魏永幸

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

1 概述

支擋結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于山區(qū)鐵路(公路)工程，其安全受環(huán)境、地質(zhì)、水文、技術(shù)、材料等多因素，以及勘察、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等多環(huán)節(jié)影響。然而，支擋結(jié)構(gòu)安全事故(問題)時有發(fā)生，支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險也一直存在識別難、評估難、防控難的突出問題。如何量化識別評估支擋結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險，并從工程建設(shè)源頭(即工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié))做好支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險防控，保障支擋結(jié)構(gòu)安全、提升支擋結(jié)構(gòu)安全韌性，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，是山區(qū)鐵路(公路)建設(shè)一直面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和亟待解決的技術(shù)難題。

中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司聯(lián)合西南交通大學(xué)，歷時十余年，圍繞支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別評估、支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、支擋結(jié)構(gòu)安全性能提升開展了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[1-7]，構(gòu)建了以“風(fēng)險識別-量化評估-綜合防控”為核心的支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控技術(shù)體系，建立了基于風(fēng)險識別、參數(shù)自洽的支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，形成了山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升成套技術(shù)[8-14]，支撐了西南山區(qū)滬昆、貴廣、成貴等7 000多公里鐵路建設(shè)。本文簡要介紹了山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的工作思路、相關(guān)研究工作和取得的主要創(chuàng)新成果。

2 支擋結(jié)構(gòu)安全的總體要求、實(shí)現(xiàn)路徑與技術(shù)路線

2.1 支擋結(jié)構(gòu)安全的總體要求

作為鐵路(公路)工程重要組成部分，支擋結(jié)構(gòu)最根本目的、也是最基本的要求是保障鐵路(公路)的運(yùn)輸暢通。針對具體的工程而言，其最基本的安全要求有兩點(diǎn)：一是必須保持結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定。支擋結(jié)構(gòu)一旦失穩(wěn)，會造成邊坡垮塌、路基沉陷，嚴(yán)重時中斷鐵路(公路)運(yùn)營，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良影響。二是結(jié)構(gòu)變形應(yīng)控制在許可范圍，應(yīng)不影響鐵路(公路)的正常使用。支擋結(jié)構(gòu)如出現(xiàn)過大的變形，會影響鐵路(公路)的正常使用，引起限速，嚴(yán)重時需停止運(yùn)營進(jìn)行維修。

對于山區(qū)鐵路，由于地形、地質(zhì)及環(huán)境極為復(fù)雜，支擋結(jié)構(gòu)設(shè)置及使用環(huán)境復(fù)雜多樣，這也導(dǎo)致影響支擋結(jié)構(gòu)安全的風(fēng)險因素眾多。目前，限于認(rèn)知水平，支擋結(jié)構(gòu)在全生命周期內(nèi)的安全風(fēng)險尚難以完全消除，因而相關(guān)研究常聚焦于增強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)風(fēng)險承受能力，以期將風(fēng)險發(fā)生時支擋結(jié)構(gòu)安全受到的影響降到最小。支擋結(jié)構(gòu)抵御和承受安全風(fēng)險的能力，可稱為支擋結(jié)構(gòu)的安全韌性[15]。

綜上，山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全的內(nèi)涵，除保持長期穩(wěn)定和控制結(jié)構(gòu)變形外，還應(yīng)包括提升結(jié)構(gòu)抵御和承受安全風(fēng)險的能力，使支擋結(jié)構(gòu)具有足夠的安全韌性。換言之，作為鐵路(公路)工程重要組成部分，支擋結(jié)構(gòu)安全的總體要求應(yīng)包括3個方面：確保穩(wěn)定、控制變形和提升韌性。

2.2 支擋結(jié)構(gòu)安全的實(shí)現(xiàn)路徑與技術(shù)路線

(1)實(shí)現(xiàn)路徑：圍繞支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的關(guān)鍵難題和技術(shù)痛點(diǎn)，以突破理論方法、解決關(guān)鍵技術(shù)和形成成套技術(shù)為目標(biāo)，結(jié)合工程建設(shè)，持續(xù)開展相關(guān)課題研究與工程實(shí)踐，不斷總結(jié)提升，從而形成支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升技術(shù)體系。

(2)技術(shù)關(guān)鍵：突破支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險量化識別的技術(shù)難題，構(gòu)建一套科學(xué)、實(shí)用、好用的支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控技術(shù)體系，為支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險全面系統(tǒng)防控奠定理論基礎(chǔ)；將風(fēng)險管理與支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)相融合，建立基于風(fēng)險識別、參數(shù)自洽的支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)的針對性、有效性、可靠性，從工程建設(shè)源頭保障支擋結(jié)構(gòu)安全、提升支擋結(jié)構(gòu)安全韌性；針對支擋結(jié)構(gòu)安全的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，研發(fā)山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝，形成了山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升成套技術(shù)。

(3)技術(shù)路線：實(shí)現(xiàn)山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 山區(qū)支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的技術(shù)路線圖

3 支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別

3.1 支擋結(jié)構(gòu)面臨的風(fēng)險及其識別

常見的山區(qū)鐵路支擋可歸為5類：剛性支擋、半剛性支擋、加筋支擋、錨拉支擋和錨固樁復(fù)合支擋，各類支擋結(jié)構(gòu)的特征和技術(shù)要點(diǎn)如表1所示。

表1 常見5類山區(qū)鐵路支擋特征與技術(shù)要點(diǎn)表

支擋結(jié)構(gòu)具有以下共同特點(diǎn)：(1)采用人工方法構(gòu)筑于露天環(huán)境。支擋結(jié)構(gòu)設(shè)置環(huán)境復(fù)雜多樣，常面臨暴雨、洪水以及滑坡、巖堆、順層、高烈度地震等特殊、超常荷載作用；同時，支擋結(jié)構(gòu)建造環(huán)節(jié)多，且一般采用人工結(jié)合機(jī)械的方法構(gòu)筑，施工質(zhì)量的控制十分重要。(2)屬于巖土工程。巖土體的非均勻性、非線性、高時空變異性等特點(diǎn)都導(dǎo)致保證支擋結(jié)構(gòu)安全性和可靠性有較大難度。(3)使用年限100年。支擋結(jié)構(gòu)面臨的風(fēng)險因素眾多，如何保證支擋結(jié)構(gòu)的超長生命周期的安全穩(wěn)定是重大挑戰(zhàn)之一。(4)承受列車動荷載。布設(shè)于路肩的鐵路支擋結(jié)構(gòu)還需承受列車動荷載的作用。

以上山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了其安全控制極為復(fù)雜，考慮到山區(qū)復(fù)雜地形地質(zhì)和自然環(huán)境、荷載條件變化等的影響，支擋結(jié)構(gòu)安全還將面臨一系列新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如列車動荷載對支擋結(jié)構(gòu)安全的影響、高速鐵路“高平順、高穩(wěn)定、高可靠”對支擋結(jié)構(gòu)長期變形控制提出的新要求以及既有支擋結(jié)構(gòu)是否滿足運(yùn)營要求等。

支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險可從環(huán)境、技術(shù)、材料3個層次進(jìn)行識別。從影響支擋結(jié)構(gòu)安全的因素分析可能導(dǎo)致的風(fēng)險事件稱為正向分析，而從已知的支擋結(jié)構(gòu)可能的風(fēng)險事件入手分析導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生的因素稱為反向分析。支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險因素可歸納為3類14種，如表2所示。

表2 影響支擋結(jié)構(gòu)安全的風(fēng)險因素表

3.2 支擋結(jié)構(gòu)風(fēng)險量化識別

支擋結(jié)構(gòu)風(fēng)險識別的方法可分為定性分析和量化分析?；谙嚓P(guān)研究，歸納總結(jié)了支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險“四層次、多手段”量化識別方法。量化識別可分為以下4個層次：

(1)采用“層析分析+專家打分法”確定主控風(fēng)險或主控風(fēng)險因素。對識別出的風(fēng)險事件或某一風(fēng)險事件的風(fēng)險因素，采用“層析分析+專家打分法”，從風(fēng)險發(fā)生的可能性大小、風(fēng)險發(fā)生造成的損失大小等維度，對風(fēng)險(事件或因素)進(jìn)行量化打分，并給出風(fēng)險或風(fēng)險因素的排序，從而確定主控風(fēng)險或主控風(fēng)險因素。

(2)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢算及參數(shù)敏感性分析。依據(jù)技術(shù)規(guī)范推薦的模型、公式等進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢算，并進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，從而優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。

(3)支擋結(jié)構(gòu)仿真分析。對于復(fù)雜環(huán)境或復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的支擋結(jié)構(gòu)，除進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算及參數(shù)敏感性分析外，還應(yīng)進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)仿真分析，從環(huán)境變化對支擋結(jié)構(gòu)安全的影響、結(jié)構(gòu)對環(huán)境的適應(yīng)性等方面進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)支擋結(jié)構(gòu)安全薄弱環(huán)節(jié)、關(guān)鍵部位、關(guān)鍵構(gòu)件等，以便做出相應(yīng)的改進(jìn)。

(4)支擋結(jié)構(gòu)試驗(yàn)測試。包括模型試驗(yàn)、部件試驗(yàn)以及現(xiàn)場測試等，旨在通過試驗(yàn)測試對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和評估。

3.3 既有支擋安全評估

針對上個世紀(jì)90年代以前修建的鐵路支擋標(biāo)準(zhǔn)低、因自然營力作用而出現(xiàn)不同程度劣化和病害的問題，開展了鐵路既有線支擋護(hù)坡病害整治對策研究，提出了既有支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險評估方法，即在現(xiàn)場勘察、測試，以及理論計(jì)算分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行既有支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險評估，將既有支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險等級分為“穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、欠穩(wěn)定、不穩(wěn)定”四級。不同等級風(fēng)險下既有支擋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)取值如表3所示。

表3 既有支擋安全風(fēng)險等級劃分及穩(wěn)定系數(shù)取值表

3.4 支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控技術(shù)體系

山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控，從山區(qū)地形地質(zhì)環(huán)境、現(xiàn)代鐵路高標(biāo)準(zhǔn)要求出發(fā)，從環(huán)境、技術(shù)、材料3個維度，圍繞確保穩(wěn)定、控制變形、提升韌性3個目標(biāo)，綜合應(yīng)用風(fēng)險定性、量化識別等方法對風(fēng)險進(jìn)行識別評估，由此形成支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險庫、對策表以及安全保障與韌性提升技術(shù)，如圖2所示。

圖2 山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控技術(shù)體系圖

4 支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)

4.1 基于風(fēng)險控制的設(shè)計(jì)分項(xiàng)系數(shù)

合理確定支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分項(xiàng)系數(shù)可使支擋結(jié)構(gòu)各類作用和效應(yīng)處于同一可靠度，避免出現(xiàn)系統(tǒng)短板、不安全或不經(jīng)濟(jì)等問題。因此，調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)分項(xiàng)系數(shù)可提高防范主控風(fēng)險因素技術(shù)措施的可靠性。為此，將風(fēng)險等級系數(shù)引入支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，一、二、三級風(fēng)險等級系數(shù)分別取1.1、1.05和1.0。

4.2 基于可靠性指標(biāo)匹配(自洽)的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化

支擋結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)研究與工程實(shí)踐的結(jié)果表明：支擋結(jié)構(gòu)各設(shè)計(jì)參數(shù)間的相關(guān)性對支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的可靠度有較為顯著的影響。

支擋結(jié)構(gòu)極限設(shè)計(jì)涉及的荷載、作用、抗力等設(shè)計(jì)參數(shù)，有的具有物理的相關(guān)性，有的具有結(jié)果的相關(guān)性。此外，支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)還須滿足指標(biāo)匹配(自洽)規(guī)律，即：持續(xù)設(shè)計(jì)狀況的可靠性指標(biāo)應(yīng)大于短暫設(shè)計(jì)狀況，短暫設(shè)計(jì)狀況的可靠性指標(biāo)大于偶然設(shè)計(jì)狀況，而偶爾設(shè)計(jì)狀況的可靠性指標(biāo)與地震設(shè)計(jì)狀況相當(dāng)。若設(shè)計(jì)參數(shù)選取不當(dāng)，則可能造成相關(guān)結(jié)果與“自洽”規(guī)律不符?；谏鲜鲅芯?，提出了基于參數(shù)“自洽”的支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，其核心要義是：支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)首先進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān)性分析，從而確定“自洽”匹配的參數(shù)。

4.3 支擋結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性

鐵路支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年，考慮到高速鐵路“高平順、高穩(wěn)定、高可靠”的特點(diǎn)，如何保證高速鐵路的支擋結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定是目前亟待解決的難題之一。采用室內(nèi)土工試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)、有限元分析、現(xiàn)場測試以及理論分析等手段，對樁板式擋土墻基于變形控制的受力特性、錨固樁側(cè)向位移與路基面沉降映射關(guān)系、錨固樁側(cè)向位移時間效應(yīng)等進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：為滿足高速鐵路對支擋結(jié)構(gòu)變形及長期穩(wěn)定的要求，樁板墻地基變形應(yīng)控制在快速穩(wěn)定狀態(tài)，必須將樁前地基土體應(yīng)力水平λi控制在15%以內(nèi)，錨固樁轉(zhuǎn)角控制在10-3rad以內(nèi)。基于以上結(jié)果，提出了基于長期變形狀態(tài)評價的高速鐵路路肩(堤)樁板墻設(shè)計(jì)方法。

4.4 動荷載對支擋結(jié)構(gòu)安全性能的影響

隨著列車速度的提高，車輛對線下基礎(chǔ)的動荷載作用不斷加強(qiáng)，同時，列車動荷載對支擋結(jié)構(gòu)安全性的影響也不斷增加。為此，開展了列車動荷載作用對支擋結(jié)構(gòu)安全影響的試驗(yàn)研究，揭示了列車動荷載產(chǎn)生的動土壓力隨墻高和荷載作用距離的分布規(guī)律，結(jié)果表明：動荷載作用影響深度約為2.5 m；荷載作用距離越遠(yuǎn)，墻背土壓力越??；動荷載對衡重式擋土墻上墻的中下部影響較大?；谏鲜隽熊噭雍奢d加載實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了優(yōu)化結(jié)構(gòu)來提高支擋承載能力和改變布設(shè)方式以降低動荷載影響等支擋結(jié)構(gòu)安全保障措施和韌性提升對策。

5 支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升關(guān)鍵技術(shù)

5.1 降低動荷載效應(yīng)

從降低動荷載效應(yīng)和提升結(jié)構(gòu)安全韌性方面，提出了支擋結(jié)構(gòu)布設(shè)優(yōu)化方案，如圖3所示，主要通過適當(dāng)外移將支擋結(jié)構(gòu)布設(shè)在列車動載影響范圍之外。

圖3 考慮列車動載循環(huán)作用的路基支擋布設(shè)橫斷面優(yōu)化圖

5.2 超常荷載支擋結(jié)構(gòu)安全保障

(1)承受超常荷載特殊支擋結(jié)構(gòu)

對于高大邊坡處治和巨型滑坡治理，常規(guī)處置措施是采用抗滑樁、擋土墻，或增大支擋結(jié)構(gòu)尺寸、增加支擋結(jié)構(gòu)剛度。然而，此類措施不僅會顯著增加工程造價，且對于高大邊坡和巨型滑坡，其工程可靠性也難以保證。因此，研發(fā)了針對高大邊坡和巨型滑坡處理的超常荷載特殊支擋結(jié)構(gòu)，包括承受大推力的框架式抗滑樁、椅式樁板墻，適用于軟弱地基的樁基礎(chǔ)懸臂擋土墻等。提出的承受超常荷載的特殊支擋結(jié)構(gòu)，不但實(shí)現(xiàn)了保持穩(wěn)定、控制變形等基本要求，還顯著提升了結(jié)構(gòu)的安全韌性。

(2)高大支擋結(jié)構(gòu)后背填土加筋改良

對于高大支擋結(jié)構(gòu)，為有效控制支擋結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，降低支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險，設(shè)計(jì)采用了限制支擋結(jié)構(gòu)后背填土側(cè)向變形的構(gòu)造措施，如后背填土采用加筋土——豎向間隔一定高度水平鋪設(shè)土工格柵，后背填土采用改良土——摻3%水泥改良提高其穩(wěn)定性。

支擋結(jié)構(gòu)后背填土加筋或改良可起到減小或控制作用于支擋結(jié)構(gòu)的土壓力的作用，工程中的常規(guī)替代方案是增加支擋結(jié)構(gòu)的尺寸。相較而言，支擋結(jié)構(gòu)后背填土加筋或改良方案屬減少風(fēng)險因素的主動控制，其可靠度遠(yuǎn)高于增加結(jié)構(gòu)尺寸方案。

(3)高烈度地震錨索(桿)減震消能

“5·12”汶川地震震害調(diào)查表明，強(qiáng)震區(qū)邊坡錨索加固的效果總體良好，但局部也出現(xiàn)錨索錨頭脫落、損傷的情況。高烈度地震區(qū)的支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)采取減輕強(qiáng)震作用的措施。為此，研發(fā)了高烈度地震區(qū)錨索(桿)減震消能結(jié)構(gòu)，遭遇強(qiáng)震時可吸收地震作用，起到保護(hù)錨索(桿)的作用。

5.3 斜(陡)坡支擋結(jié)構(gòu)安全保障

(1)斜(陡)坡地段路基支擋

在斜(陡)坡地段，坡度的影響使得支擋結(jié)構(gòu)安全難以保障。通過試驗(yàn)研究，提出了考慮斜坡效應(yīng)的重力式擋土墻基坑最小禁邊寬度確定方法和樁板式擋土墻錨固樁錨固點(diǎn)確定方法，保障了斜(陡)坡重力式擋土墻和樁板式擋土墻的結(jié)構(gòu)安全。研發(fā)了適用于斜(陡)坡地段的樁基托梁擋土墻、錨索樁基托梁擋土墻、樁基托梁基礎(chǔ)加筋土擋土墻等創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，如圖4所示。以上結(jié)構(gòu)克服了重力式擋土墻和樁板式擋土墻的不足，有效保障了斜(陡)坡支擋結(jié)構(gòu)安全，提升了支擋結(jié)構(gòu)安全韌性。

圖4 斜(陡)坡地段樁基托梁基礎(chǔ)擋土墻圖

(2)斜坡軟弱地基路堤側(cè)向約束樁

與水平軟弱地基不同，斜坡軟弱地基在路堤荷載作用下易出現(xiàn)向下坡一側(cè)的地基變形，從而引發(fā)路堤坍滑。基于相關(guān)試驗(yàn)研究，提出了以側(cè)向約束(樁)為主的斜坡軟弱地基路堤“防滑-控沉”技術(shù)(如圖5所示)及其設(shè)計(jì)方法。側(cè)向約束樁限制了斜坡軟弱地基側(cè)向變形，確保了斜坡軟弱地基路堤的穩(wěn)定。若僅采用地基處理而不采用側(cè)向約束樁，則極有可能因地基處理未達(dá)預(yù)期而出現(xiàn)斜坡軟弱地基路堤變形和坍滑。與單一的地基處理方案比較，以側(cè)向約束樁為主的“防滑-控沉”技術(shù)，徹底消除了斜坡軟弱地基側(cè)向變形的風(fēng)險，從而極大地提升了斜坡軟弱地基路堤安全可靠性，即側(cè)向約束樁顯著提升了斜坡軟弱地基路堤安全韌性。

圖5 斜坡軟弱地基路堤“防滑-控沉”技術(shù)圖

5.4 長大邊坡支擋結(jié)構(gòu)安全保障

通常將坡長較長、規(guī)模較大的邊坡稱為長大邊坡。與常規(guī)尺寸邊坡不同，長大邊坡的破壞通常存在分級失穩(wěn)、漸次失穩(wěn)現(xiàn)象，既存在單級邊坡破壞或失穩(wěn)，也存在多級邊坡整體失穩(wěn)破壞的可能[16]。目前，西南地區(qū)及鄰近復(fù)雜艱險山區(qū)修建鐵路(公路)正在加速實(shí)施，面臨的長大邊坡問題也愈發(fā)突出。由上文可知，長大邊坡支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要高速重視結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險的識別，更要高度關(guān)注結(jié)構(gòu)的安全韌性。

基于相關(guān)試驗(yàn)研究及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了“分級加固防護(hù)”、“錨固樁坡腳預(yù)加固”、“固腳強(qiáng)腰”等長大邊坡設(shè)計(jì)理念，并形成了一系列長大邊坡支擋結(jié)構(gòu)安全保障和韌性提升技術(shù)，包括長大邊坡坡腳錨索抗滑樁計(jì)算模型及設(shè)計(jì)方法、多排抗滑樁分擔(dān)受力模型及設(shè)計(jì)方法、多級錨索(桿)框架梁協(xié)同受力模型及設(shè)計(jì)方法等。

5.5 既有支擋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固

針對既有鐵路支擋劣化和病害，開展了既有支擋結(jié)構(gòu)安全評估方法和補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)研究，發(fā)明了既有支擋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固設(shè)計(jì)方法，并提出了注漿改良結(jié)構(gòu)后背巖土、幫寬補(bǔ)強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)、增設(shè)抗滑樁或錨索等“三類六種”既有支擋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)，如圖6所示。

圖6 “三類六種”既有支擋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)圖

6 結(jié)論與建議

山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)作為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)安全的根本目標(biāo)是保障鐵路(公路)運(yùn)輸暢通，其總體要求是：確保穩(wěn)定、控制變形和提升韌性。中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司聯(lián)合西南交通大學(xué)，圍繞支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升的關(guān)鍵難題、技術(shù)痛點(diǎn)，以突破理論方法、解決關(guān)鍵技術(shù)、形成成套技術(shù)為目標(biāo)，結(jié)合工程建設(shè)，持續(xù)開展相關(guān)課題研究與工程實(shí)踐，不斷總結(jié)提升，構(gòu)建了支擋結(jié)構(gòu)安全保障與韌性提升技術(shù)體系，取得以下主要創(chuàng)新成果：

(1)提出了支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險“四層次、多手段”量化識別與評估方法，建立山區(qū)鐵路常用支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險庫、對策表，構(gòu)建了以“風(fēng)險識別—量化評估—綜合防控”為核心的支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險識別與防控技術(shù)體系，為支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險的全面系統(tǒng)防控奠定了理論基礎(chǔ)。

(2)提出了支擋結(jié)構(gòu)風(fēng)險因素分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)通式、可靠性指標(biāo)匹配(自洽)的分項(xiàng)系數(shù)計(jì)算方法、支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)自洽設(shè)計(jì)程式，建立了基于風(fēng)險識別、參數(shù)自洽的支擋結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)源頭防控支擋結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險提供技術(shù)保障。

(3)發(fā)明了降低高速列車動載影響、控制路基長期變形、承受超常荷載、適用于陡坡路基的多種支擋結(jié)構(gòu)新型式，提出了既有支擋結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)，形成了山區(qū)鐵路支擋結(jié)構(gòu)安全保障、韌性提升成套技術(shù)，有效提升了支擋結(jié)構(gòu)安全性能，有力支撐了西南山區(qū)鐵路建設(shè)。