膨脹土路基邊坡病害防護及其加固技術探析

吉光杰

（河北省邯鄲市光太公路工程有限公司，河北 邯鄲 056001）

0 引言

膨脹土是由伊利石和蒙脫石為主的親水性粘土礦物組成的，具有明顯脹縮性、超固結性和多裂隙性的礬迎性粘土；在工程上主要表現(xiàn)為失水收縮開裂，吸木膨脹軟化，反復變形和強度衰減等特征。從公路病害調查表明，對于膨脹土地區(qū)的病害不僅發(fā)生在路塹，也會出現(xiàn)在路堤上，甚至在隧道中也會產生。

1 破壞特征

根據(jù)調查，膨脹土路基邊坡的完好率很低，病害較多。根據(jù)路基邊坡和機理的破壞程度不同，發(fā)生的部位和變形的形態(tài)特征也有所區(qū)別，結合實踐可將膨脹土路基邊坡的破環(huán)類型分成以下幾類。

1.1 坡面沖蝕

對于坡面沖蝕是膨脹土路基邊坡坡面變形的常見現(xiàn)象，其影響深度一般在0.5m以內，常見的深度是0.2cm、0.3cm。

1.2 表層溜坍

表層溜坍是膨脹土路基邊披大層土體變形的—種極為普遍的現(xiàn)象，主要發(fā)生在邊被的強風化層內，深度通常在0.5～1.0m之間、很少超過1.5m。溜坍只能在雨季產生，發(fā)生在很緩的邊坡上。

1.3 邊坡坍滑

邊坡坍滑是膨脹土路基邊坡的一種主要變形形式，是影響膨脹土邊坡設計的主要因素。它以旋轉滑動的方式出現(xiàn)，破壞面形狀為上陡下緩，近似圓柱形曲面，深度—般在3～5m之間。同時對于邊坡坍滑與表層溜坍有著不同的發(fā)生機地和破壞特征，防治措施也迥異，應注意區(qū)分。

1.4 工程滑坡

由于邊坡開挖切斷了軟弱層以及其它原因致使塹坡土體滑動出現(xiàn)變形現(xiàn)象，包括由于邊被坍滑逐級牽引坡頂斜坡附功，最后出現(xiàn)以整體形式下滑的變形現(xiàn)象。一般情況下的規(guī)模較小、厚度不大，多呈牽引式出現(xiàn)，變形以平移為主。

調查表明，工程滑坡的產生與邊坡的開挖有著密切的關系，但與邊坡的坡度并無直接聯(lián)系，如僅放緩邊坡，并不能阻止滑坡的產生，必須將滑坡與邊坡坍滑加以嚴格區(qū)別。根據(jù)上述膨脹土路基邊坡的坡壞類型以及特征，可以發(fā)現(xiàn)，受膨脹土的影響因素和破壞程度的不同歸納為表層破壞與深層破壞兩種基本形式；其中前者包括邊坡沖蝕和溜坍，后者包括邊坡坍滑與滑坡。通常情況下，沖蝕與溜坍是邊坡整體穩(wěn)定條件下所產生的局部破壞，處理措施應以坡面防護為主，鋪以一定的邊坡加固設備。坍滑與滑坡則影響邊坡的整體穩(wěn)定性，應以邊坡的加固為主鋪，采取必要的坡面防護處理措施。

2 病害防護技術

對于膨脹土邊坡表層的破壞，受到氣候環(huán)境變化的影響顯著，加上反復的干縮濕脹使邊坡表層土強度顯著降低。因此，對于膨脹土的被面防護強調“保濕防滲”的處理原則，即邊坡不僅僅是要求有防護坡面的措施，同時還需要及時采取措施修建，使邊坡土體既能保持一定的濕度，又能使坡面排水暢通，避免坑洼積水現(xiàn)象在坡面出現(xiàn)。常用的邊坡防護措施有以下幾類。

2.1 植物防護

植物防護可以選用生長迅速、報系發(fā)達、枝繁葉茂的植物栽種，形成良好的植被，降低邊坡表層的干濕變化，減緩大氣降雨對坡面的沖刷。植物防護是膨脹土邊坡的一種基本防護方法，它可以防止大量存在的坡面沖破現(xiàn)象，也可以減少一些表層溜坍的發(fā)生。

2.2 骨架護坡

骨架護坡有方格骨架護坡和相拱型骨架護坡之分，其主要作用是防止邊坡表層溜坍。同時通過配合坡面植物防護的實施也能防止坡面沖蝕，骨架適宜采用漿砌片石構筑，以增加其耐久性。同時要求骨架截面的寬厚一般采用0.4～0.8m，間距為3～6m。骨架護坡的坡度不能過陡，以小于1∶175為宜，否則骨架本身難于穩(wěn)定。同時由于骨架嵌入土層的深度較淺，易隨膨脹土一起產生膨脹變形，對護坡效果有一定影晌。

2.3 漿砌片石護坡

采取這種方法為全封閉護坡工程最常用的一種邊坡防護形式。厚度不宜小于0.3m。由于隔離了氣候環(huán)境對邊坡土的直接作用，提高了膨脹土抗干縮濕脹的變形能力。因此也是一種有效的膨脹土邊坡防護措施。通過大量的現(xiàn)場調研和計算分析表明，在相同的邊坡坡度條件下，通過采用漿砌片石護坡后，邊坡的極限高度也得到顯著提高。

2.4 其他防護措施

隨著技術的進步，設計理論的不斷發(fā)展，新材料的出現(xiàn)和施工工藝的改進，在傳統(tǒng)邊坡防護措施的基礎上，提出了許多新型的邊坡防護方法，如改性樁或小樁邊坡加固、噴錨支護或錨桿框架護坡、噴射混凝土掛網(wǎng)或鋼纖維混凝土噴射支護、鋪設土工合成材料或采用石灰土夾層加固邊坡水泥土砂漿或礦碴復合土封閉坡面等，該類方法的突出特點是材料用量少、強度高、結構自重輕、受力合理，施工勞動強度低、機械化程度高，設計理論先進、技術可靠等。其中，鋪設土工合成材料加固路堤邊坡是一種使用最廣、最具發(fā)展前途的邊坡加固新技術，在國內外已經(jīng)有許多相關的成功使用經(jīng)驗可以借鑒。該方法通過在路堤分層夯填過程中，在夯實后的層面上敷設—層土工合成材料，利用土工合成材料與土體間的摩阻力，阻止土體的膨脹，抑制土體的變形，提高土體的綜合強度，以達到加固邊坡的目的。

3 膨脹土路基邊坡加固

路基邊坡的設計是以邊坡的整體穩(wěn)定分析為基礎，與一般的粘性土坡相比，受膨脹土特殊工程性質的影響，使得膨脹土邊坡即使在較低和較緩的情況下，穩(wěn)定位也不高，極易坍滑（常見加固路堤邊坡設計斷面圖如圖1所示）。尤其突出是在坡腳附近，—方面受水的沖創(chuàng)、滲透和浸沉作用，強度衰減劇烈；另一方面，應力集中顯著、塑性破壞區(qū)較大，從而較易造成邊坡出現(xiàn)整體破壞。因此在膨脹土地區(qū)幾乎所有的邊坡均采取加固處理，并以“固腳”為重點。結合工程實踐，對膨脹土路基邊坡常采用的加固措施可采取以下幾種方法。

圖1 土工網(wǎng)加固路堤邊坡設計斷面

3.1 支撐滲溝（邊坡滲溝）

該方法主要是用于防止膨脹土邊坡的淺層坍滑破壞，在路墊和路堤邊坡上均可設置。間距以6～8m為宜，溝寬1.5～2.0m為宜，溝深不小于1.5m，并嵌入邊披風化層以下（或穩(wěn)定地層中），溝底用漿砌片石封底以方便防滲，并做成臺階狀以適應邊坡坡度和增加滲溝本身的穩(wěn)定性。通過支撐滲溝來引導排泄路基邊坡內的地下水以及疏干大氣降雨滲透到邊坡氣候作用層內的水，同時通過滲溝側壁及其底面與邊坡土的接觸，對邊坡土層產生支撐作用。

3.2 重力式梢土墻

該方案是膨脹土地區(qū)使用最多，同時也是效果最好的邊坡加固工程措施之一。由于膨脹土邊坡的坡腳是整個邊坡中最薄弱的部位，因此，基本上所有的膨脹土邊坡均設有坡腳擋墻。通過工程實踐效果表明，只要設計參數(shù)選擇合理，構造措施適當，并注意坡面防護，設置坡腳擋墻的加固效果是令人滿意的，幾乎是膨脹土邊坡加固不可缺少的一種支擋建筑物。

3.3 其他加固措施

隨著各種邊坡加固新技術的發(fā)展，尤其是近二十幾年來，各種輕型支擋結構在國內外逐步得到了較廣泛的應用，如錨桿擋土墻、加筋土擋土墻、錨定板擋土墻、對拉式擋土墻、卸荷板捎土墻等，這些膨脹土路基邊坡加固技術在一定程度上改變了傳統(tǒng)邊坡加固設備的笨重厚實形象，具有造價低、便于拼裝及機械化施工等特點，深受工程界的歡迎和重視。這些輕型支擋結構在膨脹土邊坡工程中的應用，大大地豐富了膨脹土的邊坡加固方法，同時也促進了膨脹土邊坡加固新技術、新理論、新材料和新結構的發(fā)展。

4 結語

與任何新技術在發(fā)展初期遇到的困難—樣，膨脹土路基邊坡的這些加固新技術在應用過程中也并不都是成功的，有些甚至造成了較大的損失，教訓非常深刻。對各種成功的經(jīng)驗和失敗的教訓進行科學的總結，也會促進膨脹土路基邊坡加固新技術不斷的發(fā)展，是走向成功的基礎。

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