武汉局集团公司宜昌综合维修段 湖北宜昌 443000
摘要：宜万铁路自开通运营以来，汛期发生多处边坡溜塌、危岩落石等隐患，有效地隐患排查及工程整治能确保隐患及时消除，保障铁路运营安全。本文以宜万线K1344+861典型隧道口为研究对象，对该处隧道口进行隐患排查发现该处隧道口存在浅层溜塌及危石、局部塌陷病害，确定以增设锚杆框架梁、挂网喷砼并增设主动防护网等措施对该处病害进行整治。
关键词：宜万铁路；仰坡；整治措施
引言
宜万铁路为我国重要铁路通道之一，位于喀斯特地貌山区，穿越地区地势陡峭，河谷深切，地质构造复杂，软土、顺层、滑坡、岩溶和岩溶水强烈发育，沿线地质条件较差。自开通运营以来，汛期发生多处边坡溜塌、危岩落石、岩溶陷穴等病害[1-2]，严重影响铁路营运安全。每年汛期，需投入大量的人力、财力、物力，开展多轮隐患巡查、排查与治理工作，确保宜万铁路安全。如何有效、合理、经济地隐患排查与工程整治，能确保宜万铁路安全畅通，成为宜万铁路运营维护的一项重要内容。
本文以宜万线K1344+861典型隧道口为研究对象，根据实际调查结果并结合勘察设计、施工等资料，通过分析当前边坡安全状况及病害原因，提出增设锚杆框架梁、挂网喷砼并增设主动防护网等措施，为类似铁路仰坡维护和加固整治提供一定的借鉴意义。
1 研究区域自然特征
1.1地形地貌
本工点所处区域属低中山河谷地貌，地形起伏较大，沟谷纵横，植被较发育，以灌木、乔木为主。隧道口位于斜坡下部，洞口上方仰坡呈多级斜坡状，坡度40°～60°。
1.2 气象特征
属亚热带大陆性湿润季风气候，江淮小气候区。光照充足，热量丰富，降水充沛，无霜期长。四季分明，冬冷夏热，雨热同季为普遍现象。年均气温13.0-16.1℃，年平均降水量1111.2-1688.7mm，日照2153h，年无霜期250-270天。
1.3 工程地质
（1）地层岩性
该边坡为岩质，表层覆盖少量粘土，厚度多小于0.5m，下伏基岩为厚层状灰岩，表层2~3m风化严重，岩体破碎。现场调查斜坡表面可见大量孤石，部分块径超过3m。
（2）水文地质
工点范围内未见地表水，地下水以第四系孔隙潜水及基岩裂隙水为主，主要赋存于基岩风化裂隙中，因斜坡坡度较陡，自然排泄条件较好，富水条件差，对边坡稳定影响较小。
2 病害及成因分析
（一）病害1
现场调查访问，第二级坡中部有大裂缝，缝宽20cm，贯通长度约5m，从下行线贯通至上行线右侧10m处（见图1），且变形在逐年加剧，在后期降雨入渗等不良条件下，存在浅层坍塌的可能，推测坍塌厚度约4m。
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图1 第二级坡中部裂缝
（二）病害2
第三、四级坡坡面有大量孤石，部分块径超过3m（见图2），在后期降雨形成的地表水流冲刷作用下易发生滚石病害，危及行车。
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图2 第三、四级坡坡面大块孤石
（三）病害3
现场调查隧道口正上方第四级坡坡顶有一塌陷坑，坑口尺寸为20m（长）×20m（宽），坑深15m，推测该巨坑为建线时冒顶形成（请予以核实）。坑底呈锅状，坑内可见大量崩落块石。该塌陷坑地势低洼，利于地表水汇集下渗，可能造成隧道漏水，同时，水从坑内渗出，冲刷坡面，极易造成覆盖层及下卧破碎岩层的坍塌及溜坍（见图3）。
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图3 第四级坡坡顶巨坑
3 整治工程措施
通过对宜万铁路部分边仰坡现场调查，沿线大部分边仰坡状况不佳，存在各类病害，主要表现在以下几个方面。
（一）整治范围：长鹰坝隧道下行线洞门墙左侧10m位置至上行线洞门右侧12m位置，其中洞门左侧洞顶平台以下的坡面已建有浆砌片石护坡，本次不作处理。
（二）整治措施：
1）右侧第一至四级坡：
第一级坡，采用锚杆框架梁加固，锚杆长度6~9m，其中顶部两排9m，其余均为6m。锚杆排距（按垂高2m）、列距3m，采用Φ32mm螺纹钢筋制作。框架梁采用C30钢筋混凝土现浇，梁截面尺寸30cm×30cm。
第二级坡采用潜孔钻长锚杆锚网喷加固，锚杆长度9m，间距3×3m（按斜长），在每排（列）长锚杆中间错开布置，加设一根L=2m的Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆固定喷层钢筋网，挂钢筋网后喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，喷射砼面设Φ49mm、L=1m泄水孔，与锚杆错开布置。
第三级坡，先采用L=2m、Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆挂网喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，封闭的砼面按间距4m设Φ49mm、L=1m长泄水孔，与锚杆错开布置。锚网喷完成后再采用4束直径15.24mm预应力锚索十字锚墩加固，单根锚索长度为15m，列距（顺线路方向）4m，垂高2.5m。锚墩十字梁采用C30钢筋混凝土浇筑，截面尺寸40×50cm。
第四级坡，采用潜孔钻长锚杆锚网喷加固，锚杆长度9m，间距3×3m（按斜长），在长锚杆形成的网格中间错开加设一根L=2m的Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆固定喷层钢筋网，挂钢筋网后喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，封闭后砼面设Φ49mm、L=1m泄水孔，与锚杆错开布置。
对坡顶塌陷坑内悬空较高的危岩体设4根C30钢筋混凝土柱进行支撑，支撑柱净高8m，截面尺寸1m×1m；坑内分布位置相对较低的危岩体则采用C25素砼对下部临空面进行嵌补。
2）左侧第二至五级坡：
第二级坡采用潜孔钻长锚杆锚网喷加固，锚杆长度9m，间距3×3m（按斜长），在每排（列）长锚杆中间错开布置，加设一根L=2m的Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆固定喷层钢筋网，挂钢筋网后喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，喷射砼面设Φ49mm、L=1m泄水孔，与锚杆错开布置。
第三级坡，先采用L=2m、Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆挂网喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，封闭的砼面按间距4m设Φ49mm、L=1m长泄水孔，与锚杆错开布置。锚网喷完成后再采用4束直径15.24mm预应力锚索十字锚墩加固，单根锚索长度为15m，列距（顺线路方向）4m，垂高2.5m。锚墩十字梁采用C30钢筋混凝土浇筑，截面尺寸40×50cm。
第四级坡，采用潜孔钻长锚杆锚网喷加固，锚杆长度9m，间距3×3m（按斜长），在长锚杆形成的网格中间错开加设一根L=2m的Φ22mm螺纹钢筋风枪锚杆固定喷层钢筋网，挂钢筋网后喷射10cm厚C25混凝土封闭坡面，封闭后砼面设Φ49mm、L=1m泄水孔，与锚杆错开布置。
第五级坡，对坡面分布的孤石采用GPS-H型主动网进行防护，根据危石分布有针对性的布置，总计面积400㎡，采用Φ28mm、长9m潜孔钻锚杆固定。
3）分解坡顶塌陷坑内的大块石，使得块径小于50cm，将本次工程坡面清理及开挖形成的土石方填进坑内压实后，然后用60cm厚混凝土封闭坑底，硬化的坑底面设置合理横坡利于雨水汇集，然后设置65m长吊沟将坑内的水引至线路右侧12m位置排水沟。
4）坡面增设检查通道步行梯，长度120m。
4 施工注意事项
1、施工组织设计。在施工前，要求编制详实、合理、可行并满足工程进度要求的施工组织设计。施工组织设计包括施工技术设计、施工组织设计和附件三个部分。在工程施工前，应对施工中的施工方法、顺序、施工工艺程序、劳动力组织和安全质量管理给出详细的设计，并制订相应的施工设计书。
2、施工总体要求。施工中做好防护，施工时一旦出现异常变形破坏迹象，应组织有关各方及时处理。
3、锚杆施工。（1）坡面长锚杆施工时钻孔孔径为110mm，钻孔应采用风动干钻。其中，格构梁锚杆采用直径32mmHRB400型螺纹钢筋制作；锚网喷长锚杆采用直径28mmHRB400型螺纹钢筋制作；用于固定网喷钢筋的短锚杆采用直径22mmHRB400型螺纹钢筋制作。在插入锚杆之前应用高压风将锚孔清洗干净。锚杆钢筋应每隔2m设置托架，以保证钢筋有足够的保护层，保护层厚度不低于20mm。（2）锚孔内压力灌注水泥浆，水泥浆的强度不低于30Mpa，水灰比控制在0.45～0.8，应通过试验确定；灌浆压力不得低于0.2Mpa，注浆水泥用量潜孔钻锚杆60kg/m，风枪锚杆30kg/m，应保证锚孔内灌满水泥浆。
4、钢筋混凝土地梁工程施工。地梁施工要保证顶面的基本平顺和美观，钢筋间距要满足设计要求，坡面不平顺处应先清理，采用C20混凝土填充、嵌补、支顶其下部临空处，在形成完整、平顺的坡面后，再绑扎钢筋。
5、预应力锚索注浆锚固工程施工。（1）预应力锚索锚固工程主体为地下隐蔽工程，其工程质量与施工技术密切相关，对注浆锚固工程施工队伍的专业技术水平要求较高，应挑选具有相应施工技术和施工经验以及有信誉的施工队伍，加强施工质量监督与管理，严格执行有关注浆锚固工程施工与验收技术规范和质量检验评定标准，确保边坡稳定和结构安全。（2）锚索施工前，应选取1组共3根预应力锚索进行现场基本试验，以确定锚索最终设计荷载。锚索施工中抽取每种类型锚索总数的5%，且不得少于3根进行验收试验，验收试验荷载为设计荷载（480kN）的1.2倍。（3）浆体强度检验用试块数量每30孔锚索不少于一组，每批注浆至少一组，每组试块应不少于6个。（4）自由段钢绞线除锈后涂防锈漆两遍，然后外套PVC软管，软管两端20cm范围内黄油充填，外绕扎工程胶布。套管末端应采取密封措施，避免孔内压浆时，水泥浆灌入自由段钢绞线；锚索制作时，其长度应增加1.5m的张拉段；锚索孔位、孔径、孔深和布置形式应符合要求，钢绞线剪断时应留出锚头10cm，防止滑曳。（5）为避免在自由段注浆时浆液进入岩体裂隙，导致注浆量失控，要求在自由段外套外径φ90波纹管，波纹管底部用φ105架线环支撑，并至少提前3天制作止浆塞；同时在自由段底部设1m长的止浆袋，捆绑结实不漏浆。（6）锚索钻孔应采用风动干钻，孔径130mm，不能采用水钻，钻孔完毕后，应采用高压风清孔；填土范围内钻孔宜采用偏心钻跟管钻进。（7）锚孔成孔并清孔完毕后，应立即放置锚索并注浆。注浆工艺要求：①采用1.5~2.0MPa压力对止浆袋注浆，并通过止浆袋内注浆管对锚固段进行压力注浆，待排气管反浆至孔口溢浆10～15秒后止停止锚固段注浆；②对波纹管内自由段进行常压注浆，直至孔口溢浆10～15秒后止停止自由段注浆；③锚孔内注浆且安装锚索后，不得随意敲击，锚索注浆完成后进行地梁和横梁混凝土施工。本工点为石灰岩地层，结构面发育，注浆量较大，注浆水泥用量暂按210kg/m计，应保证锚固段锚孔内和自由段波纹管内灌满水泥浆。（8）锚索在张拉锁定前要进行预张拉，预张拉荷载按每根锚索48kN计。锚索张拉加载应按国家规范严格分级进行，但最后一级张拉荷载（锁定前千斤顶油压表所示的数值）应按锁定后锚索拉力（锁定值为设计荷载）的1.1倍确定。张拉（设计荷载的1.1倍）在框架梁施工完成28天后进行。
6、挂网喷射混凝土施工。挂网喷射混凝土前，先对坡面进行清理，清理干净灌木及覆盖层，再搭设脚手架进行挂网喷射混凝土作业。
7、安全辅助措施。施工期间，施工单位应按照规范要求做好边坡变形监测，发现异常时应及时通知有关单位，同时，在钻孔施工中做好地质编录，为设计单位进行动态设计提供依据。由于施工作业时，不断有火车经过，应做好安全防护措施，确保施工安全。
5 结束语
（1）宜万铁路仰坡主要隐患类型为危岩落石、边坡溜塌等病害。降雨入渗是边仰坡至灾的主要原因，因此保证坡体完好的截排水设施是铁路边仰坡防范的最基本措施之一。
（2）铁路仰坡应加强日常巡查及隐患排查，及时发现各类隐患并做好建档统计，对不同安全等级的仰坡根据其危害程度进行不同层次的检查或监测工作，同时应确保仰坡防护体系和排水设施良好。
（3）有效地工程整治措施能确保病害及时消除，保证仰坡稳定性，确保铁路运输安全。
参考文献：
[1]郭佳奇，王光勇，任连伟.宜万铁路岩溶地质特征及其发育模式[J].中国地质灾害与防治学报，2013.06.
[2]邓超.宜万铁路边坡危岩落石监测光纤光栅传感技术研究与应用[J].铁路通信信号工程技术，2012.04.