某高填方段滑坡处治措施

钱文斐

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 工程概况

某城市快速路工程位于西南某省，为当地基础设施建设重点项目。此工程中存在一处高填方路段，填方高度约10～47 m，填方处地形地貌情况为：冲沟剥蚀地貌，地形坡向为310°，坡度为20°～40°。该填方区第四系（Q4）覆盖层为含碎石的残坡积土和填土。下伏基岩为强风化～中风化白云岩。填方区下方约150 m处为生活小区,边坡安全等级为一级。

原设计中最高填方处采用三级放坡，坡率均为1∶1.5，坡脚处采用抗滑桩板墙进行收脚。回填施工时正值雨季，根据现场在桩板墙墙顶布置的位移观测点，一场暴雨过后，部分桩顶位移发生了较大变形，由现场监测数据反映出：桩顶最大变形速率达到1 cm/h，而且有变形速率增大的趋势。如不采取措施，桩将最终折断并将对下方生活小区形成巨大威胁。经各方决定停止一切施工，待找出原因并提出合理的处治措施后方可恢复施工。

2 原因分析

通过对原设计方案进行分析，抗滑桩的强度和刚度均满足要求。就抗滑桩设计理论而言，桩顶发生如此大的位移，可以推断桩迎土侧承受的下滑力大大超过设计要求。经过现场调查，现场地形较陡，坡度达到20°～40°，一方面由于施工工期紧张，施工方未按要求进行充分夯实，压实度未达到规范要求，另一方面施工期正值暴雨，雨水下渗，增加了填料的重度，同时降低了填料的综合内摩擦角。整体填料顺地势下滑，大大增加了抗滑桩板墙所承受的下滑力。经过计算复核，当滑动体底部摩擦系数从0.25～0.4之间变化时，采用传递系数法计算剩余下滑力，最不利滑面每延米推力变化趋势如表1所列。

表1 延米剩余下滑力与滑面摩擦系数关系表

由表1可以看出，延米下滑力随着摩擦系数的变化，其增加的幅度十分明显，而填土的摩擦系数与压实度直接相关，因此可以推断，压实度不满足要求及暴雨增大填料重度且降低滑面摩擦系数是直接导致抗滑桩发生大变形的原因。

3 临时处治措施

考虑到该工程下方居民小区的安全，如不及时采取应急措施，抗滑桩板墙一旦倾倒，其后大量填方将顺着地形一直冲向居民小区，造成严重不良影响。经研究,决定先采取临时抢险措施后进行永久治理方案的研究。临时抢险措施如下：

“减载反压”为基本指导思想。“减载”即减少桩板墙承受的下滑力，对桩后的填土进行部分清除；“反压”即提高桩板墙的抗力，用砂袋顺着桩高方向码砌，纵向宽度不小于5 m。同时在桩前至少20 m处，用砂袋堆码成拦土坝，拦土坝高出地面1.5～2 m，以防止可能的滑落顺着地势冲向居民小区。临时处治方案见图1所示。

现场经过采取临时抢险措施，通过监测数据反映：桩板墙的变形速率大大降低，桩顶位移变化速率由原来的1 cm/h大幅度减至1 mm/h,从而为制定永久处治措施及施工提供了宝贵的时间。

图1 临时处治方案简图

4 永久处治措施

根据现场抗滑桩板桩顶的位移监测数据显示，桩顶最大位移接近2 m，理论上推断混凝土最大裂缝已达到厘米数量级。这说明桩板墙结构受拉区钢筋已发生塑性变形，虽暂时可提供一定抗力作用，但相对于该工程设计使用年限为100 a，随着时间的推移，受力钢筋将逐渐被腐蚀，最终将完全退出受力体系，即最终抗滑桩板墙将完全失去支挡作用。因此永久治理方案中应不再考虑既有抗滑桩作用。基于以上因素考虑，共提出两种处治方案。

方案一：在不增加用地的前提下，就地在原抗滑支护体系处重新建立抗滑支护体系，即在既有抗滑桩后打设钢管桩，并向钢管桩内灌注混凝土形成钢管混凝土，并在钢管桩顶用钢板进行焊接以形成一个整体，并浇注混凝土冠梁。此方案存在以下优点：无需增加用地；但存在以下缺点：钢管桩需嵌入下覆中风化白云岩层较大深度，以提供足够的抵抗力。而勘察成果表明：下覆中风化白云岩单轴饱和抗压强度为36.45 MPa，岩石属较硬岩,钻头钻进十分困难，可实施性差。

方案二：在增加用地的前提下，在原抗滑支护体系外重新建立抗滑支护体系，即在既有抗滑桩前顺地势进行填方，并采用抗滑挡土墙进行支挡。此方案存在以下优点：可实施性强，且运营中如高填方段存在下滑等灾害性前兆便于利用空间进行处置，有利于控制高填方段运营中的长期稳定；但存在以下缺点：需新征用土地。

考虑到该高填方段处于沟谷中，且下方不远处为居民小区，如运营期间中出现大规模滑动等产生滑塌、泥石流等不良地质现象将对小区造成安全隐患。本着“以人为本、安全第一”的原则出发，经对比分析，最终决定采纳方案二为推荐方案。

对于推荐方案，需要确定抗滑挡墙承受的下滑力及挡土墙形式及尺寸。下滑力的确定较简单，可根据传递系数法确定。对于抗滑挡墙形式，通常为以下形式：挡墙墙面坡率通常为1∶0.3～0.5，甚至缓至1∶0.75～1。考虑到该工程中下滑力很大，理论上采用平缓的墙面坡率可大大增加挡墙自身稳定性。但由于所处地势及基岩面坡度较大，且挡墙墙趾前必须保留一定的襟边宽度以保证地基的稳定性，如墙面坡率平缓，需则挡墙基础埋深及墙身高度将大大增加。因此制定方案时考虑采用相对较陡的墙面坡率，为此，对不同坡率的进行了试算以经济、合理地确定面坡坡率，具体如表2所列。从表2可以看出，坡率在0.25后发生较大变化，且规范中所要求的安全系数不小于1.3，故设计中面坡坡率采用1∶0.25。

表2 面坡坡率与地基土水平向安全系数关系表

但由于下滑力较大，采用抗滑挡土墙圬工量很大。如抗滑挡墙前能提供一定抗力则可抵消部分下滑力，从而可大大减少抗滑挡墙的圬工量。在抗滑挡墙前方进行填方，并且进行夯实处理（见图2）。这样可为抗滑挡墙提供一定的被动土压力，并用护脚墙进行收口。

式中：Ep——墙前被动土压力；

φ——墙前填土内摩擦角。

图2 墙前被动土压力计算简图

通过计算分析可知，抗滑挡土墙设计各因素中以地基土水平向抗滑为控制性因素,抗滑挡墙水平向抗滑受力如图3所示。

抗滑挡墙所受力如下：

水平向总滑力=T

式中：G1、G2、G3——分别为抗滑挡墙、左侧土楔、右侧土楔每延米重量；

N——抗滑挡墙垂直于基底每延米反力；

F——抗滑挡墙平行于基底每延米摩擦力；

Ep——抗滑挡墙每延米被动土压力；

T——抗滑挡墙每延米下滑力；

μ——地基土摩擦系数；

α——抗滑挡墙地基与水平向夹角。

图3 抗滑挡墙受力图示

笔者曾考虑在墙基处设置凸榫可提供地基土水平抗滑能力，但这一方面需增大基底石方开挖量，另一方面可能在墙基于凸榫交界面处发生滑动错断而起不到抗滑作用。因此方案中考虑在抗滑挡墙基础处布置锚杆，以提高地基土水平抗滑能力，为地基土水平抗滑提供一定的安全储备（见图4）。

图4 永久处治方案简图

基于篇幅考虑，本文仅从结构安全的角度对临时方案及永久治理方案进行探讨，其中相应的截、排水措施等未在本文中进行介绍。

5 结语

随着中国城市化进程的加快，城市的基础设施正在迅速的完善，特别是在我国西南省市的市政工程建设中，建设项目除具有公路、铁路工程中所具有的地形、地貌、地质复杂性特点外，而且还具有靠近城市生活区，与居民生活安全休戚相关的特点。因此，笔者建议：

（1）在地形、地势变化大区域的高填方段，必须重视填料的压实度，同时需开挖台阶平台，因为这不仅关系到地基土自身的稳定性，而且可能对附近居民区形成巨大安全隐患。

（2）抗滑挡土墙的结构形式应根据实际情况合理确定。对于地形、地势较平坦地区，可采用较平缓的面坡坡率以利于抗滑挡墙的稳定；但对于地形、地势较陡地区，采用较陡的面坡坡率可大大减少基础埋深，从而大大减少挡墙墙身高度及基底开挖难度。

（3）高填方中必须加强监测，岩土体及支护的监测数据能及时反映其变形及稳定性发展情况，如能及时发现变形异常，则可在第一时间查找原因及制定处治方案，避免不良后果的产生。

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