南疆铁路K230段冻土区滑坡泥石流勘察整治

张俊德，张志强

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)

南疆铁路K230段冻土区滑坡泥石流勘察整治

张俊德，张志强

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)

本文结合南疆铁路K230滑坡、泥石流的勘察与治理工程设计，深入分析了冻土地区滑坡的成因，滑面特性，泥石流产生的原因等，进而针对原因分析提出了采用对原地层扰动较小的锚索框架治理滑坡、采用拦挡坝治理泥石流，且采用保温盲沟疏排地下水的综合治理措施。该段地质病害的成功治理，对类似冻土地区地质病害的勘察与整治具有一定的借鉴意义。

冻土地区;滑坡;泥石流;勘察与整治;南疆铁路

0 前言

冻土地区的地质病害因受冻土的影响具有一定的特殊性，例如路基的冻胀、滑坡、泥石流等病害的成因、性质以及整治工程措施等和其他地区的病害都有很大的不同。南疆铁路K230段位于准噶尔盆地腹地，处于多年冻土及季节性冻土的边缘地带，在当地降雨、冻土冻融变化等不利条件的影响下，出现了滑坡、泥石流地质病害，经工程地质勘察后进行了治理工程设计及施工，效果良好。

1 工程地质概况［1］

1.1 概述

K230+000～+200段滑坡、泥石流病害位于奎先隧道与扎和萨拉站之间，海拔2900～3100m，属多年冻土区及季节冻土区。本段线路位于山前冰水扇前缘地段，冰水扇由巨厚洪积、冰积地层组成，在暖季活动层融化时，在地下水和地表水以及重力作用下，上部饱和的软泥沿冻土上限或老冰积层滑动，产生滑坡、泥石流等病害。滑坡病害影响范围较大，沿线路宽约100m，垂直线路长约300m，其对线路的潜在危害较大;滑坡两侧的泥石流影响范围虽不大，但其对铁路的直接危害却相当严重，暴发后曾一度掩埋线路，造成断道，严重影响行车安全。

1.2 滑坡、泥石流的性质及病害产生原因

该滑坡为堆积层滑坡，主滑段位于两条泥石流沟之间，后缘拉张裂缝明显，前缘有明显的鼓胀及局部的热融滑塌，滑坡东西两侧有羽状裂缝。滑坡体物质由洪积、冰水沉积成因的漂石、块碎石土组成。滑体有两层滑动面，两层滑面处均有一层灰褐色粘土，成份均一，遇水后呈软塑状，是形成滑面的物质基础。浅层滑面位于冻土上限，约3～4m，一般情况下，在冻土上限附近富集冻土层上水，加之大气降水在滑坡坡面洼地处汇集后，直接渗入滑体，软化滑带土，且增加滑体重量，导致滑坡变形。深层滑面位于冻土下限约11.5～12m，冻土下限附近由于水分迁移作用而富集地下水，为深层滑面形成的诱因。滑动方向为NE3°，再则由于自然营力作用，破坏了坡体的热平衡状态，导致土体在重力作用下，沿冻土上限附近的融冻界面呈牵引式的坍滑变形，随裂缝的不断张开导致地表水渗入坡体，土体冻胀增大，裂缝纵、横发展，牵引下限附近的深层滑体产生滑动。

K230+000～+200段滑坡两侧的两条泥石流为沟谷型泥石流，流域形态呈勺状，沟槽较顺直，纵坡约19%，沟口堆积物呈扇形，上游宽15m，最大宽度为20m，下游宽2～5m，下游坡面被水流下切呈“V”字型沟谷，泥石流呈层流状态，沟内有堵沟、断流现象，沟内堆积物由砂粘土、碎石、漂石混合组成，其形成区、通过区粒径较大，沉积区粒径较小，植被破坏严重。地形地质条件是泥石流发生的基本条件，由于滑坡的滑动，裂缝发育，坡体松散，为泥石流的发生发展提供了丰富的物质来源。雨水及融雪的汇集，尤其是暴雨、急剧融雪、固体物质极易饱和、软塑而形成泥浆，强大的径流动力作用下，产生了泥石流。

可以看出，多年冻土地区的滑坡基本上基于多年冻土上限或下限滑动，因此多年冻土地区的滑坡勘察除应查明滑体物质结构、地下水等情况外还应查明多年冻土的上下限及其分布。泥石流勘察则以查明形成泥石流的物质来源、地形地质条件以及气候特点为主。

2 防治工程措施［2］

根据病害勘察结果分析，病害区滑坡、泥石流的发生、发展相互影响、相互制约，因此整治工程应将滑坡、泥石流同时治理，且地下水及地表水对病害的发生、发展起关键作用，因而在滑坡、泥石流治理的同时应该将疏排地下水及截排地表水纳入整体的治理工程中去，同时考虑多年冻土地区对工程措施的特殊要求而设置适合于多年冻土地区的工程措施。其综合整治平面图如图1所示。

图1 综合整治平面图Fig.1 Comprehensive Engineering Plan

2.1 滑坡治理

滑坡治理原则上以支挡工程为主，辅以疏排地下水提高滑面强度指标的方法(图2)。

该病害区滑坡有两层滑面，工程设计中根据深层滑面反算滑面强度指标并计算滑坡推力。根据滑坡推力计算结果，该滑坡既可用抗滑桩，又可采用预应力锚索框架作用支挡结构，设计中考虑抗滑桩施工对坡体的扰动大，且施工季节一般在春融过后，此时滑坡处于极不稳定状态，抗滑桩的施工相对危险性更大一些，另外从经济方面做了比较，最终采用预应力锚索框架作为支挡构筑物。

预应力锚索框架分上下两排设置，上排框架均由两根横梁及两根竖肋组成，下排框架由三根横梁及三根竖肋组成，横梁和竖肋交点处设预应力锚索。每束锚索由6根钢绞线组成，设计拉力为650kN，锚索锚固段长12m，锚入深层滑面即冻土下限以下。框架横梁及竖肋均采用C25钢筋砼现场浇注。

2.2 泥石流治理［3］

图2 滑坡治理断面图Fig.2 Landslide sectional drawing

为拦挡泥砂、石块等固体物质，减弱泥石流的规模，固定泥石流沟床，防止沟床下切和各坡坍塌，平缓纵坡，减小泥石流流速，在西侧泥石流沟内狭窄处设两座拦挡坝。上游(1#坝)长38m，坝顶宽1.5m，迎水坡1∶0.45，背水坡1∶0.15，坝高5.8m;下游(2#坝) 长15m，坝顶宽1.0m，迎水坡1∶0.45，背水坡1∶0.15，坝高5.0m;在东侧泥石流沟上游沟下切较深的地方设拦挡坝一道，坝长16.5m，坝顶宽0.8m，迎水坡1∶0.45，背水坡1∶0.15，坝高3.0m;为防止沟床下切、谷坡坍塌，在1#、2#坝之间以及3#坝上部进行沟底铺砌，两侧设挡墙，沟底铺砌宽3m，厚0.35m，两侧挡墙高3m，顶宽0.8m，胸坡1∶0.3，背坡1∶0.2，基底为0.2∶1的反坡。考虑多年冻土地区浆砌片石容易冻胀开裂，坝体、沟底铺砌及沟侧挡墙均采用C15素砼现场浇注。

2.3 地表水及地下水疏排工程［4］

2.3.1 挡水埝

为防止地表水尤其是暴雨期间的较大汇水流入滑坡体，根据冻土地区的设计原则，在滑坡后缘裂缝以外设置一道挡水埝，挡水埝长200m，顶宽1m，山侧采用干砌片石护坡，顶部及下游一侧均采用拍卵石护坡，在山侧设置一道排水侧沟，底部铺设隔水土工布，使地表水从病害体两侧排走。

3.3.2 保温截水盲沟

为拦截后部山体地下水对前级滑坡的补给，在病害体后缘一带设截水盲沟，截水盲沟截面尺寸宽1.0m，深1.8m，盲沟靠山侧设反滤层及泄水孔，盲沟顶部设C20钢筋砼盖板底埋深4m。盲沟出口设在病害区东侧自然冲沟，为掩埋式锥体保温出水口。

2.3.3 仰斜排水孔

大气降水的补给及多年冻土上限附近的春融水致使春融季节滑体地下水含量较大，地下水富集在冻土上限附近，降低了滑带强度指标，促进滑坡的进一步发展，为降低地下水含量，提高滑带强度指标，在坡脚框架竖肋间设置两排仰斜排水孔，仰角10°，上排孔深15m，下排孔深10m。

2.4 冻土地区工程的保温措施

为防止冻害对工程措施的不利影响，在基础埋深在多年冻土层以上的工程构筑物基底等部位加设保温层，保温层采用铺设中粗砂的办法，厚0.30m。

3 结论

(1)冻土地区的地质病害具有一定的特殊性，在工程地质勘察期间不但要查明常规的地质要素，还应查明冻土上下限的分布情况以及冻土对病害的影响;

(2)冻土地区病害治理工程亦有其特殊性，除应按勘察确定的滑动面进行设计之外，还应考虑冻土上、下限变化而引起的滑动面变化，确保工程措施安全可靠;

(3)冻土地区的构筑物应做好保温等防护工程措施，避免冻胀等对构筑物造成损害;

(4)该段滑坡及泥石流治理工程于2004年年底竣工，至今再发生滑坡、泥石流病害，效果良好。

［1］中铁西北科学研究院有限公司.南疆铁路K230滑坡、病害工程地质勘察报告［R］.2004.

［2］中铁西北科学研究院有限公司.南疆铁路K230滑坡、病害治理工程施工图设计［R］.2004.

［3］铁道部第一勘测设计院.路基(铁路工程设计技术手册［S］.北京:中国铁道出版社，1995:310－312.

［4］TB10035－2002.铁路特殊路基设计规范［S］.

Abstract:Based on exploration and engineering design of the landslides and debris flows in the Section K230 of the Southern Xinjiang Railway，the paper deeply analyzed the forming process of landslides and debris flows in the frozen area.Thus，it proposed an anchor-cable frame engineering measures for landslides for the least disturbance to the original soil，as well as block dams and insulated blind drainage ditches for debris flows.The practical engineering showed that the proposal was successful to stable the soil，which would be helpful for the same geo-hazards control in similar regions.

Key words:frozen soil regions;landslides;debris flows;exploration and remediation

Survey and remediation of landslides and debris flows in the frozen area along the southern Xinjiang Railway K230

ZHANG Jun-de，ZHANG Zhi-qiang
(Northwest Research Institute Cor.，Ltd Of China Railway Engineering Corporation，lanzhou730000，China)

1003-8035(2010)03-0043-03

P642.2

A

2010-04-14;

2010-05-07

张俊德(1972—)，男，甘肃清水人，硕士，工业与民用建筑专业，高级工程师，长期从事地质灾害咨询、勘察设计、施工等工作。

E－mail:jundezhang@163.com