成绵乐客运专线千佛山滑坡工程地质勘察

白红梅

(中铁二院工程集团有限公司，四川成都 610031)

1 工程概况［1］

成绵乐客运专线北起江油，经绵阳、德阳、成都、眉山、乐山止于峨眉，全长316.418 km。设计为高速铁路、无砟轨道，速度目标值250 km/h。线路位于四川盆地内，总体走向从盆地西北部向南西部延伸，地势北高南低，经过有丘陵区、浅丘台地区及冲积平原区地貌。该段自千佛山隧道出口开始为路基深挖方通过，挖方高度约10 m，此后为牌坊梁1号大桥。滑坡主要发育于隧道出口顶部及出口段路基左侧。

2 工程地质特征

2.1 地形地貌

千佛山地区为剥蚀丘陵地貌，地形起伏较大，相对高差最大35 m，自然横坡10°～40°，局部较陡。丘坡上覆土层厚2～6 m，局部基岩裸露，坡面多为旱地或居民区，线路左侧山顶为绵阳圣水寺，为绵阳市重要旅游区及文物单位。该段路堑位于坡脚地带，以深挖方通过，线路左侧高，右侧低(如图1)。

2.2 地层岩性［2］

左侧边坡地表覆盖层主要为坡残积粉质黏土，棕红、紫红色，硬塑状，夹少许砂岩质角砾，厚2～6 m。据取样试验、其阳离子交换量(CEC(NH4+))为238～271 mmol/kg，蒙脱石含量(M)为14.93%～17.04%，自由膨胀率(Fs)为35%～47%，属于弱—中等膨胀土。

下伏基岩为白垩系下统剑阁组泥岩夹砂岩，泥岩呈紫红、棕红色，以黏土矿物为主，部分地段夹灰绿色条带，中簿层状，岩质较软，易风化剥落。勘察过程中在该段共取50组泥岩样试验，其中15组判定为膨胀岩，自由膨胀率(Fs)为5～38%，膨胀力为103～497 kPa，饱和吸水率(Wsa)为1.28%～33.98%。膨胀岩具遇水膨胀、失水收缩开裂、往复胀缩变形的性能。

2.3 水文地质特征

地表水主要为季节性坡面沟水、水池水。边坡中部为一平台，分布有厂区以及生活区，生活及工厂用水沿坡面沟渠排泄，常年有水。

地下水主要为覆盖土层中的孔隙水及基岩裂隙水，覆土以黏性土为主，水量一般;下伏基岩以泥岩为主，岩体较完整，基岩裂隙水含量甚微。旱季时地下水位埋深2～6 m，雨季时雨水在沟槽处汇集且平台处排水不畅，地下水位埋深0.5～1 m。

图1 千佛山滑坡平面示意

2.4 地质构造

本段位于成都平原北东侧丘陵区，地层呈大规模宽缓状褶皱产出，倾角较缓，岩体较完整。根据现场调绘及区域资料，该区无影响工程的地质构造。测得段内岩层产状为N20°E/3°NW，倾向线路右侧，代表性节理产状为 N20°E/90°、N45°W/90°。

3 勘察及施工过程

3.1 勘察经过

勘察阶段，对该处调绘时得知，隧道出口端DK33+150～+235段自1998年开始，雨季发生过多次滑动，呈阶坎状，滑向SW27°～37°(与线路斜交)。滑体前沿突出，中部分布4条垂直于滑坡主轴、延伸长5～8 m不等的拉裂缝，裂缝宽10～20 mm，间距0.5～5 m。钻探揭示，滑体厚4～12 m，主轴长约100 m，宽约80 m，组成物质主要为粉质黏土(弱膨胀土)与块石土，滑床为泥岩夹砂岩，滑坡处于临时稳定状态(如图1中的1号滑坡)。该滑坡对隧道出口稳定性影响极大，在隧道施工前先进行了抗滑桩加固处理，确保了隧道出口安全。调绘时该区其余边坡稳定，均未见滑动痕迹。

3.2 施工过程

2009年底进行隧道施工，由于隧道进口下方为绵阳市主要交通干道，无开展工作面条件，只能从隧道出口开始施工，因此必须先完成出口端路堑工程，才能为隧道施工交通及出渣创造条件。隧道出口顶部1号滑坡先期进行了抗滑桩加固，施工中一直处于稳定状态，未发生变形。到2010年3月，降雨逐渐增多，出口左侧边坡出现滑动，平面上可分为两个滑动体，即2、3号滑坡(如图1)。

4 工程滑坡体勘察

4.1 工程滑坡分布情况

由于路堑长深拉槽开挖，形成两处工程滑坡，沿线路方向分别为2、3号滑坡。

2号滑坡:位于线路DK33+280～+355段左侧，长约75m，主轴长约80 m，平面上为扇形，前宽后窄，滑动方向基本垂直线路，厚4～10 m，滑坡体成分主要为弱膨胀土，夹少量卵石。

3号滑坡:位于线路DK33+355～+430段左侧，长约75m，主轴长约40 m，平面上为宽缓扇形，滑动方向基本垂直线路，滑坡体厚度2～6 m，滑坡体成分主要为弱膨胀土，夹少量卵石。

4.2 配合施工阶段地质勘察

在得知两处工程滑坡发生后，立即对该地区重新进行地质测绘。从平面上可以看出，该地区平面上线路左侧高、右侧低，线路左侧约100 m处有一平台，已被利用为厂区建设用地，整个区域(Ⅰ区)为一明显的“圈椅”状地形。在隧道及路堑施工过程中，隧道出口段边坡底部常有地下水渗出，导致该段路基基床泥泞，施工车辆行驶困难，加上此前已经查明了隧道出口顶部为一滑坡，整个区域为一古滑坡的可能性较大，如此对铁路工程影响极大［3］。

确定滑坡的主要手段是通过地质钻探进行验证。结合以往钻孔分布情况，本次在该区共布置钻孔3个，分别沿假设的主轴布置，目的是查清“圈椅”状范围的地层结构，判定其稳定性。钻探结果表明，表层覆盖2～6 m厚硬塑状粉质黏土，其下为泥岩夹砂岩，岩体完整，土层及泥岩全风化带中均采用双层单动岩芯管无水钻进，一直未揭示有软弱夹层，整个“圈椅”状区域(Ⅰ区)整体稳定性较好，排除该区域为一古滑坡的可能(见图2)，后续的勘察工作重点放在对已经滑动的2、3号滑坡上面。相比之下，路堑施工导致的两工程滑坡对铁路工程的影响较小，易于查清。

图2 3号滑坡主轴断面

4.3 滑动机理分析

通过现场调绘，地质钻探，结合取样试验结果，综合分析改段路堑边坡失稳的主要诱因有以下几个方面:

①未严格按照施工图要求从上至下分段、分级开挖且分级防护。

②未按设计要求先施做锚固桩后开挖桩前土体，造成桩前土体形成临空面。

③施工时春雨密集，现场虽局部施做天沟，但未形成完善的排水措施，地表水未能及时排出。同时，坡顶平台厂区生产、生活用水沿坡面沟渠排泄，表水下渗增加了水压力及土体容重。

④覆盖层为弱—中等膨胀土，具遇水急剧膨胀、失水严重干缩、力学性质降低等特性。在旱季随着水分的散失，土体严重干缩龟裂，其裂缝宽可达1～2 cm，深度可达30～50 cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体深处，使膨胀土深度湿软，丧失黏结力。由于膨胀土有极强的亲水性，灌入深层的雨水不易排溢，久而久之，深层土体软化贯通成滑动面，从而使边坡失稳［4］。

5 结论

(1)前期地质调绘过程中要重视当地居民询访工作。特别是靠近城市地区，基础建设对原始地貌改动较大，各种古滑坡痕迹容易遭到破坏，一旦遗漏将对工程安全造成极大的安全隐患，也会使得后续的配合施工地质工作异常被动。

(2)路堑施工工序控制。严格按照“先作临时截排水、后分级分段开挖紧跟防护”。施工过程按照“先内后外、先上后下”和“先应急工程、后永久工程”的顺序。

(3)坡面开裂引起雨水下渗，不仅增加土体容重，而且还会使土体孔隙水压力增强、强度降低，诱发边坡失稳。

(4)对滑坡面出现的裂缝特别是滑坡周界裂缝必须及时填土并进行夯实，避免地表水继续渗入，造成新的破坏。此外，滑坡周围的自然边坡坡面应整平夯实，减少坑洼及裂缝，防止积水下渗。

(5)工程滑坡形成后要及时进行处理。随着表水下渗及时间的推移，滑动范围将进一步扩大，形成牵引式滑坡，滑动体将变成泥泞状，给抗滑桩施工带来极大的安全隐患。

［1］中国中铁二院工程集团有限责任公司．成绵乐客运专线初步设计:地质第四篇［R］．成都:中铁二院，2008

［2］铁道部第一勘测设计院．铁路工程特殊岩土勘察规范［S］．北京:中国铁道出版社，2001

［3］铁道部第一勘测设计院．铁路工程地质手册［M］．北京:中国铁道出版社，2002

［4］隆卫，等．关于成都膨胀土地区边坡稳定性探讨［J］．西部探矿工程，2006(10)