泥岩质山体高大支挡结构病害防治　

摘要：泥岩属于中等膨胀土，铁路既有线路堑地段泥岩质山体多采用浆砌片石挡土墙支护，坡面土体受自然因素影响，易发生膨胀挤坏支挡结构，山体垮塌将严重危及既有线行车安全。本文主要介绍了泥岩质山体高大支挡结构的病害成因及其防治措施。

关键词：泥岩；支挡；防治

2014年5月，我段设备检查时发现兰新线下行K37+280左侧路堑地段，横向距线路道床坡脚1.6m处，高10m坡比1:0.25的一级浆砌片石挡墙出现剪出外鼓，上部片石脱落，二、三级浆砌片石挡墙出现鼓胀开裂，局部砂浆勾缝脱落，山顶出现明显的裂缝，相邻两处山脊都处在蠕动变形阶段，严重危及既有线行车安全。险情发生后，我段立即组织人力、机械对坡面进行了卸载和临时加固处理。随后邀请科研院校专家共同对现场进行了查勘，分析了病害成因，采取了综合防治措施。经过一年多的观察，山体坡面和支挡结构趋于稳定，此处病害得到了彻底整治，确保了行车安全。

1工程地质条件

1.1气候气象

该地区属中温带大陆性气候，最低气温-16.8℃，最高气温39.8℃，年降水量328mm。山体植被不发育，半坡为荒地，少有矮小植物生长，坡脚平地处为黄河水提灌水浇地，多为农作物生长。

1.2地形地貌

兰新线下行该段线路横跨黄河后沿着黄河阶地和坡体山脚接触带分布，总体地势西高东低，海拔1600～1700m之间，具有深切谷坡地貌，剥蚀切割作用强烈，冲沟发育，多呈“V”字型。

1.3地层岩性

路堑地段山体坡面上覆0.2～3m厚棕黄色的第四系全新统冲积成因砂质黄土（Q4al）和砖红色夹灰色坡洪积卵石土（Q4dl+pl），下伏8～10m厚棕红色、膨胀性白垩系泥岩，该泥岩自由膨胀率为58%～78%，属于中等膨胀土。1.4地质构造该地区边坡泥岩土层倾角16°～20°，无明显断裂等大型地质构造，但新构造运动强烈。原设计资料显示，该地区地震活动剧烈，地震峰值加速度为0.2g，对应地震基本烈度Ⅷ度。经地表调绘，岩层产伏状NE60°～70°/SE16°～20°,岩石较破碎，节理裂隙发育。根据场地基岩露头测量统计，岩体陡倾角节理裂隙较发育，主要发育节理有三组：NW55°～70°/NE80°～90°、NW10°～20°/NEW77°～84°和NE20°/90°、NE16°/SE40°。

2山体坡面病害特征及变形原因分析

2.1山体坡面病害特征

兰新线下行K37+227～K37+277左侧路堑边坡高约30m，坡脚设计抗滑挡墙（高10m，坡比1:0.25），二级坡面采用护面墙（高5m，坡比1:0.75），坡顶设置截水沟，同时后缘铺设防水布。现场调查发现，沿截水沟边墙出现长度15m、宽度0.5～1cm的张开裂缝，坡脚挡墙中部可见稍微鼓胀变形，其坡顶处可见清晰滑面，该处山体边坡处于蠕动变形阶段。兰新线下行K37+277～K37+283左侧路堑边坡高约20m，坡脚设计挡墙（高10m，坡比1:0.25）,其上部分别采用四级护面墙，坡顶设置截水沟。现场调查发现，截水沟内侧出现大量0.5～5cm宽张开裂缝，并围绕顶部护面墙延伸，呈圆弧状，裂缝长20m，坡脚挡墙中部可见明显脱落掉块和鼓胀迹象，其顶部可见破损变形，该处山体边坡处于蠕动变形阶段。兰新线下行K37+283～K37+348左侧路堑边坡高30m，坡脚设计挡墙（高10m，坡比1:0.25）,二级、三级坡面采用护面墙（高6～10m，坡比1:0.75），坡顶设置截水沟。现场调查发现，一级挡墙5m高处出现明显的剪出鼓胀带，砂浆勾缝脱落掉块。裂缝沿挡墙中部延伸，长约25m。坡面顶部截水沟后缘3～5m处发现明显的1～2cm宽张开裂缝，呈弧形状由山脊左侧延伸至右侧，长约25m。该处山体边坡处于蠕动变形阶段，严重危及行车安全。

2.2边坡病害成因分析

开挖山脊坡脚形成的路堑高陡边坡在经历卸载、地震和降雨下渗等不利条件影响之后，坡面岩土强度逐渐降低，风化层持续加深，最终出现沿着风化界线发生滑动变形。坡顶后缘张开裂缝清晰，坡脚挡墙出现明显的鼓胀开裂，坡体出现滑移变形迹象，主要成因有以下三点：一是特殊岩土性质是边坡滑移的基础。首先，该段山体为顺倾层状产出白垩系泥岩，泥岩倾角16～20°，倾向路堑，成为边坡变形的控制因素。其次，泥岩本体强度差，中风化埋深约8～10m，岩体陡倾角节理裂隙发育，强风化岩体破碎松散，造成坡体强风化层自稳性差。再次，该地区泥岩属于中等膨胀土，雨水下渗，泥岩膨胀，挤坏支挡结构护面，出现裂缝和鼓胀开裂变形，最终发生边坡滑移变形。二是自然因素影响。2014年5月份该地区持续降雨，伴随地表水沿张开裂隙面的不断下渗，软化泥岩，降低了岩体的力学性质，岩体容易沿软弱面或风化强度界线发生滑动变形。三是人类活动因素影响。铁路线自山坡前部以深挖路堑的形式通过，已挖方边坡高达25～30m，形成新的高陡临空面，受重力作用，在暴雨、地震及长期应力等不利因素影响下，坡体稳定性逐步降低，最终发生边坡滑移变形。

3综合治理措施

根据地勘报告定性该处路堑边坡处于蠕动变形阶段，为确保既有线行车安全，应立即采取刷方减载措施以稳定堑坡变形。但由于该处边坡为泥岩，刷方存在极大困难。因此综合考虑对一级坡面采用钢轨桩支挡，二、三级坡面拆除既有浆砌片石护面，采用锚杆框架支护，最后重新布设地表排水系统，以利坡面排水。具体实施方案为：

3.1一级平台设施微型钢轨桩支挡

在兰新线下行K37+270～K37+330左侧路堑一级平台设置3排微型钢轨桩，桩孔间距和排距均为1.5m，钢轨桩成孔直径300mm，内置1根60kg/m钢轨，压注1:1水泥砂浆，水灰比为1:0.4。

3.2坡脚一级坡面砼挡墙支护

拆除兰新线下行K37+270～K37+320左侧一级鼓胀浆砌片石挡墙，重新浇筑C20砼挡土墙，顶宽0.6m，胸坡1:0.4，背坡1:0.35，基础埋设1.4m，基底设置0.2:1的反坡。

3.3二、三级坡面锚杆框架支护

拆除二级坡面浆砌片石护面墙，采用锚杆框架支护。锚杆采用Φ25mm螺纹钢，长度自下而上依次为12m、12m、9m，水平和垂直间距均为3m，倾角25°，锚杆端部设置Ⅱ型框架。框架截面均为0.3m×0.3m，嵌入坡面10cm，现浇C25钢筋砼。拆除三级坡面浆砌片石护面墙，采用锚杆框架支护。锚杆采用Φ25mm螺纹钢，长度自下而上依次为6m、6m、6m、6m，水平和垂直间距均为3m，倾角25°，锚杆端部设置Ⅰ型框架。框架截面均为0.3m×0.3m，嵌入坡面10cm，现浇C25钢筋砼。3.4重新布设坡面截水沟在一、二级平台分别设置截面为0.4m×0.4m的C20砼截水沟，将坡面汇水引排至两侧吊沟。3.5封闭一、二级平台面在一、二级平台现浇厚度为10cm的C20砼封闭平台面，横向排水坡为4％，以利坡面排水。

4施工经验教训

4.1安全措施

施工前期为了提高作业效率，采用了大型挖掘机对坡面刷方减载。但未考虑到干燥状态时泥岩的坚硬和易破碎性，山体坡面刷方过程中经常有不可控的石块滚落坡脚，刷方减载前需在一级平台增设可靠的拦阻网，以防止石块滚落碰撞列车。

4.2技术措施

钢轨微型桩成孔直径只有300mm，施工过程中采用废旧60kg/m钢轨。在吊装过程中，由于部分钢轨疲劳弯曲，很难顺利入孔，遇到卡阻需调整时，不利于吊装作业安全。建议在今后的施工设计过程中，采用50kg/m钢轨或同等强度钢材。4.3预防措施由于施工过程中拆除既有护面墙和平台面后，泥岩完全裸露，遇降雨地表水顺裂隙下渗，加剧不稳定坡体变形。应充分准备坡面防雨隔水材料，遇降雨停止施工，提前做好坡面防护，并安排人员24h不间断看守。

作者：郭锐 单位：兰州铁路局兰州西工务段

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