膨脹土路基邊坡病害防護(hù)及其加固技術(shù)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(jié)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(fù)變形和強(qiáng)度衰減等特征。從公路病害調(diào)查表明，對(duì)于膨脹土地區(qū)的病害不僅發(fā)生在路塹，也會(huì)出現(xiàn)在路堤上，甚至在隧道中也會(huì)產(chǎn)生。

1 破壞特征

根據(jù)調(diào)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(jī)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(jié)合實(shí)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(duì)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(nèi)，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(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)，深度通常在0.5～1.0m之間、很少超過(guò)1.5m。溜坍只能在雨季產(chǎn)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(shè)計(jì)的主要因素。它以旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)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(shí)對(duì)于邊坡坍滑與表層溜坍有著不同的發(fā)生機(jī)地和破壞特征，防治措施也迥異，應(yīng)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(dòng)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，包括由于邊被坍滑逐級(jí)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(diào)查表明，工程滑坡的產(chǎn)生與邊坡的開挖有著密切的關(guān)系，但與邊坡的坡度并無(wú)直接聯(lián)系，如僅放緩邊坡，并不能阻止滑坡的產(chǎn)生，必須將滑坡與邊坡坍滑加以嚴(yán)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(chǎn)生的局部破壞，處理措施應(yīng)以坡面防護(hù)為主，鋪以一定的邊坡加固設(shè)備。坍滑與滑坡則影響邊坡的整體穩(wěn)定性，應(yīng)以邊坡的加固為主鋪，采取必要的坡面防護(hù)處理措施。

2 病害防護(hù)技術(shù)

對(duì)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(fù)的干縮濕脹使邊坡表層土強(qiáng)度顯著降低。因此，對(duì)于膨脹土的被面防護(hù)強(qiáng)調(diào)“保濕防滲”的處理原則，即邊坡不僅僅是要求有防護(hù)坡面的措施，同時(shí)還需要及時(shí)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(hù)措施有以下幾類。

2.1 植物防護(hù)

植物防護(hù)可以選用生長(zhǎng)迅速、報(bào)系發(fā)達(dá)、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(duì)坡面的沖刷。植物防護(hù)是膨脹土邊坡的一種基本防護(hù)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(hù)坡

骨架護(hù)坡有方格骨架護(hù)坡和相拱型骨架護(hù)坡之分，其主要作用是防止邊坡表層溜坍。同時(shí)通過(guò)配合坡面植物防護(hù)的實(shí)施也能防止坡面沖蝕，骨架適宜采用漿砌片石構(gòu)筑，以增加其耐久性。同時(shí)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(hù)坡的坡度不能過(guò)陡，以小于1∶175為宜，否則骨架本身難于穩(wěn)定。同時(shí)由于骨架嵌入土層的深度較淺，易隨膨脹土一起產(chǎn)生膨脹變形，對(duì)護(hù)坡效果有一定影晌。

2.3 漿砌片石護(hù)坡

采取這種方法為全封閉護(hù)坡工程最常用的一種邊坡防護(hù)形式。厚度不宜小于0.3m。由于隔離了氣候環(huán)境對(duì)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(hù)措施。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和計(jì)算分析表明，在相同的邊坡坡度條件下，通過(guò)采用漿砌片石護(hù)坡后，邊坡的極限高度也得到顯著提高。

2.4 其他防護(hù)措施

隨著技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展，新材料的出現(xiàn)和施工工藝的改進(jìn)，在傳統(tǒng)邊坡防護(hù)措施的基礎(chǔ)上，提出了許多新型的邊坡防護(hù)方法，如改性樁或小樁邊坡加固、噴錨支護(hù)或錨桿框架護(hù)坡、噴射混凝土掛網(wǎng)或鋼纖維混凝土噴射支護(hù)、鋪設(shè)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(fù)合土封閉坡面等，該類方法的突出特點(diǎn)是材料用量少、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)自重輕、受力合理，施工勞動(dòng)強(qiáng)度低、機(jī)械化程度高，設(shè)計(jì)理論先進(jìn)、技術(shù)可靠等。其中，鋪設(shè)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(shù)，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多相關(guān)的成功使用經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。該方法通過(guò)在路堤分層夯填過(guò)程中，在夯實(shí)后的層面上敷設(shè)—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(qiáng)度，以達(dá)到加固邊坡的目的。

3 膨脹土路基邊坡加固

路基邊坡的設(shè)計(jì)是以邊坡的整體穩(wěn)定分析為基礎(chǔ)，與一般的粘性土坡相比，受膨脹土特殊工程性質(zhì)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(shè)計(jì)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(qiáng)度衰減劇烈；另一方面，應(yīng)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(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)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(shè)計(jì)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(shè)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(fēng)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(tái)階狀以適應(yīng)邊坡坡度和增加滲溝本身的穩(wěn)定性。通過(guò)支撐滲溝來(lái)引導(dǎo)排泄路基邊坡內(nèi)的地下水以及疏干大氣降雨滲透到邊坡氣候作用層內(nèi)的水，同時(shí)通過(guò)滲溝側(cè)壁及其底面與邊坡土的接觸，對(duì)邊坡土層產(chǎn)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(shí)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(gè)邊坡中最薄弱的部位，因此，基本上所有的膨脹土邊坡均設(shè)有坡腳擋墻。通過(guò)工程實(shí)踐效果表明，只要設(shè)計(jì)參數(shù)選擇合理，構(gòu)造措施適當(dāng)，并注意坡面防護(hù)，設(shè)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(shù)的發(fā)展，尤其是近二十幾年來(lái)，各種輕型支擋結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外逐步得到了較廣泛的應(yīng)用，如錨桿擋土墻、加筋土擋土墻、錨定板擋土墻、對(duì)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(shù)在一定程度上改變了傳統(tǒng)邊坡加固設(shè)備的笨重厚實(shí)形象，具有造價(jià)低、便于拼裝及機(jī)械化施工等特點(diǎn)，深受工程界的歡迎和重視。這些輕型支擋結(jié)構(gòu)在膨脹土邊坡工程中的應(yīng)用，大大地豐富了膨脹土的邊坡加固方法，同時(shí)也促進(jìn)了膨脹土邊坡加固新技術(shù)、新理論、新材料和新結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

與任何新技術(shù)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(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也并不都是成功的，有些甚至造成了較大的損失，教訓(xùn)非常深刻。對(duì)各種成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)進(jìn)行科學(xué)的總結(jié)，也會(huì)促進(jìn)膨脹土路基邊坡加固新技術(shù)不斷的發(fā)展，是走向成功的基礎(chǔ)。

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［3］李愛虎.高等級(jí)公路膨脹土路基的處理［J］.交通科技，2007，13（4）：15-16.