基于膨胀土破坏特征的路堑边坡综合防护技术研究

基于膨胀土破坏特征的路堑边坡综合防护技术研究高云河1黄冬梅21.南宁职业技术学院广两南宁530008；2.江苏华宁工程监理咨询有限公司江苏南京210018摘要：膨胀土路堑边坡稳定性对公路工程的正常使用至关重要。通过对膨胀土路堑边坡的破坏特征调查，确定膨胀土边坡的变形破坏特点，据此制定膨胀土边坡防护的综合方案，这种综合支护方案的实施取得了很好效果。关键词：膨胀土；破坏特征；边坡防护1.前言膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的性质，这一性质在膨胀土边坡工程中，其破坏影响更大。因此，在膨胀土边坡防护技术研究方面，广丙大学安彦勇通过对宁明膨胀土边坡坍塌情况的现场观测，采用非连续变形分析这一新型的数值计算方法［1］,对边坡稳定性进行进一步分析研究。长沙理工大学刘义高根据湿度场理论对膨胀土路堑边坡稳定性进行了数值模拟分析［2］。南京水利科学研究院王国利采用土工离心模型技术，研究膨胀土边坡破坏的过程和机理［3］。上述边坡工程防护方法中，存在防护方法单一，注重防护方法的有效性，忽略了边坡膨胀土边坡的变形过程和破坏特征。因此，木文以作者监理的南友高速公路十标段膨胀土路堑边坡工程为例，从膨胀土边坡变形过程和破坏特征出发,分析边坡的稳定性，进而提出基于膨胀土边坡变形破坏特征的边坡综合防护技术措施，以其对膨胀土边坡工程治理提供一些借鉴。2边坡失稳破坏特征及原因分析2.1边坡失稳破坏特征通过现场对膨胀土边坡进行变形特征和边失稳破坏形式的调查，发现其主要破坏形式有如下几种：(1)膨胀。土边坡开挖后，由于一部分应力释放而产生的不均匀卸载膨胀， 使坡面局部土体发生外鼓现象，在己防护的边坡，膨胀常使浆砌片石骨架挤裂，混凝土封闭层被拱破等(图1)。(1)滑坡。在路堑边坡开挖后，边坡岩土体在重力、水压力、膨胀力等作用下，沿着一定结构软弱面，缓慢的、整体地向下运动，最后整体下滑失稳破坏。(2)溜塌。在雨季，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生流塑性溜塌。滑体移动距离较短，iL很快自行稳定于坡面，其厚度受风化层控制多在1.0m以内，不超过1.5m。(3)坍滑。在雨季，边坡浅层膨胀土体在湿胀干缩效应影响下，由于水的作用，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移。2.2膨胀土边坡失稳原因分析通过对该区域膨胀土边坡破坏特征调査，发现该区膨胀土边坡失稳主要冇以下原因：(1)裂隙与结构的作用。裂隙的发育不但破坏了土体的完整性，而且大大降低了土体的强度。原生节理与裂隙和次生节理与裂隙极度发育，水分一旦浸入就会成为边坡滑坍的一个潜在滑动面。(2)水的作用。由于水的作用，当含水量增加，土体的稠度状态发生变化，从而降低了土体的强度。(3)风化的作用。开挖后边坡形成新的临空坡面，这些坡面在长期的温度、湿度变化和冻融等作用下，形成风化带。在干湿季节交换工程中，土粒间连接减弱、降低了抗剪强度。(4)施工的原因。由于施工方对于膨胀土边坡破坏的认识不够，在开挖卸荷、风化作用和湿胀干缩效应作用下，表层裂隙逐渐发展贯通，裂隙进一步张幵，强度降低，雨水入渗后，逐渐形成软弱面，造成边坡滑坍。3膨胀土边坡综合防护技术 根据边坡的破坏特征和破坏原因，遵循“安全、经济、绿色、环保”的设计理念，制定边坡防护方案，使公路具冇安全、舒适、美观、与环境相协调等特点。鉴于此，在进行技术设计吋，充分考虑路堑边坡防水排水、边坡防护安全、边坡防护成本控制和环保等方面因素，根据文献[4][5]相关要求进行设计边坡防护综合防护技术措施。3.1坡顶采用防水排水技术措施为排除-切可能影响边坡稳定的地面水和地下水，在路堑边坡顶部开挖截水沟，并结合路堑永久排水设施做好开挖期间路堑排水。路堑开挖及沿线排水沟沿路堑行进方向保持一定的纵坡，以利于排水。同吋，坡顶采取“两布一膜”封闭防渗水，在防水抹面上挂网喷播草种，草种根据本地植被特性选择，达到保护环境和美化公路的效果。3.2坡面采用柔性挡墙支护为使膨胀土边坡不发生破坏和下滑，坡面采用土工柔性挡墙进行支护。柔性挡墙由开挖出的膨胀土压实筑成，支挡体加筋宽设3.6米，加筋材料采用TGDG35高强度单向拉伸土工格栅，设计抗拉强度为35kN/m。坡比采用1：1.5,以保证压实施工的安全有效同吋可保证墙体的稳定和对墙后土体的反压作用。柔性支挡体下部采用1〜3层碎石土作为填料，碎石土填料要求具冇一定的强度和滲透能力，最大粒径小于10cm,加筋体绝大部分填料采用就地挖取的中、弱膨胀土，按路基施工要求控制含水量，最大粒径小于5cm。3.3坡面防水技术措施上述分析可以看出，膨胀土边坡坡面由于受到水的影响，发生吸水膨胀现象，导致边坡表面形变过大。因此，需要在坡面进行防水处理。根据工程情况，工程边坡坡比为1:1.5,坡高5〜8米，坡面长度约7〜10米。坡比不是很陡，坡面集水量较大，因此，可采用喷射混凝土和挂网喷播植草两种方案相结合的坡面防护处理方式。 3.4坡脚采用浆砌片石挡墙为保证边坡坡脚膨胀土不因遇水膨胀，向外滑移，在坡脚处设置矮挡墙，强身设置排水孔，墙背在排水孔附近做泄水孔。挡墙直接砌筑在压实地基上，为保证挡土墙基地排水条件和增加地基承载力，按图在基础下设置砂砾层，同吋在挡土墙间隔5米设置φ10PVC排水管，墙后设置反滤层，每10米挡土墙设置一道伸缩缝。3.5坡脚排水边沟设置在坡脚外侧设置排水沟，在排水沟与坡脚之间设置一定宽度的水沟平台，以防坡脚冲蚀和浸水膨胀变形，边坡平台与纵向排水沟均应来采取混凝土防护或浆砌片石加固等防渗漏与冲刷措施。排水沟采用浆砌片石砌筑，排水沟沟深大于0.5米，排水沟的尺寸根据排水流量计算尺寸，这里不在计算，同时根据设计规范设置纵坡。4取得成效综合处治完成后，收到了较好的效果，不仅维持了边坡的稳定，而且恢复了其自然景观边坡历经了一个完整的干湿季节更替，从B前的观察结果来看，边坡无任何破坏的迹象，充分说明了处治的成功。针对边坡的破坏特征，制定的边坡综合防护技术方案，奋效处治膨胀上地区的边坡灾害。对膨胀土边坡的防治技术使用有了更进一步的明晰，不断促进边坡防护专业技术发展。参考文献：[1】.安彦勇；膨胀土边坡稳定性非连续变形分析(DDA)研究[D].广西大学;2006，05.[2】.刘义高；膨胀土路堑边坡稳定性的数值分析[D].长沙理工大学；2006,06.[3】.王国利；膨胀土边坡变形和稳定的离心模型试验研究[D];南京水利科学研宄院；2005,06[4】.中华人民共和国交通部.公路路基设计规范(JTGD30-2004)(S).北京:人民交通出版社，1995.[5】.中华人民共和国城乡建设环境保护部，膨胀土地区建筑技术规范(GB50112-2013)(S).北京：中国建筑工业出版社,2013.05.