鐵路滑坡加固治理初探范文

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《高速鐵路技術雜志》2016年第6期

摘要:

在西部大開發的進程中，鐵路、公路工程建設飛速發展，而在建設中，不可預見的不良地質地段影響工程建設的推進，同時也可能危及既有構筑物的安全。新建廣大鐵路建設工程滑坡對既有高速公路造成了重大安全影響，經及時采取微型樁組合抗滑結構+回填土反壓應急措施和預應力錨索+抗滑樁永久加固措施對滑坡進行治理，將滑坡造成的危害及影響降低到最小。微型樁組合抗滑結構應急措施和預應力錨索+抗滑樁永久加固措施在實際的滑坡治理工程中進行了成功的運用，既保證了既有高速公路的運營安全，也保證了新建工程的永久穩定。

關鍵詞:

微型樁;應急;滑坡治理;錨索

廣通至大理鐵路為國家I級電氣化雙線新建鐵路，速度目標值為200km/h。D2K92+364～D2K92+500段位于路塹斜坡地帶，路基中心最大挖深約18m，設計于線路右側路塹坡腳設置4～6m高重力式擋土墻，墻頂邊坡采用錨桿框架梁防護和骨架護坡防護。鐵路路塹右側上方有楚大高速公路通過，鐵路、公路平面距離約103m，高差約40m。該段路基屬侵蝕、剝蝕低中山河谷地貌，線路行進于羊地沖河兩側斜坡地帶，地形起伏較大，地面高程2095～2240m，相對高差30～150m，自然橫坡5°～30°，河谷區相對平緩。線路右側毗鄰楚大高速公路。本段地質為白堊系下統普昌河組(K1p)薄至中厚層狀泥巖夾砂巖，表層3.0～5.0m厚全風化層，其下主要為強風化帶(W3)及弱風化帶(W2)基巖。

1滑坡特征及成因分析

1．1滑坡發生發展

2013年11月1日14時30分，施工單位現場管理人員在例行巡視D2K92+364～D2K92+500段路基邊坡時發現，自D2K92+364塹坡頂向大里程方向夾角約60°有一條向外剪出10cm的裂縫至第二塹坡平臺底部，該裂縫長33m，裂縫寬5～15cm;往上巡視發現山體滑坡，由Ⅰ級、Ⅱ級滑坡體組成，Ⅰ級滑坡后部緩坡平臺發育4條張拉裂縫，Ⅱ級滑坡在高速公路上發育4條裂縫，公路下方往鐵路大理方向發育2條裂縫。2013年11月1日晚20時30分開始對滑坡進行觀測，針對裂縫分布情況，埋設了3組共17個觀測點，每間隔1h觀測1次?；潞缶壛芽p觀測樁累計水平位移34mm、下沉15mm;高速公路路面觀測樁累計水平位移23mm、下沉8mm，路面出現長約18m的縱向裂紋，裂紋寬度0.5～1.5cm，擋水緣外側(護欄外側)出現一條長約30m，寬約4～6cm的裂縫，對其滑坡前緣采取反壓回填土應急方案，隨著前緣填土實施，到11月2日0時滑坡位移逐漸減小，前緣回填土反壓繼續實施，11月2日0時到11月5日晚20時，觀測數據基本無變化，滑坡基本趨于穩定。

1．2滑坡特征

D2K92+364～D2K92+500段右側路塹滑坡位于線路右側17～135m，滑坡平面上呈樹葉形，主軸長約145m，最寬為68m，滑坡體厚5～13m，最厚達16.7m，體積約7.4×104m3，為一中型巖質滑坡。該滑坡由Ⅰ、Ⅱ兩個塊體組成，地貌特征及其周界裂縫明顯、清晰。滑體主要由強風化的砂巖、泥巖組成，局部為泥化或全風化的薄層泥巖、砂巖組成。鉆探揭示滑動面以上為強風化、局部弱風化薄層至中厚層紫紅、棕黃色、灰綠色泥巖、砂巖，滑動帶為泥化成土的薄層泥巖(厚度僅3mm)，如圖1所示。其中Ⅰ級滑坡主軸長約96m，寬約68m，滑坡后部緩坡平臺發育四條拉張裂縫，裂縫與線路夾角約60°，裂縫最長16m，最短4m，裂縫寬度1～3mm，間距最寬13m。Ⅱ級滑坡主軸長約47.5m，寬約45m，滑坡體在高速公路上發育4條裂縫，長度大約分別2m、8m、10m、18m，間距1～4m，寬度1～2mm，可見深度最深5mm;公路下方鐵路往大理方向發育2條裂縫，長度分別為16m、28m，可見最大寬度10cm，最大深度20cm。Ⅱ級滑坡前緣廣通端發育3條裂縫，長度分別為3m、6m、7m，可見最大寬度3mm，最大深度6mm，其剪出口位于強風化層中，滑面光滑，滑坡主軸與鐵路和公路斜交，交角約60°，其在鐵路右側塹坡處與剪出面相交，并可見第一級與第二級塹坡間平臺長約10m坍塌。

1．3滑坡成因分析

1．3．1地質原因分析

(1)該段地貌屬于斜坡地帶，坡面沖溝發育;地表基巖出露較好，為白堊系下統普昌河組(K1p)泥巖夾砂巖，薄至中厚層狀，多屬軟質巖，局部極軟巖，極易風化碎裂、遇水易軟化。

(2)該段位于普棚向斜核部及北東翼，巖體受構造影響嚴重，巖體節理裂隙發育、破碎，完整性差。

(3)深路塹施工開挖，右側邊坡前緣形成大的臨空面，產生卸荷，在重力及近期雨水影響下，山坡上局部巖體沿隱伏軟弱結構面蠕滑剪出，向上牽引發生地表開裂、變形。

1．3．2施工原因分析

施工方在D2K92+364～D2K92+500段路塹兩級邊坡一次放坡開挖，開挖至設計路基面以上1.6m位置，將該段擋土墻一次開挖到位，不符合相關施工規范的要求。

2滑坡治理分析

2．1滑坡穩定性分析

該滑坡形成時處于蠕滑變形階段，前緣剪出位移較小。D2K92+364～D2K92+500段右側路塹自2013年11月1日發生滑坡后，其前緣采用反壓回填的臨時應急措施，及布網觀測，結果為各觀測點數據自2013年11月2日0時至2013年11月5日晚20時基本無變化，說明此段滑坡已暫時處于穩定狀態。根據地勘資料，取γ=19.9～23kN/m3(泥巖夾砂巖)，根據目前滑坡狀態及地質綜合指標分析得C=3kPa，=14°。考慮地震荷載取相關安全系數，計算剪出口處下滑力:E=2100kN/m。

2．2加固措施的檢算分析

(1)回填反壓已經保證滑坡暫時基本穩定的前提下，在高速公路路堤坡腳處設置微型樁抗滑組合結構，相當于一個擋土結構和一個巖壁的土釘系統，用樁包圍滑面以上的土并“釘”住滑面增大抗剪阻力，如圖2所示，組合結構受力方向上的前后排微型樁采取傾斜模式，傾斜角度θ=15°，計算分析模型簡化成如圖3的形式，將作用于樁上的荷載沿樁軸線方向和樁垂線方向進行分解，分解之后樁受力狀態為橫向力和軸向力共同作用，根據橫向約束的彈性地基梁理論進行計算，按m+k法檢算微型樁臨時承擔下滑力為E臨=350kN/m。

(2)采取預應力錨索+抗滑樁永久加固，主要考慮第2排、第3排抗滑樁承擔下滑力E1=1300kN/m，預應力錨索承擔下滑力E2=600kN/m，微型樁承擔永久下滑力E3=200kN/m。

3工程措施

3．1應急搶險加固措施

(1)對D2K92+360～D2K92+480段已經開挖邊坡坡腳進行回填土反壓，回填土必須壓實;同時組織專人對后緣裂縫、沖溝內裂縫進行夯填，防止雨水進入裂縫后加速變形滑動。反壓回填工程實施后滑坡體趨于基本穩定狀態。

(2)為保證高速公路上行線的運營安全，在高速公路靠鐵路側坡腳處設置微型樁組合結構應急加固工程，微型樁加固里程范圍為D2K92+336～D2K92+401，長65m。單根微型樁由3根32的HRB400鋼筋構成束筋，微型樁孔徑為150mm，微型樁樁長(垂直高度)為20m，每9根樁組成一個組合結構，上部由頂板聯接。組合結構間距(中－中)均為3.5m，共19個微型樁單元。微型樁組合結構大樣如圖3所示，微型樁自11月6日開始施工，于11月25日完成，期間高速公路路面的變形觀測數據無變化，表明微型樁組合結構針對高速公路的應急加固取得良好效果。如圖1、圖3所示。

(3)微型樁組合結構施工。微型樁孔位按設計進行放線，錨孔采用風動潛孔鉆機干鉆，潛孔鉆機可以選用MD－50、MD－80或類似性能機械，微型樁鉆孔施工可全面鋪開，不需跳槽施工，微型樁構件下入鉆孔后及時注漿，間隔時間不超過24h，注漿時的漿液采用標號不低于M35的高性能抗侵蝕性水泥漿，注漿壓力不得低于0.2MPa。施工單位根據工期情況以及鉆孔數量合理安排施工設備與人員，每個微型樁組合單元每1～2d即可完成施工。本應急工程施工單位采用2臺鉆機，僅15d就完成了19個微型樁組合結構的全部施工，施工效率極高。

3．2永久加固措施

在保證高速公路路面安全和滑坡基本處于穩定的前提下，實施永久加固工程，如圖2，圖3所示。(1)D2K92+360～D2K92+480段右側長120m，坡腳設置樁間擋土墻，距線路左中線14.3m處設1號～16號抗滑樁，共16根，樁截面(1.5×1.75)m～(1.5×2)m，樁間設置重力式擋土墻。(2)D2K92+348～D2K92+457段，在距線路左中線30.4m、48.6m、87m處設置17號～39號抗滑樁，共23根。樁截面(1.5×2.0)m～(1.75×2.75)m，樁長16.0～23.0m。(3)D2K92+370～D2K92+490段左側，長120m，坡腳墻頂以上第一級邊坡，設錨桿框架梁護坡，錨桿長度為12.0m。(4)D2K92+374～D2K92+467段右側，長93m，墻頂以上第二級邊坡，采用錨索框架梁內噴播植草間種灌木防護。(5)D2K92+340～D2K92+400段右側，長60m，楚大高速公路旁設置微型樁下方，采用錨索框架梁加固，錨索橫向節點間距3.5m(設置在微型樁間)，豎向間距4.0m。(6)在滑坡永久加固工程實施前，應對滑坡范圍內所有裂縫進行粘土夯填，設置雙層排水系統。

3．3滑坡永久監控措施

加固工程實施完成后，建立永久監測點網，對滑坡及楚大高速公路進行變形監測、施工安全監測、防治效果監測。在施工期間，監測效果作為判斷滑坡穩定狀態、指導施工、反饋設計和防治效果檢驗的重要依據。鐵路運營后，永久監測網移交鐵路養護部門，監測治理效果。

3．4施工順序

滑坡體前緣的反壓回填→微型樁組合結構施工→邊坡最上部錨索錨墊墩施工→30號～39號抗滑樁施工→17號～29號抗滑樁施工→第二級邊坡錨索框架梁施工→第一級邊坡開挖→第一級邊坡錨桿框架梁施工→1號～16號抗滑樁施工→樁前土體分段開挖→樁間擋土墻施工。

4結束語

(1)在滑坡治理中最常用加固措施的是抗滑樁和預應力錨索，但施工需要時間相對較長。在滑坡已經危及既有構筑物安全的情況下，兩者的運用更是有其局限性，本案例采用滑坡前緣填土反壓+微型樁抗滑組合結構作為應急處理方案，抗滑樁+預應力錨索作為永久加固方案，方案實施后，歷經一個雨季的考驗，高速公路以及滑坡體經觀測未出現任何變形現象，實踐證明，該方案是十分成功的。

(2)采用微型樁抗滑組合結構加固處理滑坡，都是采用鉆孔機械地面上施工作業，不用采取傳統抗滑樁的放炮開挖，施工擾動小，安全、環保，最主要是施工進度快，具有許多傳統施工技術沒有的優勢，應用前景廣闊，取得了顯著的社會效益。

(3)治理滑坡的理念就在于結合地形條件和各種外在因素進行方法的綜合考慮，以達到最佳的治理效果。從實例即可看出治理方案優化組合的重要性，在以后類似的鐵路路塹邊坡加固與應急搶險工程中，具有巨大的推廣應用價值。

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作者:賀鋼 蔣楚生 單位:中鐵二院工程集團有限責任公司