山前区云母石英片岩风化层滑坡分析与治理

周 革

山前区云母石英片岩风化层滑坡分析与治理

周 革

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

结合合福铁路某滑坡,从地形、地质特征、地下水、地表降水等特点综合分析该滑坡的形成机理,确立滑坡体的合理滑面、规模,并结合滑坡体特征采用减载、支挡防护及排水治理方案进行综合整治。研究结果:通过施工完成后近1年的变形监测及雨季检验,该滑坡体整体稳定。研究结论:对于山前区云母石英片岩风化层滑坡,应该从地形、地质特征及降水等角度合理确定滑坡体的性质,并采取有针对性的加固措施。

铁路边坡;云母石英片岩风化层;滑坡;治理

1 概述

1.1 工点概况

合福铁路为Ⅰ级双线电气化铁路,速度350 km/h,无砟轨道,路堑路基面宽13.6 m。在DK630+ 330.72～+500段地形地貌为山前缓坡,自然坡度13°～30°,植被发育,为农田、果园。工点平面位置如图1所示。

1.2 地质概况

工点主要地层如下:(1)层粉质黏土夹碎石(Qdl),硬塑,褐黄色,碎石含量20%～45%,σ0= 200 kPa;(2)-1层为云母石英片岩(Pt2l),全风化,灰黄色,厚10～20 m,σ0=250 kPa;(7)-2层为强风化层,灰黄色,厚4～6 m,σ0=400 kPa;(7)-3层为弱风化层,σ0=800 kPa。

工点地下水较发育,坡面可见泉眼,呈滴状、股状流出,受降雨影响明显,旱季流量小,雨季流量明显增大,水质清澈。地下水无化学侵蚀性。

本段地震动峰值加速度＜0.05g,动反应谱特征周期为0.35 s[1]。

图1 工点平面示意

1.3 工程概况

本工点原设计为深路堑工点,中心挖深2～13 m,路堑左侧最大挖深约15 m,右侧最大挖深约30 m,典型设计断面见图2[2]。

右侧边坡深路堑主要设计措施为:右侧设C35钢筋混凝土桩板墙,桩间距(中-中)为5.0 m,桩身采用现浇;桩身截面尺寸为2.50 m(宽)×2.75 m(厚),桩长21～22 m。其上边坡坡率为1∶1.5,最上一级堑坡采用C25混凝土拱形截水骨架+植草防护,其上二级、三级堑坡采用框架锚杆结合基材植生防护。右侧堑坡外30～50 m设一道SNS被动防护网(RX-050),网高为5 m。

滑坡发生前路堑边坡已开挖成形,右侧锚固桩及其上边坡框架已施工完毕,排水系统未施作。

图2 原典型横断面设计示意(单位:m)

2 滑坡

2.1 滑坡特征

2012年5月在持续强降雨后天晴施工排查时,发现DK630+430～+490段右侧桩板墙以上的一级、二级边坡坡面框架变形严重,其中二级边坡平台发生挤出变形、隆起、外鼓。在DK630+430、+490处各有1条由坡面向右侧山体延伸的裂缝,缝宽20～30 cm。2条裂缝在右侧堑顶自然山坡坡面桔园中封闭呈环形,山体坡面裂缝可见最大约50 cm。滑坡体后缘错台高约120 cm。桩板墙的锚固桩桩体未见裂缝,桩间土亦未见挤出破坏[3],滑坡前缘应在路堑开挖面的锚固桩桩顶上的一级平台。主滑方向为垂直线路偏向大里程侧约80°,滑坡体范围宽约70 m,长约150 m。见图3。

现场沿线路横断面方向在桩体顶部,二级、三级堑坡平台及堑顶立即布设了观测桩,坡面监测点反映垂直隆起变形最大达128 cm,水平外挤最大达80 cm[4]。

图3 滑坡现场

沿滑坡体轴向布置了3排钻孔共9孔,通过钻孔揭示及滑坡体前后缘边界分析,滑坡主轴主滑层深约16 m,滑坡体成分主要为表层坡积层和全风化层,为土质滑坡,蠕动性滑动,滑体总体积约12×104m3,系中型牵引性滑坡[5-7]。见图4。

图4 滑坡主轴断面

2.2 滑坡机理

2.2.1 地形

说到课桌上睡觉，不是实在犯困，谁能睡得着？睡着了被吵醒，谁能有多少好心情？再说，朦胧中醒来抱怨的一句话，也未必一定是对老师的大不敬，也许，她根本就没弄清楚是谁搅了她的美梦呢？

该段深路堑工点地形上处于山前缓坡地带,右侧堑顶后方山体陡峻,高差达150 m,坡脚植被发育,辟为松林、桔园,原始地貌略呈凹型。该种地形使地表水在坡面的滞留、汇集时间加长,为地表水入渗补给地下水创造了充足的时间、空间条件[8]。

2.2.2 地层、母岩成分及风化特征

通过钻孔及坡面开挖揭示,该路堑地层表层主要为山前坡积层,厚3～6 m,夹碎石,较为松散。其下为元古界龙北溪组云母石英片岩,该组地层在区域地质上为一套巨厚的海相硅质、钙镁质、半黏土质、泥砂质沉积变质岩系,岩性复杂,主要以云母石英片岩、二云石英片岩、石英岩为主,通过岩石薄片鉴定分析基岩矿物成分为:岩石主要由长英矿物、角闪石、黑云母组成,片状构造,石英含量约30%,斜长石约占30%,角闪石、黑云母含量约30%,其余为其他微量矿物。鳞片柱状花岗变晶结构、片状构造,石英、斜长石呈他形粒状;角闪石呈纤柱状;定向排列;黑云母呈片状,定向排列。各矿物粒度大者2～3 mm,小者0.1 mm。

从矿物成分可见,该种岩石的黑云母、长石含量较高,此类矿物极易风化,尤其是在地下水的长期作用下。这套由沉积岩变质生成的变质岩,节理裂隙发育,为矿物成分与地下水、大气的充分接触提供了足够的空间,致使该套岩石极易风化[9],从全线地质综合分析来看,该套地层在福建省武夷山至建瓯段普遍风化剧烈,全风化层相对较厚,10～50 m不等。

2.2.3 地下水

如前所述,山前缓坡地带为地下水的储存提供了地形条件,工点地下水发育,从现场可见坡面泉眼出露,路堑开挖剖面和钻孔揭示表层坡积层及其下的全风化层含水量偏高,土体湿润。

2.2.4 地表降水

工点边坡开挖防护工程进行约1年,山体及右侧堑坡稳定,但在2013年3月～5月,该地发生了持续的强降雨,雨量大,降雨时间长,导致该地区铁路、公路及市政工程多处发生了小型溜坍、浅层滑坡。

2.2.5 机理分析

经综合分析,本滑坡工点的发生是在持续的强降雨下,特殊的地形条件及地层岩性使得地表水大量入渗,大大降低了土体的强度,下侧路堑开挖的临空面失稳,牵引右侧山体表层坡积层及风化层发生了滑坡[10]。该滑坡性质的确定为后续设计措施的制定提供了重要依据。如果仅仅依据为山体滑坡就确定整个滑体为堆积层滑坡,则处理成本将大为增加[11]。

3 治理措施

根据现场实际情况,决定采用减载与加固排水相结合的方案进行处理[12]。

3.1 减载

原设计的两级平台重新按原坡率刷坡修整,其上在199 m高程往上设平台,分级刷坡,坡高按8 m分级,其中199 m高程处平台宽约13 m,其上两级边坡坡率按1∶1.75刷坡,平台宽分别为12 m和10 m,再往上的边坡坡率按1∶1.5刷坡,坡高8 m分级刷坡,设平台宽3～5 m,逐渐与后缘山体相交。

3.2 支挡

采用锚固桩及锚索形成支挡防护体系是滑坡治理的主要防护措施[13],DK630+412.5～+500.0右侧路堑距线路左中线90 m左右处设抗滑桩2排,见图5,抗滑桩在平面图上呈直线分布,桩背与轴线(与线路呈80°平角)垂直;其中以DK630+440.0断面右侧距左中线90 m控制6～18号桩平面位置(共13根桩),以DK630+ 430断面右侧距左中线80.7 m控制1～5号桩平面位置(共5根桩);桩间距(中-中)为5.0 m,桩身均采用C35钢筋混凝土现浇;Ⅲ型桩:桩身截面尺寸为2.50 m (宽)×2.75 m(厚),桩长24～26 m(锚固端长13.50 m);桩顶以上一～四级堑坡采用框架锚索结合基材植生防护;滑坡体周围自然坡面上设置部分承压板锚索,锚索纵、横向间距3.0 m,设计长度为22～28 m。

图5 加固平面示意

3.3 排水

DK630+420～+500桩板墙右侧桩顶一、二级堑坡、DK630+473～+500三级堑坡设仰斜排水孔,仰斜排水孔孔径采用110 mm,钻孔仰角为10°,纵向间距5 m,长15 m。整个滑坡体外侧堑顶边坡设环向排水天沟,各级平台分别设截水沟,形成完善的排水系统。

4 结论

目前,现场滑坡体已施工完毕,并经过了一个雨季的强降雨考验,边坡稳定,排水顺畅。山前区云母石英片岩在特殊的地形、水文条件下极易发生滑坡,针对具体的工点特征,合理确定滑坡体的厚度、范围及滑坡性质是制定合理的滑坡加固措施的依据。

[1] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.合福铁路454路基工程地质勘察报告[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2010.

[2] 谢燕,周革,何文春,等.合福铁路DK630+412.5～DK630+500路基变更设计[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2012.

[3] 中国中铁隧道集团股份有限公司.合福铁路454路基滑坡调查[R].郑州:中国中铁隧道集团股份有限公司,2012.

[4] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.合福铁路454路基滑坡勘察报告[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2012.

[5] 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,1999.

[6] 中华人民共和国铁道部.TB10027—2012铁路工程不良地质勘察规程[S].北京:中国铁道出版社,2012.

[7] 王松龄,丰明海.滑坡区岩土工程勘察与整治[M].北京.中国铁道出版社,2001.

[8] 刘小文,耿小牧.降雨入渗对土坡稳定性影响分析[J].水文地质工程地质,2006(6):46-48.

[9] 罗丽娟,赵法锁,王爱忠.某变质岩滑坡及支护结构变形破坏特征[J].地球科学与环境学报,2008(2):71-76.

[10]徐峻龄,马惠民.滑坡的规律研究与防治[C]//中国铁道工程地质世纪成就论文集.北京:2005:342-348.

[11]袁从华,童志怡,卢海峰.牵引式滑坡特征及主被动加固比较分析[J].岩土力学,2008(10):259-264.

[12]中铁第四勘察设计院集团有限公司.合福铁路454路基滑坡整治方案[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2012.

[13]常杰峰.朔黄铁路K44滑坡整治设计[J].铁道标准设计,2005 (4):26-28.

Analysis and Treatment of Weathered Layer Landslide of Mica Quartz Schist in Piedmont Area

ZHOU Ge
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan 430063,China)

In combination with a landslide example at Hefei-Fuzhou Railway,this study comprehensively analyzed the forming mechanism of this landslide from perspectives of topography,geologic feature, groundwater and rainwater,etc.And then the sliding plane and the landslide scale were reasonably determined in this study.Further,combined with the landslide characteristics,this landslide body was treated by using the comprehensive treatment scheme,including load reduction,anti-slide retaining structure,waterproofing and drainage.Through deformation monitoring and rainy season test for nearly one year since the finish of treatment construction,it can be seen that this landslide body after being treated is stable.Finally,this paper come to a conclusion that:as for the weathered layer landslide of mica quartz schist,the nature of the landslide body should be reasonably determined from perspectives such as topography,geologic feature,groundwater and rainfall,etc.,and the targeted treatment measures should be employed.

railway slope;weathered layer of mica quartz schist;landslide;treatment

U213.1+5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.04.004

1004-2954(2014)04-0014-04

2013-08-17;

2013-09-04

周 革(1976—),男,高级工程师,2002年毕业于华北水利水电学院地质工程专业,工学硕士,注册岩土工程师,E-mail: 21415479@qq.com。