霍建平

(中煤科工集团武汉设计研究院，湖北 武汉 430064)

0 引言

我国幅员辽阔，地貌单元呈多样性，地质条件复杂多变。在广大的山岭重丘地区修建道路，最常见的病害就是滑坡塌方，严重影响道路的畅通。抗滑挡土墙作为治理滑坡的一种工程措施被广泛使用。

1 抗滑挡墙的结构设计要点

1)由于挡墙以抗滑为主，通常宜采用体积较大的重力式类型;又因设计推力一般较大且作用点较高，故其断面形式多具有胸坡缓，外形胖的特征。

2)挡墙的高度应能控制墙后滑体不至沿可能的薄弱面自墙顶滑出，可用试算法检算:先按该部位的滑体厚度假定一个墙高，由墙顶向滑带作几个虚拟的可能滑面轮廓线，分别求出沿这些滑面的剩余下滑力，从而可决定最危险滑面的位置。若沿该滑面的剩余下滑力为正值时，说明墙顶不够高;若为过大的负值时，说明墙顶高可以降低。设计时应调整墙高重新试算，直至剩余下滑力为不大的负值时，即可认为是经济合理的墙高。

3)挡墙的基础应埋入完整岩层内不小于0.5 m，或稳定坚实土层内不小于2 m，若基础以下土质较软弱，设置挡墙后滑体受阻滑面可能改变而自基础以下滑出时，则还应求算合理的基础埋置深度。当基础的埋深较大(密实土层3 m及以上，中密土层4 m及以上)，且墙前有形成被动土压力的条件时，在设计中可考虑被动土压力的抗滑作用。

4)挡墙本体应有足够的强度和稳定性，其要求与一般重力式挡土墙相同。当可以利用墙前被动土压力时，采用墙体在极限平衡状态下的被动土压力检算倾覆稳定和基底应力。采用最大被动土压力检算滑动稳定。

5)当滑体有两层或几层可能的滑面时，挡墙应按沿最下一层滑面的推力设计，并逐层向上检算沿其他各层滑面的滑体稳定性，若各层推力可能同时作用时，则应作出每层滑坡分别作用下的弯矩图和剪力图，要求墙身各截面都能满足其中的较大值。

6)墙后必须设置反滤层，一般顺墙设置纵向渗沟以排除墙后的滑体和滑带中的水，防止墙后积水泡软地基面影响挡墙的稳定性。

7)如滑坡位于高地震区，抗滑挡墙还应按照GB 50111-2006铁路工程抗震设计规范进行设计。

2 抗滑挡墙的布置

1)一般宜设置在滑坡下部或前缘抗滑段。

2)当滑坡中下部有稳定岩层锁口时，宜将挡墙设置于锁口处，以节省工程费用;其前缘部分则视剩余滑体体积大小及排水后的稳定情况适当处理。

3)当滑动面出口在路基面附近，滑坡前缘距线路有一定距离时，宜将挡墙靠近线路设置，墙后余地填筑土或石加载，以增强抗滑力，从而可减小挡墙承担的下滑力。

4)当滑面出口在路堑边坡上时，可视滑床地质情况选定挡墙位置:若滑床为较完整坚实的岩层，则可用为地基而将挡墙置于滑面出口附近，其下外露的边坡加设适当的支护;若滑床为不宜用作地基的破碎岩层，而滑面出口高出坡脚不多时，则应将挡墙设置于坡脚下并埋入稳定地层内。

5)当滑面位于路堑的路基面以下一定深度处，滑体连同路基一起滑动时，应先采取稳定整个滑坡的措施，然后检查滑体有无从路堑坡脚附近滑出的可能来决定是否需要在该处设置挡墙。

6)对于多级滑坡，可根据具体情况设置分级的挡墙支撑。

7)根据地质条件及滑坡推力的变化情况，可沿挡墙走向分段(一般不宜小于10 m～15 m)设计为大小不同的挡墙断面。

3 抗滑挡墙设计推力的决定及计算的基本原则

3.1 设计推力的决定

1)滑坡推力一般不会因挡墙的断面外形的变化和墙的微小位移而有所改变。其方向可假定与紧接墙背的一段较长的滑面平行;其分布图形对于滑体刚度较大的中、厚层滑坡为自滑面至墙顶的近似矩形，合力的作用点位于1/2墙高处。

2)计算所得的滑坡推力应与挡土墙的主动土压力进行比较，取其较大值作为设计推力。但当滑坡推力的合力作用点位置较主动土压力为高时，即使主动土压力较滑坡推力为大，挡墙的倾覆稳定计算，仍应同时用滑坡推力进行验算。

3.2 滑坡推力计算的基本原则

1)滑面为单一平面，这种滑动形式的稳定性计算方法较为简单，见图1，其滑坡推力采用类似式(1)进行计算。

其中，W为滑体ΔABC的自重;K为设计所需的安全系数;φ为滑面岩土的综合内摩擦角;β为滑面的倾角。

图1 滑面为单一平面的滑坡

2)滑面为圆弧面，或近似为圆弧面，见图2，图3，在这种类型的滑动中，考虑到其整体的力矩平衡起作用和计算的简便性，其滑坡推力可采用简化Bishop法的稳定性分析。

图2 具反倾部分的圆弧形滑坡

图3 无反倾部分的圆弧形滑坡

3)滑面为连续的曲面或滑面由不规则(较陡)折线段组成时，如图4所示，可采用Janbu法的稳定性分析。

图4 滑面呈折线形滑坡

4)对于滑面由一些倾角较缓，相互间变化不大的折线段组成，滑坡推力的计算则可采用计算方便的传递系数法。

5)滑面倾角较陡且滑动时滑体有明显的分块，各分块之间发生错动，与相应的稳定性分析方法相适应，可采用分块极限平衡法计算其滑坡推力。

4 应用实例

4.1 工点概况

登封铁路滑坡坍塌工点位于铁路里程K75+482～K75+532之间右侧长50 m范围内。线路以路堑形式通过该滑坡体，该段堑坡最大高度为12 m，其中堑坡下部设置了5 m高路堑挡墙，上部1∶1 削坡。

2009年夏，登封境内遭遇特大暴雨，暴雨过后，路堑挡墙倒塌，堑顶天沟断裂。右侧山体出现坍塌和整体滑移迹象，将铁路轨道掩埋。经现场观测，边坡后壁发生下坍，后壁直立、光滑，堑底凸起，并有裂纹产生，坍塌最大宽度为路基右侧15 m左右。挖探坑后证实，滑面存在，其形状为直线形，表明这是一起典型的滑坡病害。

4.2 工程地质条件

工点所处位置地层为:

0 m～2 m为黄褐色粉质粘土，稍湿，硬塑;2 m～6 m为红褐色粘土夹卵石层，稍湿，硬塑，其中粘土具弱膨胀性;下部为黄褐色强风化泥岩。

4.3 滑坡成因

铁路天沟没有达到设计效果，存在破损及堵塞。在急剧降水情况下，大量的雨水汇集至原挡墙中央，沿挡墙与挡墙后原回填土处冲至铁路路基。挡墙后回填土及粘土夹卵石层土体主动土压力急剧增大，造成挡土墙坍塌，形成滑坡。

4.4 处治方案

由于滑坡为小型滑坡，非常适合采用抗滑挡墙进行治理。经技术论证比选，治理方案采用重力式抗滑挡墙。

1)抗滑挡土墙设计。

对K75+482～K75+532段挡土墙按抗滑挡墙进行重新设计，墙身采用M7.5浆砌片石砌筑，墙背设置50 cm厚砂夹卵石反滤层，墙体高度及墙身厚度根据计算所得出的下滑推力进行验算。抗滑挡墙基础埋设在滑动面以下1.5 m。

2)天沟及排水设计。

根据现场实际情况，K75+457～K75+742右侧天沟基本坍塌或者堵塞，设计要求对沿线天沟重新进行施工，并保证天沟质量。

另外，由于坍塌段(K75+482～K75+532)地面较两端低，天沟水无法通过两侧正常排出，因此必须将该段天沟水引至铁路路基侧沟排放。设计在50 m范围内设置两个沉淀池收集雨水，并通过PVC-U室外排水管排至侧沟。

3)边坡防护及处理。

挡土墙以上的土体应进行削坡处理，并根据削坡情况进行铺砌。坡顶土体翻挖1 m再夯实，裂缝用粘土填补并夯实，防止雨水下渗。

4)公路截水沟。

为防止特大暴雨袭击时，山顶雨水汇入本次设计挡土墙地段，在挡土墙顶部上游的公路边设置梯形截水沟，收集山顶的水。

4.5 施工要点

1)挡土墙施工时应注意与原挡墙的衔接，新老挡墙之间应设置沉降缝。基坑开挖采用跳槽开挖。

2)排水管埋设应与挡土墙一起施工，避免重复开挖，施工过程应注意弯头的连接，保证排水顺畅。

3)坍塌土体进行翻挖后必须分层压实，防止雨水往下渗透。

4.6 治理效果

该滑坡治理完工两年多，经历了雨季的考验，目前滑坡体稳定，治理效果良好，这充分说明采用抗滑挡墙与截、排水相结合的治理方案是正确合理的，切合工程实际。

5 结语

抗滑挡土墙结构简单，施工方便，是中、小型滑坡治理常用的支挡结构，且行之有效。

[1] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程设计技术手册(路基)[M].北京:中国铁道出版社，1995.

[2] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M].第2版.北京:人民交通出版社，2011.

[3] 王恭先，王应先，马慧民.滑坡防治100例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[4] 霍建平，张卫东，苏 华.平告铁路专用线路堑滑坡分析与整治[J].安全与环境工程，2003，10(S1):42-44.