪，場(chǎng)坪標(biāo)高為215.3～215.6m，坡腳開挖邊坡至標(biāo)高240m 以上，邊坡高度達(dá)25m 以上且未進(jìn)行支擋防護(hù)，山體云母片巖破碎巖體抗剪強(qiáng)度差，存在順層片理等不利結(jié)構(gòu)面，造成山體牽引式坍滑，規(guī)模隨時(shí)間推移逐漸擴(kuò)大并影響至隧道。

3 隧道襯砌結(jié)構(gòu)變形特征及原因分析

3.1 襯砌結(jié)構(gòu)變形特征

（1）山體側(cè)邊墻。裂縫主要集中于K95＋377～＋461段；以環(huán)向?yàn)橹鳎s10 條，長(zhǎng)1.0～3.0m），縱向?yàn)檩o（4 條，長(zhǎng)2.0～6.0 m）；寬0.1～0.3mm，總體平直，細(xì)部多呈不規(guī)則羽狀。局部地段產(chǎn)生水泥抹面內(nèi)空剝落現(xiàn)象。

（2）滑坡側(cè)邊墻。裂縫主要集中于K95＋372～＋515段；以縱向?yàn)橹鳎?4條，長(zhǎng)1.0～10.0 m），近于沿邊墻貫通；環(huán)向裂縫發(fā)育相對(duì)較少（約7條，長(zhǎng)0.5～3.0 m）；裂縫寬度為0.1～0.3 mm，總體平直，細(xì)部多呈不規(guī)則羽狀。

總體來(lái)看，山體側(cè)邊墻產(chǎn)生環(huán)向剪應(yīng)力裂縫、水泥抹面產(chǎn)生壓曲剝落現(xiàn)象；滑坡側(cè)邊墻作為偏壓側(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力更為集中，相對(duì)左邊墻破壞更為嚴(yán)重。

3.2 結(jié)構(gòu)變形原因分析

隧道襯砌裂縫產(chǎn)生于滑坡形成之后，兩者之間存在密切的因果聯(lián)系，具體原因分析如下。

（1）隧道偏壓導(dǎo)致應(yīng)力集中。隧道結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)兩側(cè)土體應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，而滑坡移動(dòng)導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)右側(cè)土體松弛，被動(dòng)土壓力產(chǎn)生部分損失，造成結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏壓。

（2）圍巖喪失成拱效應(yīng)造成垂向應(yīng)力增加。本隧道埋深達(dá)30m，圍巖分級(jí)為V 級(jí)，隧道襯砌采用標(biāo)準(zhǔn)圖《單線電化鐵路隧道襯砌設(shè)計(jì)圖》（老安施隧200），隧道結(jié)構(gòu)上的垂向勻布荷載按以下公式計(jì)算［1］：

式中：q為垂直均布?jí)毫χ担琸N／m2；S為圍巖類別；γ為圍巖容重，kN／m2；ω為跨度影響系數(shù)。估算垂向均布荷載q＝19.2kN／m2。

當(dāng)滑坡發(fā)展至隧道附近時(shí)，造成圍巖失去成拱承載能力，襯砌結(jié)構(gòu)承擔(dān)自重應(yīng)力值約600 kN／m2，遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)荷載。

4 滑坡整治方案分析與比較

4.1 滑坡整治方案研究

滑坡持續(xù)發(fā)展易導(dǎo)致隧道右側(cè)巖土體流失，隧道偏壓嚴(yán)重影響到襯砌結(jié)構(gòu)安全，對(duì)鐵路正常運(yùn)營(yíng)、坡腳以下廠房均產(chǎn)生嚴(yán)重危脅，必須進(jìn)行加固處理［2］。研究方案主要針對(duì)加固坍滑體、降低隧道結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行［3］。具體方案如下：①方案一（雙排樁加固方案）。采用雙排樁對(duì)坍滑體進(jìn)行加固，邊坡采用錨桿掛網(wǎng)噴混凝土植生防護(hù)，見圖3。②方案二（卸載方案）。坍滑體前緣采用抗滑樁加固，隧道拱頂開挖卸載，且保留約10m 厚的覆蓋巖土體，與設(shè)計(jì)荷載保持一致。邊坡采用分級(jí)防護(hù)，每級(jí)邊坡高不大于6m，坡率1∶2，采用框架植草防護(hù)，見圖4。

圖3 雙排樁加固方案橫斷面圖（單位：m）

圖4 卸載方案橫斷面圖（單位：m）

4.2 滑坡加固方案綜合分析與比較

雙排樁加固方案針對(duì)正在發(fā)展過程中的滑坡進(jìn)行加固，滑坡推力大，抗滑樁自由端長(zhǎng)度大，抗滑樁斷面尺寸、長(zhǎng)度大，巖土體松散，施工風(fēng)險(xiǎn)巨大，且加固工期長(zhǎng)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全極為不利，易危脅鐵路行車安全。

卸載方案將隧道結(jié)構(gòu)上部、滑坡后緣土體清除，大幅度降低滑坡推力及隧道結(jié)構(gòu)自重應(yīng)力，短期內(nèi)將抑制滑坡的發(fā)展，迅速消除滑坡對(duì)隧道結(jié)構(gòu)以及下游廠房的安全危脅，可實(shí)施性強(qiáng)，且工程費(fèi)用與雙排樁加固方案基本相當(dāng)，是該滑坡加固的優(yōu)先推薦方案。

4.3 減載方案滑坡下滑力及結(jié)構(gòu)計(jì)算

滑帶剪切指標(biāo)采用c＝10kPa，φ22.9°，安全系數(shù)Ks＝1.25，計(jì)算方法采用條分法，下滑力計(jì)算結(jié)果見表1。分析表明：計(jì)算滑坡下滑力，抗滑樁間距5m，地基系數(shù)K＝30 MPa／m，計(jì)算抗滑樁截面尺寸為2.75m×3.0m，樁長(zhǎng)22m。

5 結(jié)語(yǔ)

雨泉溝滑坡屬典型的順層牽引式滑坡，系由后期山體坡腳修建廠房切坡引起的工程滑坡，造成鐵路隧道偏壓嚴(yán)重，拱頂巖體失去成拱效應(yīng)而荷載增加，危及隧道及鐵路運(yùn)營(yíng)安全。

表1 條分法計(jì)算滑坡下滑力一覽表

滑坡勘察采用測(cè)量、鉆探及孔內(nèi)測(cè)斜技術(shù)以及土工試驗(yàn)等手段查明了滑坡的范圍、厚度、滑帶剪切指標(biāo)等。為了短期內(nèi)抑制滑坡的發(fā)展，消除滑坡對(duì)隧道結(jié)構(gòu)以及下游廠房的安全危脅，采用卸載方案并在滑坡坡腳設(shè)置抗滑樁，經(jīng)實(shí)踐證明取得了良好效果，為類似工程的勘察設(shè)計(jì)及工程處理提供了參考。

［1］鐵道第二勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè).隧道［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，1995.

［2］楊小剛，彭家貴，龔熙維，等.敘大鐵路佘家坡隧道洞口滑坡綜合治理［J］.路基工程，2012（3）：183－186.

［3］詹學(xué)啟.武廣客運(yùn)專線DK1824高邊坡坍滑病害特征和整治［J］.土工基礎(chǔ)，2011（4）：30－34.