周 革

山前區(qū)云母石英片巖風(fēng)化層滑坡分析與治理

周 革

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

結(jié)合合福鐵路某滑坡,從地形、地質(zhì)特征、地下水、地表降水等特點綜合分析該滑坡的形成機理,確立滑坡體的合理滑面、規(guī)模,并結(jié)合滑坡體特征采用減載、支擋防護(hù)及排水治理方案進(jìn)行綜合整治。研究結(jié)果:通過施工完成后近1年的變形監(jiān)測及雨季檢驗,該滑坡體整體穩(wěn)定。研究結(jié)論:對于山前區(qū)云母石英片巖風(fēng)化層滑坡,應(yīng)該從地形、地質(zhì)特征及降水等角度合理確定滑坡體的性質(zhì),并采取有針對性的加固措施。

鐵路邊坡;云母石英片巖風(fēng)化層;滑坡;治理

1 概述

1.1 工點概況

合福鐵路為Ⅰ級雙線電氣化鐵路,速度350 km/h,無砟軌道,路塹路基面寬13.6 m。在DK630+ 330.72～+500段地形地貌為山前緩坡,自然坡度13°～30°,植被發(fā)育,為農(nóng)田、果園。工點平面位置如圖1所示。

1.2 地質(zhì)概況

工點主要地層如下:(1)層粉質(zhì)黏土夾碎石(Qdl),硬塑,褐黃色,碎石含量20%～45%,σ0= 200 kPa;(2)-1層為云母石英片巖(Pt2l),全風(fēng)化,灰黃色,厚10～20 m,σ0=250 kPa;(7)-2層為強風(fēng)化層,灰黃色,厚4～6 m,σ0=400 kPa;(7)-3層為弱風(fēng)化層,σ0=800 kPa。

工點地下水較發(fā)育,坡面可見泉眼,呈滴狀、股狀流出,受降雨影響明顯,旱季流量小,雨季流量明顯增大,水質(zhì)清澈。地下水無化學(xué)侵蝕性。

本段地震動峰值加速度＜0.05g,動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s[1]。

圖1 工點平面示意

1.3 工程概況

本工點原設(shè)計為深路塹工點,中心挖深2～13 m,路塹左側(cè)最大挖深約15 m,右側(cè)最大挖深約30 m,典型設(shè)計斷面見圖2[2]。

右側(cè)邊坡深路塹主要設(shè)計措施為:右側(cè)設(shè)C35鋼筋混凝土樁板墻,樁間距(中-中)為5.0 m,樁身采用現(xiàn)澆;樁身截面尺寸為2.50 m(寬)×2.75 m(厚),樁長21～22 m。其上邊坡坡率為1∶1.5,最上一級塹坡采用C25混凝土拱形截水骨架+植草防護(hù),其上二級、三級塹坡采用框架錨桿結(jié)合基材植生防護(hù)。右側(cè)塹坡外30～50 m設(shè)一道SNS被動防護(hù)網(wǎng)(RX-050),網(wǎng)高為5 m。

滑坡發(fā)生前路塹邊坡已開挖成形,右側(cè)錨固樁及其上邊坡框架已施工完畢,排水系統(tǒng)未施作。

圖2 原典型橫斷面設(shè)計示意(單位:m)

2 滑坡

2.1 滑坡特征

2012年5月在持續(xù)強降雨后天晴施工排查時,發(fā)現(xiàn)DK630+430～+490段右側(cè)樁板墻以上的一級、二級邊坡坡面框架變形嚴(yán)重,其中二級邊坡平臺發(fā)生擠出變形、隆起、外鼓。在DK630+430、+490處各有1條由坡面向右側(cè)山體延伸的裂縫,縫寬20～30 cm。2條裂縫在右側(cè)塹頂自然山坡坡面桔園中封閉呈環(huán)形,山體坡面裂縫可見最大約50 cm?；麦w后緣錯臺高約120 cm。樁板墻的錨固樁樁體未見裂縫,樁間土亦未見擠出破壞[3],滑坡前緣應(yīng)在路塹開挖面的錨固樁樁頂上的一級平臺。主滑方向為垂直線路偏向大里程側(cè)約80°,滑坡體范圍寬約70 m,長約150 m。見圖3。

現(xiàn)場沿線路橫斷面方向在樁體頂部,二級、三級塹坡平臺及塹頂立即布設(shè)了觀測樁,坡面監(jiān)測點反映垂直隆起變形最大達(dá)128 cm,水平外擠最大達(dá)80 cm[4]。

圖3 滑坡現(xiàn)場

沿滑坡體軸向布置了3排鉆孔共9孔,通過鉆孔揭示及滑坡體前后緣邊界分析,滑坡主軸主滑層深約16 m,滑坡體成分主要為表層坡積層和全風(fēng)化層,為土質(zhì)滑坡,蠕動性滑動,滑體總體積約12×104m3,系中型牽引性滑坡[5-7]。見圖4。

圖4 滑坡主軸斷面

2.2 滑坡機理

2.2.1 地形

說到課桌上睡覺，不是實在犯困，誰能睡得著？睡著了被吵醒，誰能有多少好心情？再說，朦朧中醒來抱怨的一句話，也未必一定是對老師的大不敬，也許，她根本就沒弄清楚是誰攪了她的美夢呢？

該段深路塹工點地形上處于山前緩坡地帶,右側(cè)塹頂后方山體陡峻,高差達(dá)150 m,坡腳植被發(fā)育,辟為松林、桔園,原始地貌略呈凹型。該種地形使地表水在坡面的滯留、匯集時間加長,為地表水入滲補給地下水創(chuàng)造了充足的時間、空間條件[8]。

2.2.2 地層、母巖成分及風(fēng)化特征

通過鉆孔及坡面開挖揭示,該路塹地層表層主要為山前坡積層,厚3～6 m,夾碎石,較為松散。其下為元古界龍北溪組云母石英片巖,該組地層在區(qū)域地質(zhì)上為一套巨厚的海相硅質(zhì)、鈣鎂質(zhì)、半黏土質(zhì)、泥砂質(zhì)沉積變質(zhì)巖系,巖性復(fù)雜,主要以云母石英片巖、二云石英片巖、石英巖為主,通過巖石薄片鑒定分析基巖礦物成分為:巖石主要由長英礦物、角閃石、黑云母組成,片狀構(gòu)造,石英含量約30%,斜長石約占30%,角閃石、黑云母含量約30%,其余為其他微量礦物。鱗片柱狀花崗變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造,石英、斜長石呈他形粒狀;角閃石呈纖柱狀;定向排列;黑云母呈片狀,定向排列。各礦物粒度大者2～3 mm,小者0.1 mm。

從礦物成分可見,該種巖石的黑云母、長石含量較高,此類礦物極易風(fēng)化,尤其是在地下水的長期作用下。這套由沉積巖變質(zhì)生成的變質(zhì)巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,為礦物成分與地下水、大氣的充分接觸提供了足夠的空間,致使該套巖石極易風(fēng)化[9],從全線地質(zhì)綜合分析來看,該套地層在福建省武夷山至建甌段普遍風(fēng)化劇烈,全風(fēng)化層相對較厚,10～50 m不等。

2.2.3 地下水

如前所述,山前緩坡地帶為地下水的儲存提供了地形條件,工點地下水發(fā)育,從現(xiàn)場可見坡面泉眼出露,路塹開挖剖面和鉆孔揭示表層坡積層及其下的全風(fēng)化層含水量偏高,土體濕潤。

2.2.4 地表降水

工點邊坡開挖防護(hù)工程進(jìn)行約1年,山體及右側(cè)塹坡穩(wěn)定,但在2013年3月～5月,該地發(fā)生了持續(xù)的強降雨,雨量大,降雨時間長,導(dǎo)致該地區(qū)鐵路、公路及市政工程多處發(fā)生了小型溜坍、淺層滑坡。

2.2.5 機理分析

經(jīng)綜合分析,本滑坡工點的發(fā)生是在持續(xù)的強降雨下,特殊的地形條件及地層巖性使得地表水大量入滲,大大降低了土體的強度,下側(cè)路塹開挖的臨空面失穩(wěn),牽引右側(cè)山體表層坡積層及風(fēng)化層發(fā)生了滑坡[10]。該滑坡性質(zhì)的確定為后續(xù)設(shè)計措施的制定提供了重要依據(jù)。如果僅僅依據(jù)為山體滑坡就確定整個滑體為堆積層滑坡,則處理成本將大為增加[11]。

3 治理措施

根據(jù)現(xiàn)場實際情況,決定采用減載與加固排水相結(jié)合的方案進(jìn)行處理[12]。

3.1 減載

原設(shè)計的兩級平臺重新按原坡率刷坡修整,其上在199 m高程往上設(shè)平臺,分級刷坡,坡高按8 m分級,其中199 m高程處平臺寬約13 m,其上兩級邊坡坡率按1∶1.75刷坡,平臺寬分別為12 m和10 m,再往上的邊坡坡率按1∶1.5刷坡,坡高8 m分級刷坡,設(shè)平臺寬3～5 m,逐漸與后緣山體相交。

3.2 支擋

采用錨固樁及錨索形成支擋防護(hù)體系是滑坡治理的主要防護(hù)措施[13],DK630+412.5～+500.0右側(cè)路塹距線路左中線90 m左右處設(shè)抗滑樁2排,見圖5,抗滑樁在平面圖上呈直線分布,樁背與軸線(與線路呈80°平角)垂直;其中以DK630+440.0斷面右側(cè)距左中線90 m控制6～18號樁平面位置(共13根樁),以DK630+ 430斷面右側(cè)距左中線80.7 m控制1～5號樁平面位置(共5根樁);樁間距(中-中)為5.0 m,樁身均采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆;Ⅲ型樁:樁身截面尺寸為2.50 m (寬)×2.75 m(厚),樁長24～26 m(錨固端長13.50 m);樁頂以上一～四級塹坡采用框架錨索結(jié)合基材植生防護(hù);滑坡體周圍自然坡面上設(shè)置部分承壓板錨索,錨索縱、橫向間距3.0 m,設(shè)計長度為22～28 m。

圖5 加固平面示意

3.3 排水

DK630+420～+500樁板墻右側(cè)樁頂一、二級塹坡、DK630+473～+500三級塹坡設(shè)仰斜排水孔,仰斜排水孔孔徑采用110 mm,鉆孔仰角為10°,縱向間距5 m,長15 m。整個滑坡體外側(cè)塹頂邊坡設(shè)環(huán)向排水天溝,各級平臺分別設(shè)截水溝,形成完善的排水系統(tǒng)。

4 結(jié)論

目前,現(xiàn)場滑坡體已施工完畢,并經(jīng)過了一個雨季的強降雨考驗,邊坡穩(wěn)定,排水順暢。山前區(qū)云母石英片巖在特殊的地形、水文條件下極易發(fā)生滑坡,針對具體的工點特征,合理確定滑坡體的厚度、范圍及滑坡性質(zhì)是制定合理的滑坡加固措施的依據(jù)。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.合福鐵路454路基工程地質(zhì)勘察報告[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2010.

[2] 謝燕,周革,何文春,等.合福鐵路DK630+412.5～DK630+500路基變更設(shè)計[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2012.

[3] 中國中鐵隧道集團(tuán)股份有限公司.合福鐵路454路基滑坡調(diào)查[R].鄭州:中國中鐵隧道集團(tuán)股份有限公司,2012.

[4] 中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.合福鐵路454路基滑坡勘察報告[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2012.

[5] 鐵道部第一勘測設(shè)計院.鐵路工程地質(zhì)手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

[6] 中華人民共和國鐵道部.TB10027—2012鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2012.

[7] 王松齡,豐明海.滑坡區(qū)巖土工程勘察與整治[M].北京.中國鐵道出版社,2001.

[8] 劉小文,耿小牧.降雨入滲對土坡穩(wěn)定性影響分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2006(6):46-48.

[9] 羅麗娟,趙法鎖,王愛忠.某變質(zhì)巖滑坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形破壞特征[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2008(2):71-76.

[10]徐峻齡,馬惠民.滑坡的規(guī)律研究與防治[C]//中國鐵道工程地質(zhì)世紀(jì)成就論文集.北京:2005:342-348.

[11]袁從華,童志怡,盧海峰.牽引式滑坡特征及主被動加固比較分析[J].巖土力學(xué),2008(10):259-264.

[12]中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.合福鐵路454路基滑坡整治方案[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2012.

[13]常杰峰.朔黃鐵路K44滑坡整治設(shè)計[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2005 (4):26-28.

Analysis and Treatment of Weathered Layer Landslide of Mica Quartz Schist in Piedmont Area

ZHOU Ge
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan 430063,China)

In combination with a landslide example at Hefei-Fuzhou Railway,this study comprehensively analyzed the forming mechanism of this landslide from perspectives of topography,geologic feature, groundwater and rainwater,etc.And then the sliding plane and the landslide scale were reasonably determined in this study.Further,combined with the landslide characteristics,this landslide body was treated by using the comprehensive treatment scheme,including load reduction,anti-slide retaining structure,waterproofing and drainage.Through deformation monitoring and rainy season test for nearly one year since the finish of treatment construction,it can be seen that this landslide body after being treated is stable.Finally,this paper come to a conclusion that:as for the weathered layer landslide of mica quartz schist,the nature of the landslide body should be reasonably determined from perspectives such as topography,geologic feature,groundwater and rainfall,etc.,and the targeted treatment measures should be employed.

railway slope;weathered layer of mica quartz schist;landslide;treatment

U213.1+5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.004

1004-2954(2014)04-0014-04

2013-08-17;

2013-09-04

周 革(1976—),男,高級工程師,2002年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè),工學(xué)碩士,注冊巖土工程師,E-mail: 21415479@qq.com。