高速公路膨脹土路塹邊坡處理

馬林

【摘要】針對膨脹土邊坡的防護(hù)間題，結(jié)合我省某高速公路膨脹土路塹段實例，因地制宜地提出防止膨脹土邊坡溜坍和滑坡等病害的邊坡處理技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】路塹邊坡；膨脹土；處理

膨脹土是由強(qiáng)親水性粘土礦物組成并具有裂隙性、超固結(jié)性和強(qiáng)烈脹縮性的高塑性粘土。工程中遇到的膨脹土常處于非飽和狀態(tài)，對水分狀態(tài)的變化十分敏感。這種敏感性會引起膨脹土強(qiáng)度和體積的變化，往往造成工程建筑物的破壞。膨脹土造成的建筑物破壞類型繁多，而且具有反復(fù)性和長期潛在的危害性。膨脹土在第一次滑動后，將使整個坡內(nèi)的土體受到不同程度的破壞。膨脹土邊坡失穩(wěn)是膨脹土地區(qū)一種最常見的斜坡變形現(xiàn)象，無論是膨脹土自然斜坡還是人工開挖的邊坡，失穩(wěn)現(xiàn)象都十分普遍，常常形成區(qū)域性災(zāi)害，有“逢塹必滑、無堤不塌”的說法。據(jù)估算，全世界每年因膨脹土造成的損失至少在50億美元以上，中國每年因膨脹土造成的各類工程建筑物破壞的損失也在數(shù)億元以上。

目前，正在修建的“五縱七橫”公路網(wǎng)中，至少有8條高速公路通過膨脹土地區(qū)；規(guī)劃的“十三縱十五橫”總長35萬km的國道主干線中，有9萬多km路段通過膨脹土地區(qū)；西部大開發(fā)中擬建的21000km公路中，也有將近3300km路段穿越膨脹土分布區(qū)。膨脹土問題已成為我國公路建設(shè)中最突出的工程問題之一。對于膨脹土路塹邊坡，合理的邊坡設(shè)計和施工技術(shù)，在防止邊坡溜坍、滑坡等病害方面能產(chǎn)生很好的效果。本文結(jié)合安徽某在建高速公路部分挖方路段膨脹土邊坡防護(hù)設(shè)計和施工技術(shù)研究，為今后類似工程提供設(shè)計參考。

1、工程概況

安徽某在建高速公路第X合同段大部分都是膨脹土，因邊坡開挖后長時間放置，受雨水沖刷，在部分開挖路段，路塹邊坡滑坡比較嚴(yán)重，正常的路塹開挖施工已經(jīng)不能保證公路的使用性能和施工進(jìn)度，因此需要對此路段進(jìn)行邊坡進(jìn)行處理。

2、膨脹土邊坡失穩(wěn)的主要特點和規(guī)律

與其它土質(zhì)的滑坡相比，膨脹土邊坡的失穩(wěn)形式有其特殊的規(guī)律。根據(jù)對國內(nèi)外膨脹土開挖邊坡滑動現(xiàn)象的分析，可以將其最基本的特征和共同規(guī)律歸納如下：

a）淺層性：發(fā)育深度同裂隙發(fā)育深度及大氣風(fēng)化影響深度基本一致，通常小于6米；b）逐級牽引性：先在坡腳局部破壞，然后向上牽引發(fā)展，形成多層次滑動面；c）緩坡滑動：邊坡的穩(wěn)定坡角比一般土質(zhì)的邊坡緩；d）季節(jié)性：邊坡失穩(wěn)絕大多數(shù)發(fā)生雨季，降雨是主要的外部誘發(fā)因素；e）開挖后有較長的穩(wěn)定時間：很多膨脹土邊坡穩(wěn)定數(shù)年后才失穩(wěn)。

上述特點使得膨脹土邊坡的設(shè)計方法不能簡單采用一般土質(zhì)邊坡的設(shè)計方法，要根據(jù)具體情況而定，下邊介紹幾種以供參考。

3、路塹邊坡處理

本合同段膨脹土路塹邊坡處理共采用4種方案

1、設(shè)置較緩的邊坡（1：1.5～1：2.0），在邊坡上采用漿砌片石防護(hù)；2、對中等以上膨脹土全段在坡腳設(shè)置漿砌片石擋墻支護(hù)；3、CMA改性處理；4、GES柔性擋墻支護(hù)。

3.1漿砌片石護(hù)坡

當(dāng)路塹高度H<3m時，挖方邊坡設(shè)計施工采用30cm厚M7.5漿砌片石防護(hù)，且放緩邊坡，邊坡坡率宜為1：1.5～1：2.0。具體如下：

1）漿砌片石下鋪設(shè)15cm厚砂礫墊層，在墊層下鋪1層反濾土工布；2）為防止邊溝內(nèi)長時間滯水，影響膨脹土的干濕變化，邊溝護(hù)砌下面設(shè)置排水盲溝；3）每10m長設(shè)置伸縮縫1道，伸縮縫填塞瀝青麻絮，填塞深度為15cm；4）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔間距為1m；5）坡頂用漿砌片石封閉，避免雨水進(jìn)入。（如圖1）

3.2漿砌片石擋墻

此方案用于中等強(qiáng)度膨脹土路塹段。由于路塹開挖完畢后長時間放置和受雨水沖刷，邊坡坡面及坡體大部分均已發(fā)生多種形式的變形破壞，設(shè)計施工采用漿砌片石擋墻支護(hù)，具體如下：

1） 擋土墻采用M7.5漿砌片石砌筑，每10m長設(shè)置伸縮縫1道，伸縮縫填塞瀝青麻絮，填塞深度為15cm；2）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔間距為1m；3）漿砌片石擋土墻應(yīng)錯縫砌筑，泄水孔粘土層下空洞應(yīng)用M2.5水泥砂漿填實，其上用碎石填實；4）擋土墻背后應(yīng)使用透水性材料回填夯實。

3.3CMA改性處理

CMA改性處理是一種新型的膨脹土邊坡處理技術(shù)，主要適用于中、弱膨脹土邊坡，方案成本較高。它的改性機(jī)理是降低膨脹土的膨脹率，使其達(dá)到一般土的性能，處理深度一般為1m～1.5m。此方案利用了膨脹土邊坡滑坡臺階寬度大多為1m左右這一特性，具體設(shè)計如下：

1） 邊坡改性前按如下步驟處理：①按坡率1：0.75～1：2控制對坡表進(jìn)行清理、刷坡。②已坍滑、滑動的坡體應(yīng)對滑動面以上土體進(jìn)行挖除。③邊坡清理完成后應(yīng)予以晾曬，期間應(yīng)避免降水滲入坡面以盡快降低土體含水量。④在坡面按A大樣圖示間距鉆孔，孔深30cm。⑤當(dāng)坡面土體含水量下降，坡體表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂隙，部分深度≥12cm時可進(jìn)行下道工序的施工；2） 邊坡治理：①在邊坡表面噴灑膨脹土改性溶液，噴灑量以坡面土體飽和，溶液在坡面開始流動為止。②同第2-③條方式直到土體達(dá)半干燥狀態(tài)，按本條①方式進(jìn)行第二次噴灑，如此反復(fù)兩遍達(dá)到改良目的為止；3） 邊坡表層土體改性完成后無須遮蓋，一般20天后可進(jìn)行綠化施工。（方案設(shè)計圖見圖3）

3.4GES柔性擋墻

GES柔性擋墻是以地工編織物制成的生態(tài)袋填入砂礫土、草種與肥料，并采用專用連接扣連接而成的生態(tài)擋墻形式。將其運用于膨脹土挖方邊坡上，可以有效的利用其柔性和植物生長的特性，達(dá)到加快穩(wěn)定邊坡的良好功效，具體設(shè)計和施工如下：

1）碎落臺及邊坡平臺采用M7.5漿砌片石鋪砌，不設(shè)平臺截水溝。

2）平臺以上邊坡防護(hù)采用超挖1.0米，并用砂礫土回填，外層采用GES生態(tài)擋墻防護(hù)，GES生態(tài)袋尺寸采用60×52cm，袋內(nèi)填充砂礫土，每層袋采用專用連接扣連接?；靥钔敛捎弥匦蛪簩崢?biāo)準(zhǔn)，壓實度按85%控制。

3）GES柔性擋墻施工完成后應(yīng)立即進(jìn)行綠化施工，以避免GES生態(tài)袋長時間暴露損壞。

4）土工格柵采用雙向拉伸型，縱橫向抗拉強(qiáng)度20KN/m。GES連接扣上單鉤剪力應(yīng)>385N。透水土工布單位克重200g、抗拉強(qiáng)度≥6.5KN。砂礫土應(yīng)選用滲水性良好的材料，嚴(yán)禁采用砂礫與細(xì)粒土、特別是膨脹土摻拌混合填筑。

5）土工格柵設(shè)置方法：當(dāng)H≤2m時，不鋪設(shè)；當(dāng)2m7.5m時，在底部三級臺階、頂部兩級臺階、并在上下層間每隔三級臺階各鋪設(shè)Ⅰ級邊坡在底部兩級臺階、頂部兩級臺階各鋪設(shè)一層。

4、結(jié)語

膨脹土滑坡對路塹的破壞性是極大的，處理起來施工難度大，耗資大，若方案不當(dāng)，一次處理成功的機(jī)率小。防治膨脹土滑坡必須堅持“先發(fā)治坡，以防為主”的原則，在治坡當(dāng)中本著“治坡先治水，防滑先防水”的原則，水是膨脹土的大敵。膨脹土施工時應(yīng)避開雨季作業(yè)，并同時加強(qiáng)現(xiàn)場排水，防止雨水直接侵蝕。路基開挖后各道工序必須緊密銜接，連續(xù)作業(yè)，分段完成，時間不宜間隔太久，在施工時要抓好質(zhì)量控制關(guān)。