沪昆线K429重力式挡土墙病害整治方法探讨

许建华 上海铁路局杭州工务段

沪昆线K429重力式挡土墙病害整治方法探讨

许建华 上海铁路局杭州工务段

沪昆线电气化铁路自2006年开通营运以来，部分路堑重力式挡土墙由于诸多原因造成失稳状态，危及行车安全。2012年沪昆线K429重力式挡土墙失稳位移病害发现后，通过对该病害原因的分析和整治方法的实施，找到了对重力式挡土墙的检测和计算方法，并且采取了一些有效整治方案，为当年全路重力式挡土墙的安全评估和整治提供了经验。

沪昆线；挡土墙；病害；探讨

沪昆线浙赣段电气化铁路改建工程对新建铁路路基采用混凝土重力式挡土墙加固方法较多，自2006年开通运营以来，发现诸多影响既有挡土墙安全性因素，主要由于工程施工单位施工过程中挡土墙几何尺寸不足、施工缺陷及列车运行振动影响等，其次由于浙江地区雨水较丰富及铁路两侧动土施工工程较多造成地形变化。因此，在铁路路堑高陡坡地段重力式挡土墙存在抗滑稳定性下降的风险因素，高挡土墙的失稳直接危及列车的行车安全。本文对较典型的沪昆线下行K429+200～+470重力式挡土墙变形位移进行病害原因分析及其整治方法探讨。

1 病害原因分析

2012年沪昆线下行K429+200～+470左侧重力式挡土墙发生多处变形位移，发现挡土墙平行位移后造成侧沟浆砌片石墙被剪切断层后向线路方向位移约15 cm～25 cm不等。情况发生后对现场进行调查和分析，其病害原因归纳如下：

图1 沪昆线K429+200～+470既有挡土墙失稳外移横断面图

（1）工程施工单位对重力式挡土墙的施工尺寸不满足设计要求，经过对该既有挡土墙钻孔取芯检测，距挡土墙（平均高度为5 m）底部2 m高度处得厚度平均为0.4 m(挡土墙设计厚度为0.7 m),该路堑挡土墙横断面见图1。

（2）该路堑高度13 m～15 m,其地条件质为红色粉质粘土，受自然环境影响，边坡土质不断风化，土的抗剪强度不断下降，加之铁路运营引起的动应力影响，坡体有可能产生新的破裂面或滑动面。从而加大了对挡土墙的荷载，造成挡土墙失稳变形外移。

（3）距下行线约50 m处正在新建一条平行于既有铁路的杭长高速铁路，其路基面需在该路堑坡顶开挖深约3 m～5 m。因此，造成堑坡顶雨季积水，雨水渗入堑坡土体进入挡土墙背部，增加了水土压力。由于挡土墙部分泄水孔排水不畅，进一步加速挡土墙滑动位移。

2 挡土墙抗滑稳定性分析

挡土墙抗滑稳定性是指挡土墙自重、土压力的竖向分力和其他外力作用下所提供的基底摩阻力抵抗滑移的能力，即作用于挡土墙的最大可能的抗滑力与实际滑动力之比，用抗滑稳定系数Kc表示，即：

将（2）式、（3）式、（4）式代入（1）式，可得：

式中：Ea为墙主动土压力；Ex为墙后主动土压力的水平分力；Ey为墙后主动土压力的竖直分力；EP为墙前被动土压

力的水平分力；γ，φ分别为填土的重度和内摩擦角（粘性土取γ=17 kN/m3、φ=35°～40°），α为墙背与竖直线之间的夹角（α= 14°），逆时针方向为正；δ为墙背与填土之间的内摩擦角，(δ= 53°);i为墙后土坡与水平线之间的夹角（i=33°）；θ为破裂角（θ=29°）；W为墙体自重；f为基底与地基之间的摩擦系数，黏性土取0.25～0.4。

将以上数据代入(5)式得：

由计算得出该挡土墙抗滑稳定系数Kc=1.03≤1.3(最小设计抗滑稳定系数)，已经到了滑移的临界值。从（5）式可以看出挡土墙位移的主要原因是挡土墙自重不足引起位移。

3 整治措施

通过对挡土墙的病害原因分析和挡土墙抗滑稳定性系数计算可知，既有挡土墙施工尺寸的缺陷、墙背后土压力增加及排水不良是造成该重力式挡土墙失稳位移的主要原因。因此，采取以下整治加固措施。

3.1 既有挡土墙加厚补强措施

考虑到既有挡土墙尺寸缺陷造成墙自重不够原因，采用C25混凝土现浇面板与既有挡土墙使用长0.5 m(直径为22 mm)的螺纹钢进行钻φ50 mm孔灌注M35水泥砂浆锚固连接，螺纹钢纵横间距皆为0.5 m。挡土墙加厚后墙基础至水沟间土石全部挖除后采用M7.5号浆砌片石加固，具体加固后挡土墙详见图2。

图2 采用混凝土现浇板补强后挡土墙横断面图

将既有挡土墙补强后的上图尺寸代入（5）式得：

由计算得出补强后挡土墙抗滑稳定系数Kc=1.55≥1.3（最小设计抗滑稳定系数）,满足设计要求。

3.2 既有堑坡刷坡减载措施

由于受自然条件的影响，造成既有堑坡岩土的结构和构造以及密实度、潮湿程度、破碎或风化程度等不利因素，增加了挡土墙背后的土压力。对堑坡进行刷破减载可有效挡土墙后背土压力。

该堑坡高度自挡土墙顶面起为10 m～13 m，坡面坡率为1：1.5，其地质条件为较松散塑性黏土，对水渗透性较强，容易产生滑动面造成较大土压力或堑坡流坍，给既有堑坡刷坡减载降低高度，对减少挡土墙背部土压力有较好的效果。因此，乘坡顶外的高铁路基开挖之机，对堑坡进行了刷坡，降低3 m～5 m不等。

3.3 减少水害对挡土墙影响措施

防止坡顶积水及雨水渗入堑坡土体是提高挡土墙稳定性重要因素。因此，在对堑坡刷坡减载之后再对坡顶面采用C15混凝土进行防水层封闭，和在坡顶增设截水天沟，防止雨水直接冲刷边坡。同时，对既有挡土墙泄水孔进行疏通以及通过钻孔增加泄水孔数量，使挡墙后水保持排水畅通。

4 结束语

为了降低沪昆线重力式挡土墙抗滑稳定性下降带来的风险，有必要对既有挡土墙进行全面调查，尤其对高挡墙要仔细检查内部尺寸和构造，可采用地质雷达法或钻孔取芯法获得墙结构物厚度和墙体圬工质量情况，结合现场调查，测算挡土墙的抗滑稳定系数，并进行安全风险评估。对存在安全隐患的挡土墙根据产生病害的具体原因采取不同的整治方法，达到根治的目的。

责任编辑：宋飞 胡雄伟

来稿时间：2015-02-05