某鐵路路塹邊坡地質災害調查及成因分析

樊俊鋒

基于江西省已運營鐵路某路塹段高邊坡因長年受降雨影響，導致路塹段高邊坡發生大面積蠕滑變形、鐵路線路路基發生上拱現象、邊坡支護結構及山體發生較大位移變形?？紤]到該段邊坡如不進行及時有效的災害治理，可能造成不可預計的嚴重后果。通過實地踏勘調查及收集該路基邊坡形成及地質災害發展全過程，詳細介紹分析該路塹邊坡的成因、現狀及發展趨勢，為進一步按設計要求及時完成施工提供有利佐證。本文通過對該段路塹邊坡存在的地質災害現象進行調查分析研究，為地質災害防治提供及時有效的意見及建議，同時為促進地方政府高度重視、加強對地質災害管理工作、做到及時有效處理及類似地質災害調查及防治提供參考依據。

地質災害的成因主要是在自然條件下因不可抗力因素（降雨、融雪、地震等）或人為因素（工程開挖、堆載、爆破、棄土等）的作用下形成，對人民的生命安全、財產損失及環境破壞構成較大危害，普遍存在的地質災害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質作用危害。近年來，國家及各級人民政府對地質災害防治與治理都予以高度重視，在地災治理與管理方面的分析研究也逐漸受到重視，國家及各級政府相關部門也修訂和發行了各類地質災害執行規范和標準，并對項目及課題具體實施全過程制定了相應的監管及扶持辦法，同時為地質災害調查與危險性評價研究提供了可靠保障。目前，地災治理工程施工及管理過程中一些特殊環節往往容易被管理人員輕視，對于存在安全隱患的地質災害點應盡快進行有效治理。本文結合工程實例對地質災害調查及成因進行分析和研究，為地質災害治理提供合理有效、具有建設性的意見及建議，有利于提高地質災害治防治及工程施工管理的效果。

一、工程概況

吉衡鐵路K66+550～K67+600是原井岡山鐵路的一段，于2007年4月建成通車，該段路基處于山區深路塹、炭質頁巖復雜地質地段。受長年降水影響，炭質頁巖遇水軟化膨脹，巖土體強度逐年降低，導致該鐵路段路基邊坡穩定性不斷降低。特別是2019年進入主汛期后，路基邊坡發生大面積蠕滑變形，引起路塹邊坡多處開裂下挫，抗滑樁傾斜、擋墻斷裂外擠，鐵路線路上拱（周邊環境變形詳見下圖1、2）。

圖1 路塹邊坡山體開裂

圖2 砼擋墻開裂

鑒于吉衡鐵路K66+550～K67+600段路基邊坡變形大，嚴重影響鐵路安全，為進一步掌握災害的發展情況，現狀調查范圍大致以K66+637～K67+124、K67+377～K67+557二段已開挖邊坡高度2～3倍及影響鐵路路基安全穩定性的不良因素進行調查分析。其場地現狀圖詳見圖3、4。

圖3 K66段現狀圖

圖4 K67段現狀圖

通過資料收集及野外實地現狀調查。調查主要對吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段影響鐵路路基安全穩定性的不良因素范圍進行調查，收集本項目地質災害發展歷程、設計、監測等有關資料。為真實反映吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段路基邊坡地質災害情況，應對存在地質災害原因進行調查分析。

二、場地環境地質條件

1.氣象水文

場地屬亞熱帶季風濕潤氣候區。氣候溫和，雨量充沛，日照充足，四季分明，春夏之交多梅雨，秋冬季節降雨較少，春秋季短，冬夏季長，結冰期短，無霜期長。低溫在一月份，高溫在七月份，多年平均氣溫為17.12℃。多年平均降雨量為1553mm，最小年降雨量為799.4～956.1mm，最大年降雨量為1970.2～2349.1mm，最大日降雨量為271.6mm。4～6月為汛期，約占全年降雨量的45%，易造成洪澇災害。

2.地形地貌

調查場地屬低山丘陵地貌，地形蜿蜒起伏，地形坡度25°～30°，植被茂密，原始山地基本穩定。本項目區巖層為寒武系頁巖，地質條件尚好，但區域構造發育、巖體破碎、深路塹邊坡不穩定，易產生坍塌、滑坡。

3.工程地質與水文地質條件

(1)場地工程地質條件

場地地層由上到下依次為人工填土、粉質黏土、含礫粉質黏土、炭質頁巖、硅質頁巖、粉砂巖。

(2)場地水文地質條件

場地地表水較豐富，吉衡鐵路K66+637～K67+124、K67+377～K67+557段右側形成二段高邊坡之間存在大面積的水塘，水塘距鐵路路基及路基邊坡約30～40m，場地受大氣降水影響較大。

三、地災發展歷程及現狀

1.地災發展歷程

因鐵路建設需要，吉衡鐵路K66+550～K67+600建設段對原始山體進行開挖修建，目前線路兩側已形成高約10～45m的路塹高陡山體邊坡。由于山體開挖后，形成深路塹邊坡，坡體易產生裂縫，加上場區降雨量充沛，雨水經裂縫長期滲入，考慮到全風化頁巖遇水易軟化特性及強風化頁巖破碎、裂隙發育，導致坡體土壓力逐年增大，坡體長期處于蠕滑的狀態。

吉衡鐵路自 2007年開通運營以來，右側路塹邊坡連續發生多處開裂下挫，部分抗滑樁傾斜、擋墻斷裂外擠，側溝嚴重變形，造成路基上拱，線路左右股高低不均衡，其中K66+700～K66+800段年平均上拱量達80mm。特別是2019年進入主汛期后，該段路基邊坡發生位移呈明顯增大趨勢。

經鐵路部門工務段動態檢查發現，該路段出現垂加Ⅱ級報警，軌檢車檢查也出現長波不平順的情況，存在嚴重的行車安全隱患。

2.地災現狀

鐵路部門于2019年初啟動吉衡鐵路K66+550～K67+600段路基邊坡地質災害應急搶險工作，施工進度一直緩慢。根據路基邊坡變形監測報告，近年來，K66路基右側塹坡滑移變形趨勢明顯，各主要監測點向線路方向的累計變形量普遍超過90mm，最大為230mm，其監測數據變化趨于收斂，但現場施工未完全按設計圖紙施工完成，仍存在安全隱患。

目前施工方按設計圖（設計剖面圖詳見下圖5）紙完成土方卸載情況如下：K66+637～K67+124段基本完成按邊坡設計的二、三、四級坡土方卸載；K67+377～K67+557段基本完成按邊坡設計的二、三級坡土方卸載。

圖5 設計剖面示意圖

四、地災成因及發展趨勢分析

1.地災成因分析

根據吉衡鐵路K66+550～K67+600段線路設計標高，該段鐵路路基對原始山體進行開挖施工形成路塹邊坡，其大里程方向右側形成二段高邊坡（K66+637～K67+124段邊坡最高達40m、K67+377～K67+557段最高達45m）。經調查研究分析發現，其地質災害存在主要原因如下：

(1)本場區工程地質條件復雜，其巖體存在軟弱夾層，全風化巖夾層存在于強風化巖層中，其分布范圍及厚度情況對邊坡的穩定性影響較大。

(2)場地內巖體破碎，開挖后有揭露巖層，巖層的傾向傾角、軟弱結構面及巖層的風化破碎程度等因素與邊坡安全性有著重要聯系。

(3)本場區氣候條件復雜，暴雨一年四季均可能發生，雨量充沛?？紤]到山體開挖后，形成的路塹邊坡發生位移，導致出現裂縫，山體裂縫周邊處可能存在積水現象，積水通過裂縫下滲至巖土體。

(4)因場區常年出現暴雨現象，特別是6月份為較大暴雨集中月份，受暴雨影響，現場坡體排水易堵塞，導致墻頂漫水及伸縮縫泄水現象，其背后山坡巖土體長期飽和狀態當中，巖、土質強度不斷降低，致使巖土體土壓力逐漸增大。

(5)開挖后坡面大面積揭露全風化炭質頁巖層，全風化炭質頁巖層長期暴露且因遇水易軟化膨脹，物理力學性質降低，存在邊坡開挖出現裂縫，雨水長期浸泡滲入裂隙發育的強風化巖層中，慢慢造成巖土體發生蠕變的可能。

(6)鐵路路基大部分地段處于全風化頁巖層之上，全風化頁巖遇水易膨脹軟化，加上邊坡發生水平位移，抗滑樁傾斜嚴重，導致鐵路路基隆起嚴重。

(7)場地周邊地表水豐富，二段高邊坡之間存在大面積的水塘，在水塘高水位時期，基本可持平鐵路路基標高，不排除水塘水長期滲入，導致鐵路路基地基土長期反復處于飽和狀態的可能。

分析結果表明,吉衡鐵路K66+550～K67+600段線路地質災害受環境氣候、工程地質及水文地質條件影響較大，地災防治設計施工過程中應充分考慮該段地災點存在的不利因素導致的山體側向土壓力增大，并采用信息化施工消除地質災害隱患。

2.地災發展趨勢

根據搶險應急施工情況及監測點變形監測顯示，監測點位移緩慢趨于收斂（具有代表性監測點數據詳見圖6），說明通過及時的削坡卸載應急處理對控制邊坡的安全性起到了顯著成效，但搶險應急施工仍未按設計圖紙施工，考慮到邊坡長期暴露，每年4～6月處雨季，屬降雨量高峰時期，且后期仍可能出現巖土體抗剪強度進一步降低導致位移增大的可能。

圖6 CX4觀測點深層土體水平位移發展曲線圖

五、結語

本文通過對吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質災害調查及成因分析的基礎上，研究了該段路塹邊坡的成因、現狀及發展趨勢。得出如下結論：

（1）通過調查收集吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質災害點區域地形地貌、氣象水文、地層巖性和施工監測等基礎性資料，詳細地研究了路塹邊坡地質災害形成過程及成因分析，可為類似地質災害調查及防治提供參考依據。

（2）通過研究分析，路塹邊坡設計施工過程中應充分考慮區域水文地質工程地質條件等存在的不利因素，并采用信息化施工、監測、設計，消除地質災害隱患。

（3）吉衡鐵路K66+550～K67+600段路塹邊坡地質災害點長期處于蠕滑變形狀態中，研究表明地質災害管理工作仍存在重視度不高的問題，社會各界應加強地災防治管理、宣傳力度，保障人民生命財產安全。