内昆线K285巨型滑坡抢险工程设计

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  摘 要:文章结合内昆线K285滑坡抢险工程实例,对铁路巨型滑坡抢险设计进行全面介绍和经验分享。
  关键词:巨型滑坡;抢险;工程;设计
  中图分类号:U4572 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)12-0011-02
  西南山区自然条件复杂,灾害性天气多、铁路沿线地质病害频发,2013年8月2日0时37分,内昆线K285+700附近线路右侧发生了高位巨型滑坡,滑坡坍塌体上百万方,掩埋线路90 m,堵塞隧道线路15 m,致240 m轨排坠落桥下,中断行车。本文结合本次滑坡抢险,对采用的各种工程措施在巨型滑坡抢险工程中的应用进行介绍。
  1 内昆线K285滑坡概况
  1.1 地理位置及地形地貌
  内昆线K285+671~K286+175位于大关县天星场镇青杠村境内高山峡谷地带,距大关县天星场镇约6 km。区属云贵高原高山峡谷地貌,山脉及主要沟槽多呈北东走向。区内地形陡峭、河谷深切,交通条件十分困难。
  1.2 工程地质概况
  地表上覆第四系全新统人工填土(Q4 ml)、滑坡堆积体(Q4 del)块石土、粉质黏土,坡残积层(Q4 dl+el)粉质粘土,坡崩积层(Q4 dl+col)块石土、粉质黏土、碎石土;下伏中志留统大路寨组(S2 d)钙、泥质砂岩、泥质灰岩及瘤状灰岩、上统菜地湾组(S3C)泥岩、石英砂岩、页岩。
  1.3 滑坡概况及特征
  滑坡位于内昆线上坝中桥与上坝1号隧道右侧455 m范围内,沿线路方向宽约100 m,垂直线路方向长约455 m;后壁高1~5 m,错台最大高15 m,孤状裂缝发育,裂缝宽度5~50 cm,可见深度10~100 cm。滑坡顶点至剪出口高差达215.3 m,坡体侧壁贯通,侧壁高1~3 m,壁上局部中见擦痕;滑动过程中滑坡体转向,滑体厚5~26 m,总方量约百万方,属中深层巨型滑坡,如图1所示。
  2 滑坡现场稳定初步分析及设计原则确定
  2.1 滑坡稳定性分析初步计算
  根据现场实测主轴断面,反算已产生滑动滑面的物理学指标(凝聚力及内摩擦角)。将反算值带入滑面,采用传递系数法计算稳定系数及相应出口推力。现场抢险时为简化计算,未考虑地震、暴雨工况,同时计算推力时采用综合内摩擦角。
  检算滑坡主轴最不利滑面如图2所示,主轴最不利检算滑面推力计算见表1。
  取中间结果1 955.8 kN/m作为设计控制出口推力。
  2.2 抢险设计原则确定
  依据现场抢险要求及滑坡检算结果确定抢险设计原则:对滑坡体本体,以中上部分级清除滑坡体物质为主,辅以快速施工的轻型支挡结构加固和截排水措施。对路基本体,以快速修复支挡结构和路基为主,并辅以喷锚网、被动柔性防护网的防护措施。
  3 抢险工程措施介绍
  3.1 抢险工程措施
  措施一:由上而下、分级分层清除滑坡体松散物质,并远运至弃土场。清方坡率1:1.5~1:1.75,分级高度10~15 m,平台宽度3~10 m。弃土场坡脚设浆砌片石挡碴墙,高度3~4 m。滑坡抢险工程设计平面示意图如图3所示,滑坡抢险工程设计断面示意图如图4所示:
  措施二: 在滑坡体周界外10 m处设环形截水沟,截面采用梯形,采用M7.5水泥砂浆抹面。
  措施三:在滑坡中前部两个大平台上设4排微型组合桩加固,每个大平台上设置2排(排间净距4~5 m)。每根组合桩由9根钻孔微型桩组成,并通过C30钢筋砼承台连接形成整体。微型桩钻孔φ130 mm,孔内置φ108 mm钢花管,管内设置1束3根φ32 mmHRB 400钢筋,孔内灌注M30水泥砂浆。
  措施四:在滑坡的第三级大平台上方边坡设7排C30钢筋砼锚索框架梁加固,框架梁间距(中-中)间距4 m,节点设一孔6束预应力锚索,锚索采用高强度、低松弛φ15.2 mm钢绞线制作,钢绞线强度为1 860 MPa。
  措施五:在铁路至第一级平台坡面部分清除覆土后采用单根钢管桩、自钻式锚杆结合主动柔性防护网、喷砼防护。
  措施六:右侧路堑堑顶外5 m处设柔性被动防护网,高4 m,长80 m。
  措施七:已破坏挡墙及路基采用现浇砼进行路基修复,并恢复挡墙栏杆。
  抢险措施总体施做顺序:修筑环形截水沟→一级大平台以上部分分级分层清方→施工微型组合桩与锚索框架梁→一级大平台以下部分分级分层清方及防护→修复挡墙及路基本体→施工柔性被动防护网。
  3.2 工程措施分析
  工程措施分为主要受力结构措施和辅助整治措施。
  其中主要受力结构措施:微型组合桩、锚索框架梁。它们在抢险过程中起主要承担滑坡推力,保证滑坡稳定性达到抢险要求的作用。设计的4排微型组合桩、7排锚索框架梁共同承担1 955.8 kN/m的出口推力。
  微型桩组合抗滑结构是将多根微型桩按照一定的方式组合起来用于滑坡治理。微型桩具有桩径小,施工方便、成桩速度快,施工场地需求小等优点。预应力锚索同时也具有施工方便、形成锚固效果速度比较快,场地需求小的优点。微型桩组合单元布置图及单根微型桩构造图如图5所示,锚索构造图如图6所示。
  辅助整治措施:措施1~2、5~7。这些措施起减小部分滑坡推力、在滑坡达到一定稳定性后保障和巩固其稳定效果的作用,同时通过实施部分措施使铁路线路达到通车所具备的最基本条件。
  4 工程措施加固效果
  在抢险过程中,对整个滑坡区域进行了布网监测。监测过程中,滑坡周界点位没有发生超过1 cm/d以上的位移变化,仅滑坡体内局部观测点位移较大。监测数据表明,加固措施对滑坡整体稳定性起到了提高作用。滑坡没有再发生整体失稳,通过18个昼夜的抢险,恢复线路通车。
  5 结 语
  ①滑坡抢险设计时可考虑较小设计稳定系数计算推力,近似于对滑坡采取临时的加固设计,抢通线路后再补强永久加固措施。
  ②为简化计算,现场可采用综合内摩擦角计算滑坡稳定系数及推力。
  ③选取加固措施时因考虑及时抢通线路、抢险工程能够方便实施等因素,由此应选取施工方便、形成加固效果速度快,施工场地需求小的工程措施。
  ④微型桩组合抗滑结构多用于中小型滑坡工程中,取得了良好的效果,本次在巨型滑坡抢险工程中上也发挥了较好的作用,可为以后类似工程提供部分经验借鉴。
  参考文献:
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