畢紅艷

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

1 問(wèn)題的提出

邊坡浸水是造成邊坡破壞的重要原因之一。在山西，黃土填方邊坡由于黃土以粉土為主水穩(wěn)定性較差，加之，在填方區(qū)形成的邊坡，往往破壞原有排水通道，當(dāng)排水設(shè)施不完善，出現(xiàn)浸泡路堤時(shí)，往往造成填方土力學(xué)軟化，穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)滑動(dòng)破壞，造成道路運(yùn)營(yíng)困難，采取合理的結(jié)構(gòu)方式，可以達(dá)到快速搶險(xiǎn)、遏制病害發(fā)展的目的[1]。文章結(jié)合鐵路黃土填方邊坡浸水破壞實(shí)例，討論了其變形特征和穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)該類(lèi)邊坡采用輕型支擋進(jìn)行搶險(xiǎn)進(jìn)行了探討。

2 典型工程分析

2.1 工程概況

山西省某鐵路K318+500-K318+600段路基下沉、邊坡坍塌工程位于太原市陽(yáng)曲縣境內(nèi)。鐵路巡查人員在巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該段路基邊坡出現(xiàn)坍塌，隔離網(wǎng)隨滑塌體滑至坡腳，排水溝損壞，失去排水能力，路基出現(xiàn)下沉。

該段線路由填方形成，走向約220°，路堤高約5-6m，坡度1∶0.65，路堤坡腳處地勢(shì)低洼，無(wú)排水通道，現(xiàn)存多處由于積水無(wú)法排泄形成的較大規(guī)模水塘，水塘內(nèi)常年積水，蘆葦?shù)人菝懿肌?/p>

該病害是填方路基由于排水不暢造成的坍塌下沉。由于該邊坡為土質(zhì)坡，下部水塘浸泡坡腳，出現(xiàn)坍塌，路基邊坡失去支撐，出現(xiàn)路基下沉。由于邊坡病害還在進(jìn)一步發(fā)展中，很可能牽引路基產(chǎn)生更大的滑塌沉降變形，影響鐵路交通。

2.2 地層結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)收集的區(qū)域地質(zhì)資料、鄰近已建工程勘察資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的結(jié)論，該邊坡區(qū)地層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要為第四系松散層土。邊坡涉及地層主要由人工填土、第四系沖洪積淤泥質(zhì)圖和粉土構(gòu)成。各巖土層分述如下：

1)填土：雜色，稍濕-飽和，稍密-中密，土質(zhì)不均，以粉土和碎石為主，粒徑不均勻。主要位于鐵路路基填方區(qū)。

2)淤泥質(zhì)土：該部分土位于坡腳的及池塘內(nèi)，灰褐色，軟塑-流塑狀，土質(zhì)不均，含大量有機(jī)質(zhì)，發(fā)臭，為常見(jiàn)靜水環(huán)境淤積而成。

3)粉土：粉土為該區(qū)最常見(jiàn)地層，分布于邊坡下部及池塘對(duì)面，黃褐色，中密-密實(shí)，土質(zhì)交均勻，干強(qiáng)度中，韌性中。

2.3 自然地理與地形地貌

陽(yáng)曲縣，史稱“三晉首邑，屬于山西省太原市，地處忻州與晉中盆地之脊梁地帶。扼晉要沖，太原門(mén)戶。東，西，北三面環(huán)山，南部低平。東臨盂縣，西連靜樂(lè)縣，古交市，南抵太原市，北接忻州市，東北與定襄縣交界，東南入壽陽(yáng)縣毗連。境北系山系橫亙東西，云中山系縱貫?zāi)媳?，因?yàn)椴⒈逼琳?，?hào)稱太原之北大門(mén)。

工程位于陽(yáng)曲縣東鄭村，本區(qū)地處黃土覆蓋丘陵區(qū)，地形起伏較小。線路北側(cè)緊鄰東政村，南側(cè)為溝谷，常年積水，水草豐茂。

2.4 氣象水文

邊坡所在的陽(yáng)曲位于北半球中緯度暖溫帶，屬大陸性氣候。境內(nèi)屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫平川8℃-9℃，山區(qū)5℃-7℃，年平均降雨量為441.2mm，無(wú)霜期為164d左右。年平均降雨量441.2mm。

勘探期間鉆孔可見(jiàn)土層的上層滯水。上層滯水位于填方路基內(nèi)，因?yàn)檫吰屡潘粫吃斐傻倪吰聝?nèi)聚水。

經(jīng)調(diào)查，認(rèn)為該區(qū)的上層滯水主要有2個(gè)來(lái)源：①路基北側(cè)居民生活用水；②大氣降水。

2.5 地質(zhì)構(gòu)造與地震

工程位于第四系松散層內(nèi)，工程涉及范圍未見(jiàn)基巖根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，勘察區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.2g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，抗震設(shè)防烈度為8度。

2.6 變形特征分析

圖2 路基坍塌形成缺口及路基防護(hù)網(wǎng)外傾

圖3 路基路肩張拉裂縫及坡面鼓脹變形

如圖1-3所示，總體而言，該邊坡坡頂出現(xiàn)下沉變形，路肩出現(xiàn)張拉裂縫，部分段落路肩出現(xiàn)局部坍塌，造成路邊防護(hù)網(wǎng)、排水溝等設(shè)施出現(xiàn)下沉、傾倒等變形，坡面出現(xiàn)鼓脹變形，形成眾多裂縫。

圖1 邊坡整體邊形圖

1)邊坡頂鐵路軌道處出現(xiàn)明顯下沉裂縫，造成行車(chē)?yán)щy，需進(jìn)行搶修。

2)路肩出現(xiàn)局部破壞，造成滑塌。依附于其上的排水排水溝出現(xiàn)不均勻沉降破壞甚至隨邊坡出現(xiàn)滑塌，防護(hù)網(wǎng)出現(xiàn)傾倒、滑塌等變形。最終形成約70m的缺口。

3)邊坡坡面出現(xiàn)鼓脹裂縫，滑塌松散。

4)邊坡前緣有滲水現(xiàn)象，前緣坡面出現(xiàn)滲流沖積變形。

綜上變形分析，結(jié)合勘察的地層、水文情況，判定該邊坡出現(xiàn)典型的類(lèi)土質(zhì)邊坡的圓弧滑動(dòng)變形，該變形具有牽引性質(zhì)。破壞首先出現(xiàn)在坡腳，坡腳由于降雨、下部池塘浸泡等原因，力學(xué)參數(shù)下降，首先破壞，牽引路肩破壞產(chǎn)生張拉裂縫，并最終牽引后補(bǔ)鐵道處變形，表現(xiàn)為路基下沉。

2.7 邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

綜合野外調(diào)查和室內(nèi)分析的軟弱面來(lái)計(jì)算，滑面大體呈弧型，其穩(wěn)定性計(jì)算可近似采用折線滑動(dòng)面計(jì)算方法--傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算;傳遞系數(shù)法只滿足條塊間力的平衡而不滿足力矩平衡，可利用 GEO-SLOPE 軟件的student 版中 Morgenstern-Price 法、Corps of Engineers-1 法、Corps of Engi-neers-2法和Sarma-vertical slices 來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算[2]。

2.8 計(jì)算參數(shù)及工況

綜合分析邊坡的工程特性,選定天然工況、暴雨工況和地震工況進(jìn)行驗(yàn)算。

邊坡的天然重度為18.5 kN/m3。根據(jù)勘察所得力學(xué)參數(shù)，采用不同的計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果如下：

表1 主滑面計(jì)算指標(biāo)及穩(wěn)定性系數(shù)表

3 工程處治方案選擇

該邊坡變形后，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全。但鐵路不能停止運(yùn)營(yíng)，需采取針對(duì)性措施，在不中斷交通、不降低邊坡穩(wěn)定性情況下，進(jìn)行搶險(xiǎn)治理。

3.1 抗滑樁方案

抗滑樁作為邊滑坡治理的重型武器，以抗滑力大、布置靈活等因素，得到人們的歡迎。但是也存在自己的不足，抗滑樁工程量大、開(kāi)挖危險(xiǎn)性大、工程造價(jià)高，施工速度相對(duì)較慢，不利于快速搶險(xiǎn)。[4]對(duì)于該邊坡，由于邊坡本身方量較小，下滑力較小，采用抗滑樁存在“大材小用”之嫌，且邊坡含水量較大，人工挖孔困難?？够瑯堕_(kāi)挖，往往對(duì)邊坡擾動(dòng)，造成邊坡進(jìn)一步變形，影響鐵路運(yùn)用。

3.2 抗滑擋墻方案

在我國(guó)治理滑坡工程早期，普遍采用抗滑擋墻結(jié)合卸載、排水的方案。對(duì)于本邊坡，由于擋墻施工需要開(kāi)挖坡腳，該邊坡屬于牽引式滑坡，開(kāi)挖坡腳，往往造成邊坡進(jìn)一步變形，從而加劇鐵軌的變形，影響運(yùn)營(yíng)，且該方案施工速度慢，不能快速搶險(xiǎn)。

3.3 微型樁方案

微型樁是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種輕型支擋結(jié)構(gòu)。運(yùn)用微型樁，可以不改變現(xiàn)有的穩(wěn)定狀態(tài)情況下，快速施工。微型樁布置靈活，可以在路肩、路腳和坡面等位置布設(shè)?？紤]本邊坡規(guī)模不大，下滑力量較小等因素，可以采用輕型支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行搶險(xiǎn)處理。治理過(guò)程中，對(duì)邊坡擾動(dòng)小，不會(huì)惡化邊坡，造成工程事故。

綜上所述，采用微型樁+排水的措施進(jìn)行該邊坡的治理，具體工程布置如圖4所示。

圖4 邊坡工程治理剖面圖

4 結(jié)論與建議

黃土填方邊坡由于填土的工程性質(zhì)，決定其水穩(wěn)定性較差。填方區(qū)缺少完善的排水系統(tǒng)，造成路堤浸泡，往往造成路堤邊滑坡問(wèn)題。該類(lèi)邊坡破壞模式往往具有牽引性質(zhì)，不及時(shí)處治，往往造成規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大。該類(lèi)邊坡破壞面往往受控于同質(zhì)邊坡的同生面或者下部巖土性質(zhì)不同的地層層面。

在該類(lèi)邊坡的搶險(xiǎn)處治措施中，首要重視的就是降水對(duì)工程的影響，完善防排水工程。其次，運(yùn)營(yíng)道路邊坡的搶險(xiǎn)，需考慮快速施工和不降低現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的抗滑樁或者抗滑擋墻往往施工速度慢，施工對(duì)邊坡擾動(dòng)大，不利于搶險(xiǎn)工程的順利實(shí)施。微型樁、錨索框架和鋼錨管等輕型支擋結(jié)構(gòu)往往可以取得好的治理效果。