公路膨脹土路塹邊坡防護形式探討

高 榮

(陜西省交通建設集團公司，陜西 西安 710075)

公路膨脹土路塹邊坡防護形式探討

高 榮

(陜西省交通建設集團公司，陜西 西安 710075)

對榆林至商州高速公路洛南至岔口鋪段月子嶺膨脹土路塹邊坡的防護形式進行了分析，并結合膨脹土的工程特性以及通車運營后邊坡防護效果，提出了膨脹土邊坡防護的對策，為其他膨脹土地區(qū)的路基設計積累了一定的經(jīng)驗,具有一定的實用價值。

膨脹土，邊坡，防護形式，路塹

1 概述

1.1 工程概況

榆林至商州高速公路洛南至岔口鋪段起于洛南西互通式立交，向西南方向穿月子嶺，止于西商高速公路岔口鋪樞紐互通立交。該項目是陜西省高速公路網(wǎng)榆商線的重要組成部分。月子嶺為黃河流域和長江流域的分水嶺，巖性復雜，地下水豐富。月子嶺路塹邊坡(K11+750～K12+600)，挖方長度850 m，深度2 m～30 m，地質剖面上分布4 m～6 m的膨脹土夾層。施工時多次發(fā)生滑塌，設計復雜，施工難度大。

1.2 工程地質條件

1.2.1 地形地貌

本路塹地處山間盆地地貌單元，地形起伏較大。K12+100～K12+430段,路塹處于山間盆地，沿路線方向呈兩邊高中間低，地形平緩，地面自然坡度為1°～3°；K12+430～K12+520段，路塹位于盆地邊緣，地形起伏較大，沿路線方向逐次降低，地面自然坡度約8°。

1.2.2 氣象、水文

項目地處秦嶺以南，屬于暖溫帶南緣季風性濕潤氣候，具有明顯山區(qū)氣候，季風影響明顯。四季分明，氣候溫和，雨量充足，夏無酷暑，冬無嚴寒。因氣溫、降水年際變化大，常有旱澇霜雹等災害出現(xiàn)，年均氣溫11.1 ℃，年均降水量754.8 mm，最大凍深23 cm～28 cm。

1.2.3 地層巖性

表1 巖土及巖體結構面主要物理力學指標

2 坡體穩(wěn)定性分析

依據(jù)地質勘探資料和邊坡現(xiàn)場開挖情況，坡體上部為低液限黏土，孔隙發(fā)育，以粉質黏土為主，局部有黏土夾層，裂隙較發(fā)育，土體的穩(wěn)定性較差。坡體中部為低液限黏土，土質以黏土為主，裂隙發(fā)育，沿裂隙面可見較多灰白、灰綠色條帶，自由膨脹率43%～61%，具有弱～中膨脹性，土體的穩(wěn)定性很差。月子嶺膨脹土邊坡滑塌如圖1所示。

3 膨脹土邊坡防護形式及適應性分析

3.1 混凝土拱形骨架防護

混凝土拱形骨架防護屬普通防護工程，工程造價低，邊坡綠化效果好。在月子嶺邊坡用于坡頂非膨脹土質的邊坡防護。在膨脹土遇水產(chǎn)生膨脹和收縮變形時，混凝土拱形骨架開裂變形。經(jīng)實踐不適用于膨脹土邊坡防護。拱形骨架邊坡防護和毀壞圖如圖2所示。

3.2 混凝土錨桿框架梁防護

混凝土錨桿框架梁防護屬支擋加固工程，節(jié)省工程材料，工程造價低，邊坡綠化效果好。但是混凝土錨桿框架梁在膨脹土邊坡處治時有一定的局限性，在土體飽水情況下，框架梁自身加大了土體下滑力，且對錨固段以外的土體缺乏約束力。

分析坍塌原因，由于地表水下滲，土體含水量增加，導致自重增加，同時膨脹土產(chǎn)生膨脹和收縮變形，導致抗剪強度降低，從而土體下滑力超過抗滑力，坡體沿擋墻頂產(chǎn)生剪切破壞而失穩(wěn)。經(jīng)現(xiàn)場核查，坡頂裂縫出現(xiàn)于錨桿框架梁錨固段以外的地方，錨固體整體下滑。錨桿框架梁在施工期間和通車三年后毀壞如圖3所示。

3.3 抗滑樁+錨桿框架梁

使用抗滑樁治理膨脹土邊坡，雖具有施工簡便，對坡體擾動小，但可能會出現(xiàn)由于樁前坡體坍塌而引起樁間坡體牽引式滑塌。錨桿框架梁錨固端以內框架梁受力，以外土體抗滑樁受力，既提高了坡體的整體性，又增加了抗滑力，從而達到加固邊坡，提高穩(wěn)定性的目的。該防治方案，內外結合，標本兼治，防治效果較好。抗滑樁前設置錨桿框架梁前后如圖4所示。

在月子嶺K11+970～K12+114段第一級邊坡坡頂布設25根抗滑樁，間距為6.0 m，樁長16 m～18 m，斷面為1.5×2.0 m。在月子嶺K12+090～K12+350段右側第二級邊坡坡頂布設49根抗滑樁，間距4 m～6 m，樁長15 m，截面為2.0×2.5 m的25根，2.0×3.0 m的19根，2.0×2.0 m的5根。K11+970～K12+350段右側抗滑樁前坡面均采用錨桿框架梁防護。通車四年來邊坡穩(wěn)定。

3.4 柔性石籠擋土墻

柔性石籠擋土墻屬于柔性防護加固結構，依據(jù)“以柔治脹”的理念，通過自身的變形來吸收膨脹能。當坡體含水量較大時，可以通過柔性擋墻的縫隙排出，這樣可以降低邊坡的膨脹能，最后達到以柔治脹的效果，從而保證邊坡的長期穩(wěn)定。具有施工簡單，

安全可靠，成本低廉，具有防凍抗震、占地小，美化環(huán)保的作用。柔性石籠擋墻在施工期間和施工完成后如圖5所示。

注意事項：

1)設計時應充分考慮膨脹土飽水后的推力大小，不然將會出現(xiàn)柔性擋墻被損壞的現(xiàn)象。柔性石籠擋墻損壞如圖6所示。

2)柔性擋墻會有一定程度的變形，需后期加強觀測和維護。柔性石籠擋墻施工完成后變形如圖7所示。

3)雨水沖刷，隨著時間的推移，坡體綠化效果會降低，后期需加強養(yǎng)護。

3.5 抗滑樁+柔性石籠擋土墻

柔性石籠擋土墻越高，自重越大，造價越高，自穩(wěn)難度加大。抗滑樁+柔性石籠擋土墻具有施工簡便，經(jīng)濟合理，安全可靠，生態(tài)環(huán)保的作用，而且比柔性石籠擋墻變形小，抗剪能力強，防護效果更佳。施工完成的抗滑樁+柔性石籠擋土墻如圖8所示。

4 結語

膨脹土邊坡是由于多種因素制約，因根據(jù)地質情況，動態(tài)設計，選用合理的，適用的方案。月子嶺膨脹土邊坡防護施工到通車運營四年來，柔性石籠擋土墻、抗滑樁+錨桿框架梁及抗滑樁+柔性石籠擋土墻防護形式，各有利弊，但防治效果較好，適宜在膨脹土地區(qū)大力推廣。

[1] 郭長慶，梁勇旗，魏 進.公路邊坡處治技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 廖小平，朱本珍，王建松.路塹邊坡工程理論與實踐[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[3] 李志清，胡瑞林，吳禮舟.錨桿框架梁防護在膨脹土邊坡中的應用研究[J].工程地質學報，2007(15)：28-30.

[4] 榆商線洛南至岔口鋪段高速公路施工圖紙文件[Z].2010.

On protection form of swelling soil cutting slopes on roads

Gao Rong

(ShaanxiProvincialCommunicationConstructionGroup,Xi’an710075,China)

The paper analyzes the protection forms for the swelling soil cutting slopes at Yueziling ridge from Luonan to Chakoupu section along Yulin-Shangzhou expressway, and points out the strategies for the swelling soil slope protection strategies by combining with the engineering features of the swelling soil and the slope protection effect after the traffic operation, so as to accumulate some experience for the roadbed design in other swelling soil areas with some practical value.

swelling soil, slope, protection form, cutting

1009-6825(2017)20-0148-02

2017-04-21

高 榮(1980- )，男，工程師

U416.167

A