王 利 軍

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，山西 原平 034100)

朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，東至河北省滄州市渤海新區(qū)黃驊港站，為國(guó)家Ⅰ級(jí)、雙線、電氣化重載鐵路[1]，沿線主要經(jīng)過剝蝕低中山地貌單元，溝谷深切。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造多樣。另外季節(jié)溫差、晝夜溫差大，在季節(jié)性強(qiáng)降水和自然風(fēng)化作用下，沿線護(hù)坡溜塌等病害頻發(fā)，尤其上部為濕陷性黃土，下部為基巖的巖土二元體邊坡尤為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了朔黃鐵路安全運(yùn)營(yíng)。

本文通過對(duì)朔黃鐵路下行K32+620～K32+666高路塹護(hù)坡的調(diào)查，結(jié)合本區(qū)段邊坡病害共性分析影響邊坡病害發(fā)展的因素，提出了針對(duì)本區(qū)段內(nèi)邊坡的工程加固措施。這對(duì)巖土二元類高路塹邊坡的治理有一定的借鑒意義。

1 工程概況

1.1 既有護(hù)坡概況

朔黃鐵路K32+570～K32+761段下行側(cè)為深路塹邊坡，塹坡2級(jí)～3級(jí)，設(shè)置漿砌片石護(hù)墻及重力式抗滑擋墻防護(hù)。依據(jù)竣工資料，K32+631.2～K32+641.2段在施工期間出現(xiàn)滑坡，因此在K32+610～K32+655段一級(jí)平臺(tái)設(shè)置抗滑擋墻，其余地段設(shè)漿砌片石護(hù)墻。

病害概況：K32+630～K32+640段右側(cè)坡面發(fā)生溜塌病害，導(dǎo)致二級(jí)邊坡的抗滑擋墻上部漿砌片石護(hù)墻溜塌，沖毀二級(jí)平臺(tái)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)并跌落至一級(jí)塹坡頂，如圖1所示。

1.2 地形地貌

本區(qū)屬呂梁山脈中山區(qū)，山勢(shì)陡峭，鐵路工程位于山體斜坡下方，病害處為斜坡凹槽區(qū)。

1.3 氣象特征

擬建場(chǎng)地屬半干旱大陸性氣候，四季分明，季風(fēng)氣候顯著。最低月平均氣溫為1月-7.7 ℃，最高月平均氣溫為7月23.3 ℃，年平均氣溫9.0 ℃，年均降水量約500 mm。場(chǎng)地巖土最大季節(jié)性凍結(jié)深度1.3 m。

1.4 地層巖性

③泥巖夾砂巖(P2)：下伏于塊石土，局部出露于地表，棕紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，基巖強(qiáng)風(fēng)化，屬Ⅳ級(jí)軟石。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)

1)地質(zhì)構(gòu)造。

工程影響范圍內(nèi)巖層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀穩(wěn)定，未見明顯斷裂構(gòu)造形跡。

2)地震動(dòng)參數(shù)。

根據(jù)國(guó)家地震局GB 18306—2015中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g(相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度8度)，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。

1.6 水文地質(zhì)條件

地下水主要為基巖裂隙水，賦存于基巖節(jié)理裂隙中，受大氣降水及側(cè)向補(bǔ)給，側(cè)向排泄，水量及水位變化較大。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無化學(xué)侵蝕性，碳化環(huán)境作用等級(jí)為T2。

1.7 不良地質(zhì)及特殊巖土

1)不良地質(zhì)。本段不良地質(zhì)主要為淺表層溜塌。K32+631.2～K32+641.2段在施工期間出現(xiàn)滑坡，后設(shè)置抗滑擋墻，擋墻后為稍密的砂質(zhì)黃土及塊石土，地表為斜坡凹槽，在強(qiáng)降雨條件下K32+630～K32+640段擋墻上部砂質(zhì)黃土及塊石土失穩(wěn)發(fā)生溜塌越頂，推倒擋墻頂部漿砌片石護(hù)坡堆積于一級(jí)平臺(tái)，溜塌總體積約10 m3。

2)特殊巖土。特殊巖土為第四系上更新統(tǒng)坡洪積砂質(zhì)黃土，具有Ⅲ級(jí)自重濕陷性。

2 病害特征及成因機(jī)理分析

2.1 病害特征

K32+630～K32+640段擋墻上部砂質(zhì)黃土及塊石土失穩(wěn)發(fā)生溜塌越頂，并推倒擋墻頂部漿砌片石護(hù)坡堆積于一級(jí)平臺(tái)，溜塌總體積約10 m3。

2.2 病害成因機(jī)理分析

引發(fā)本處災(zāi)害的因素眾多，經(jīng)調(diào)查分析主要有以下幾個(gè)方面：

1)外部因素。

a.水的因素：本地區(qū)多年平均降水量約500 mm，降水主要集中在6月～9月的雨季，該溜塌病害的發(fā)生時(shí)間與雨期亦較為吻合；表層砂質(zhì)黃土、塊石土、基巖風(fēng)化層易于蓄積并保持水分；地表水的下滲增加了土體自重、增大了土體主動(dòng)土壓力，同時(shí)地下水沿斜坡的滲流既使土體受到長(zhǎng)期向下的滲透力也降低了土體抗剪強(qiáng)度，以上因素均為溜塌發(fā)生的有利條件，也極大提高了支擋防護(hù)工程所承受的水平推力；另外地下水的作用也降低了巖石強(qiáng)度、加速了巖石的風(fēng)化從而降低了土層與巖石接觸面的摩擦系數(shù)，最終促使災(zāi)害的發(fā)生。

b.工程因素：鐵路工程的修建，導(dǎo)致坡體應(yīng)力重分布，破壞了原始山坡本就脆弱的平衡狀態(tài)，極易發(fā)生斜坡變形破壞，基巖順層地段更為強(qiáng)烈，同時(shí)列車行駛引起的震動(dòng)也為邊坡穩(wěn)定帶來長(zhǎng)期的不利影響。工程因素也是引起災(zāi)害發(fā)生不可忽略的重要因素。

2)內(nèi)部因素。

a.地形因素：災(zāi)害地段自然坡度平均約為45°，局部達(dá)到50°～60°，陡峭的邊坡為溜坍、滑坡等斜坡變形類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的地形條件。

b.地層因素：本段地層上覆的砂質(zhì)黃土、塊石土，具有土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育的特性，且利于地表水下滲，下伏泥巖夾砂巖，此為典型的土石二元結(jié)構(gòu)，且該分界面為大角度傾斜狀，在二元結(jié)構(gòu)的接觸面相對(duì)隔水，形成軟弱滲水帶及儲(chǔ)水帶，加之泥巖夾砂巖受構(gòu)造影響節(jié)理裂隙發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重，風(fēng)化破碎后的泥巖變成了良好的“潤(rùn)滑劑”，加之水的作用，形成了二元體間潛在的滑帶，是災(zāi)害形成的主要因素。

c.地質(zhì)構(gòu)造因素：本區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，地質(zhì)構(gòu)造促使了巖體節(jié)理裂隙的發(fā)生發(fā)展，加劇了巖石的風(fēng)化，降低了土石分界面處的摩擦力，成為災(zāi)害發(fā)生的因素之一。

3 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

通過對(duì)邊坡病害的分析，以主滑動(dòng)面為代表性斷面采用傳遞系數(shù)法對(duì)坡體在不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算參數(shù)及結(jié)果如表1，表2所示。

表1 滑帶土物理力學(xué)參數(shù)

表2 各工況穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算表

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果及文獻(xiàn)[2]中表12“滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分”：坡體在自重工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，該處護(hù)坡在自重、暴雨及地震工況下均需進(jìn)行加固整治。

4 應(yīng)急搶險(xiǎn)措施

K32+630～K32+640段右側(cè)坡面發(fā)生溜塌病害后，漿砌片石及部分土體沖毀二級(jí)平臺(tái)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)并跌落至一級(jí)塹坡頂。為防止災(zāi)害進(jìn)一步加劇危害鐵路運(yùn)營(yíng)安全，現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)在溜塌位置鋪設(shè)防水苫布，防止雨水進(jìn)入坡體使坡體失穩(wěn)破壞；在一級(jí)平臺(tái)處設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，坡腳處設(shè)置防護(hù)排架，防止拆除未溜塌部位護(hù)墻時(shí)土石方?jīng)_至線路(見圖2)。

5 加固方案

綜合病害特征及成因機(jī)理分析，朔黃鐵路下行K32+620～K32+666高路塹護(hù)坡溜塌病害主要由于連續(xù)的強(qiáng)降雨導(dǎo)致土體飽和失穩(wěn)。因此，研究該護(hù)坡溜塌病害治理對(duì)策，應(yīng)從治理坡體整體穩(wěn)定及疏通地表、地下水為重點(diǎn)進(jìn)行著手分析。

5.1 下滑力計(jì)算

根據(jù)表1中巖土物理力學(xué)參數(shù)及地震力的作用，采用傳遞系數(shù)法對(duì)該邊坡下滑力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3所示，剩余下滑力曲線如圖4所示。

經(jīng)計(jì)算，一級(jí)邊坡平臺(tái)處剩余下滑力為594.61 kN。

5.2 加固措施

根據(jù)病害情況及剩余下滑力計(jì)算，針對(duì)該溜塌病害特點(diǎn)，采用“樁板式擋土墻+護(hù)墻+截、排水+監(jiān)測(cè)”的綜合加固措施。

1)壓腳固腰措施。對(duì)該邊坡在一級(jí)平臺(tái)處設(shè)置一排樁板式擋土墻進(jìn)行固腳，在二級(jí)平臺(tái)以上進(jìn)行刷坡，新挖出三級(jí)邊坡及平臺(tái)，平臺(tái)均進(jìn)行封閉并設(shè)置截水溝，邊坡坡率采用1∶1，坡面采用混凝土護(hù)墻加固，代表性斷面見圖5。

2)排水措施。治坡先治水，消除了水對(duì)邊坡的影響對(duì)本次邊坡病害的治理有很大的意義。在本次治理措施中為防止后續(xù)由于水的因素對(duì)邊坡造成影響，采用素混凝土澆筑塹頂平臺(tái)及排水溝，在新建護(hù)墻平臺(tái)上增設(shè)截水溝。并在每級(jí)護(hù)墻下部設(shè)一排深層排水孔排出坡體內(nèi)積水，確保地表水能順坡體表面排走。

3)監(jiān)測(cè)措施。為監(jiān)測(cè)邊坡位移及檢測(cè)治理效果，在坡體上布置臨時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)及永久監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

6 結(jié)語

朔黃鐵路下行K32+620～K32+666段高路塹護(hù)坡的整治是對(duì)處于動(dòng)荷載作用下巖土二元類邊坡病害的綜合治理。通過對(duì)該邊坡病害的成因機(jī)理的分析及結(jié)合當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域環(huán)境因素提出了針對(duì)這一類邊坡的治理措施可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1)復(fù)雜的地質(zhì)條件加之汛期連續(xù)的強(qiáng)降雨導(dǎo)致該護(hù)坡發(fā)生溜塌病害。

2)采用“樁板式擋土墻+護(hù)墻+截、排水+監(jiān)測(cè)”的綜合加固措施，效果良好。