一、引言
支护结构上的主动土压力计算有水土分算和水土合算两种方法，计算结果差别较大，充分认识边坡土体的渗透性、水土相互作用机理是正确选择计算方法的根本，采用错误的计算方法，是导致许多支护事故的主因，本文就贵阳市某道路高填方边坡支护失效原因分析来论证正确选择主动土压力计算方法的重要性。
二、工程概况
贵阳市某道路路段由于地形条件原因需进行道路回填，填方区长约180米，填方高度约10~47米；填方区下游为居民小区，填方边坡安全等级为一级。设计拟采用抗滑桩板墙的支护型式。
高填方段卫星图
三、工程地质条件
1、地形地貌
场地原地貌为溶蚀冲沟地貌，地形坡向为310°，坡度为20~40°，整个填方区为南陡北缓，经道路施工挖填后形成阶梯状边坡。
2、地质构造
场区位于贵阳中曹向斜北东翼，地质构造较复杂。下伏基岩为石碳系碳酸盐岩系；场区地层产状为：170°~190°，倾角10°~20°，受向斜构造及断层影响，岩体微裂隙发育，泥质、方解石脉、晶体充填，局部岩体较破碎。
3、地层岩性
该路段第四系覆盖层为含碎石的残坡积土和填土，下伏基岩为石碳系摆佐组（C1b）白云岩，浅灰色、灰白、肉红色中~厚层、团块状，岩石属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。
4、地下水
场区岩石节理裂隙、岩溶较发育，地表水体沿岩石节理、裂隙入渗；其补给来源完全受大气降水控制。区内地势相对较高，该段原始自然边坡为大冲沟；地下水主要为第四系松散土孔隙水及赋存于岩溶管道、基岩裂隙中的岩溶裂隙水，由于大气降水是直接补给，故地下水受季节影响大。
经现场走访调查，该区域原地貌发育三个出水潜点，部分区内地下水经裂隙、岩溶管道径流并由该潜水井排出，回填施工后出水井已被覆盖，地下水由回填土渗透并汇聚于坡底，对回填边坡将造成安全隐患。
四、治理方案比选
1 放坡方案
根据现场地形条件，边坡采用台阶式放坡。
自下而上选择：护脚墙（高6.0m）四级边坡坡率1：1.5（高10.0m）碎落台（宽1.5m）三级边坡坡率1：1.5（高10.0m）碎落台（宽1.5m）二级边坡坡率1：1.5 （高10.0m） 碎落台（宽1.5m）一级边坡坡率1：1.5 （高10.0m）。因放坡占用耕地，且征地难度大，不符合处治原则，否决了本方案。
2 挡土墙方案
根据现场地形及征地情况，拟采用高挡土墙支挡方案。
因原地表覆土较厚，挡土墙基础承载力很难达到设计要求，并且填筑高度较大，导致侧向土压力过大，一般块石挡土墙很难维持边坡的稳定，而钢筋混凝土挡土墙成本大，故本方案没有被采纳。
3 桩板墙方案
桩顶以上填土高度为13.3m～30m，每10m分一台阶放坡，坡率1：1.5，台阶宽度1.5m。同时根据坡脚处纵断面、用地情况确定桩板墙处治路段共计约140m。根据地基地质情况及桩端埋置的一般原则确定桩长，一般介于9m～31m之间。
经过稳性计算，决定采用桩板墙进行路堤支挡。桩板墙由桩、挡土板组成。
本工点共设置33根长9～31m的桩板墙，桩身截面3.0m（主滑方向）×2.5m，间距5m，桩埋置基岩内的嵌固端深度一般为桩长的2/5。桩间支档采用预制钢筋混凝土挡板，桩板墙的起点、终点与边坡重力式挡土墙顺接。
桩和板均采用C30混凝土。挡土板为预制矩形板，规格为0.3m×0.5m×3.1m。挡土板需预留泄水孔，孔内设置直径50cm透水管，透水管应外包1～2层渗水土工布，泄水孔竖向间距为2m。桩板墙以上采用1：1.5分台阶放坡。
桩板墙验算：
选择桩板墙典型、最不利横断面（填土高度最大）情况进行推力计算：桩长31.3米，嵌固深度13米桩板墙结构计算。库伦主动土压力计算结果：Ea=1969 (kN) ，作用点高度 Zy=5.921(m)。据以此受力进行结构配筋。
本着“一次根治、不留后患”的处治原则，兼顾减少征地、节约投资、缩短工期、消化废方等因素，高路堤支护最终采用桩板墙支档方案。
五、事故及原因分析
1、事故现场
因连续多天暴雨，桩板墙支护体系中间一排22根桩全部被剪断，已经通车的道路半幅下陷，垮塌的填土块石边坡沿着冲沟坡势向下倾泻，严重威胁着下游居民的小区人生财产安全。
2、原因分析
因该高填方区填土主要为就地取材的路堑边坡开山放炮的块石碎石，夹了少量的粘土，块石、碎石填土孔隙大，透水性强，根据《土力学》（第二版.清华大学 李广信）及《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013之6.2.6，计算土压力时应按水土分算方法，而本桩板墙的支护设计时土压力计算采用的是水土合算方法。
（1）水土合算，就是不单独考虑水压力的作用，认为土空隙中的水都是结合水，没有自由水，因此不形成水压力。土颗粒与其空隙中的结合水是一整体，直接用土的饱和重度计算土体的侧压力即可。
（2）水土分算，就是分别计算水、土压力，以两者之和为总侧压力。计算土压力时用土的浮重度，计算水压力时按全水头的水压力考虑。这一方法适用于土空隙中存在自由水的情况或土的渗透性较好的情况，如：碎石土及砂土。 很显然，土体中的水压力与其空隙中的自由水及其渗透性是密切相关的。
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）6.2.6 边坡坡体中有地下水但未形成渗流时，作用于支护结构上的侧压力可按下列规定计算：
1、按水土分算原则计算时，作用在支护结构上的侧压力等于土压力和静止水压力之和，地下水位以下的土压力采用浮重度（
）和有效应力抗剪强度指标（
）计算；
2、按水土合算原则计算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度（
）和总应力抗剪强度指标（
）计算。
仍以桩板墙验算选择的最不利断面（填土最高）k7+420在最不利工况（连续暴雨、坡体排水不畅）按水土合算与水土分算分别计算的土压力进行比较：
①水土合算（设计本桩板墙时土压力计算采用的方法）
②水土分算（根据场地填土性质设计本桩板墙时土压力计算应该采用的方法）
②-① 2660-1969=691 kN/m 即每延米的桩板墙少算了860kn静水产生的土压力，总的主动土压力少算了35%。这是导致桩板墙支护体系中桩被剪断的直接原因，支护失效、边坡垮塌。
六、抢险对策
保证冲沟下游居民小区的人生财产安全并尽快恢复道路正常通车为首要考虑原则，经济指标为次要考虑原则。
1、现浇钢筋混凝土重力式挡墙
由于抢险时间紧迫，现浇钢筋混凝土重力式挡墙，虽成本大，但施工快捷简便，效果明显，适合抢险，在被剪断的中间排桩后面采用现浇钢筋混凝土重力式挡墙，并用水土分算的土压力验算钢筋混凝土重力式挡墙及配筋，采用上下两级、跳挖很快止住边坡的继续变形。
2、排水措施
常言“十坡九水“，就是十次边坡事故有九次是排水不畅导致的。水增加了下滑力，减小了抗滑力，连续的暴雨及坡体排水不畅，水是这次事故的诱因。边坡垮塌后，采用水土分算计算土压力，因此支护方案中采取排水措施是非常必要的，提高了支护体系的安全系数。
①坡体排水
桩板墙后应采用透水性好的材料回填，挡土板上预留泄水孔，孔内设置φ5～10cm透水管，间距为2m，透水管进水端设置反滤层，并采用透水土工布包裹。
②地面排水
在路堤坡脚外侧设置排水沟，排除路基边坡流水，将地表水引至附近的边沟，减少水流对坡脚的冲刷。
③地下排水
修建盲沟或暗管将地下水（主要是勘察阶段发现的三个出水潜点）引导至填方坡脚外侧排水沟，暗沟或暗管沟底纵坡与地表相同，且一般不小于1％。横向排水沟出口均与纵向排水沟相连，以便将路基渗水汇集后再引至路基以外。
3、路堤加筋
对于本边坡填土高度较大的斜坡路堤路段，除开挖反倾台阶外，还应根据实地情况铺设多层土工格栅，土工格栅之间土层厚0.6m，以增大路堤填土的整体稳定性。
七、治理后现状
事故发生抢险治理后通车至今已三年，路面沉降及边坡观测稳定，表明抢险处置方案是成功的。
八：结语
通过对贵阳市某道路高填方边坡支护失效原因分析，表明错误的主动土压力计算方法是导致边坡支护结构失效的直接原因，因此，计算主动土压力应充分分析边坡体填土透水的实际情况选择正确的计算方法，用水土分算还是水土合算，从而设计合理的支护方案，确保支护后边坡体的稳定性。
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