分割防护在膨胀土路堑边坡中的应用

2011年第3期西南公路XINANGONGLU分割防护在膨胀土路堑边坡中的应用徐文林（四川公路桥梁建设集团有限公司成都610000）【摘要】在分析宁明盆地膨胀土路堑边坡破坏原因的基础上，提出采用支撑渗沟为主，并辅以其它必要的综合措施的分割防护方案，论述了该方案在膨胀土地区应用机理，并重点对方案的设计、施工工艺以及施工质量的控制进行了阐述。【关键词】膨胀土；支撑渗沟；路堑边坡；设计与施工【中图分类号】U416.1+4【文献标识码】B膨胀泥岩中，该类型滑坡常常发生在雨季或边坡体0引言水源丰富、地下水位较高，开挖后结构面有渗水的南宁至友谊关公路全长220km，路线途径宁明盆边坡。受两个或两个以上的结构面切割控制的楔形地边缘，在K130~K140一带穿越第三系始新统那读组滑坡，水平向结构面的倾角一般为160左右，剪出口粘土岩，泥质粉砂岩及少部分砂岩，其中的粘土岩一般分布在边坡下部且靠近坡脚位置，有的甚至在部分风化具有膨胀性，为膨胀泥岩。第三系始新统坡脚以下，位于弱膨胀土和微膨胀土中，该类型的那读组粘土岩的风化残坡积物则普遍具有膨胀性，滑坡常常在边坡开挖后不久就会发生，由于岩层及为膨胀土，但其厚度不大，一般在2~5m间。膨胀土结构面的倾向不同，有的发展规模相当大。（泥岩）吸水膨胀，失水收缩，具有裂隙性，超固其次膨胀土（岩）体内水的变化对边坡的稳定结性，对湿热比较敏感，在长期干湿循环作用下会有着至关重要的影响。膨胀土的强度与含水量密切产生膨胀压力或收缩裂缝，危害边坡与路基的稳定相关，随含水量增加，强度明显降低，粘聚力下与安全，是工程上一种难对付的特殊土。降，内摩擦角下降更明显。膨胀土多为非饱和土，土中气相的存在导致土中产生负孔隙水压力。边坡开1宁明膨胀土边坡破坏机制的简要挖后水分的运动、气候交替变化的影响，使得坡面及一定范围内的土体易开裂形成错综复杂的裂隙网络，分析大量地、不均匀地分布着各种尺寸的结构面（如裂隙截止2004年10月，膨胀土路段路堑边坡经历了一面、构造软弱面、断裂面）。裂隙的存在破坏了土体次干湿循环。开挖的35个边坡中有23个产生破坏，的完整性，导致膨胀土强度降低，并为雨水入渗提供其中19个分布在路线右侧，左边坡共有4处滑塌。滑了便利条件。连续降雨引起大量雨水入渗，使土体孔塌的边坡大多数发生在2004年的4－9月之间，正是隙水压力上升，基质吸力减小，容重增大，土体抗剪该地区的雨季时期。强度大幅下降，一旦达到极限平衡状态，就会导致边根据调查分析，破坏之所以大规模的发生在右坡失稳。在长期的风化、淋滤等作用下，边坡还会出边坡，主要原因是大部份滑体初次破坏是受结构面现反复的牵引滑坍造成更大的破坏。控制。左边的泥岩层走向大都反倾，右边顺层。大2分割防护方案的设计原理多数右边坡膨胀土覆盖层不厚，主要是膨胀泥岩。对于由单一结构面控制的滑体，滑动面倾角在在膨胀土边坡上应用大型支撑骨架嵌进坡体一20~60之间，剪出口一般分布在边坡中下部，位于弱定深度，可以将边坡的整体膨胀势分隔成一小块一112 2011年第3期西南公路XINANGONGLU徐文林：分割防护在膨胀土路堑边坡中的应用小块加以削弱，危险滑动面剪出口处的应力集中被回填种植土02回填种植土骨架分割后会因应力重分布而减弱，分割后也能有0204202020分割防护在膨胀土路堑边坡中的应用效的改变或阻止边坡塑性区的形成和发展。大骨架干040浆砌片石砌0干4粗砂片～砌20自身的重力也起到了阻止潜在滑体下滑的作用。石00片碎石2石碎石02膨胀土路堑边坡的防排水措施也是致关重要。浆砌片石01徐文林53%浆砌片石（四川公路桥梁建设集团有限公司成都610000）应尽量可能做到内外兼顾，上下畅通。从坡面至坡202002003内、坡顶至坡脚都应考虑相应的防排水设计。2020100雨季时，膨胀后的土（岩）体嵌挤在骨架单元Ⅰ-Ⅰ剖面图Ⅱ-Ⅱ剖面图【摘要】在分析宁明盆地膨胀土路堑边坡破坏原因的基础上，提出采用支撑渗沟为主，并辅以其它内，土与骨架间的摩擦增大了下滑阻力。同时支撑图2支撑渗沟主干及支干剖面图（单位尺寸：cm）必要的综合措施的分割防护方案，论述了该方案在膨胀土地区应用机理，并重点对方案的设计、施工工艺渗沟排水骨架连成一个整体能有效疏排边坡内积水3.2坡脚排水渗沟以及施工质量的控制进行了阐述。【关键词】膨胀土；支撑渗沟；路堑边坡；设计与施工和降低干湿循环对膨胀土的影响。在坡面种植草皮挡墙背底部设计排水渗沟（见图3），底部用【中图分类号】U416.1+4【文献标识码】B对边坡的隔热保湿、保温和防止土体的干缩湿胀有C15砼现浇封底，四周用透水无纺土工布或单层土工布明显作用，再辅以坡顶的封闭，墙趾及基底的处包起，沟底放置直径15cm的PVC管，渗沟用碎石填充。理，该方案是合理有效的。回填种植土膨胀泥岩中，该类型滑坡常常发生在雨季或边坡体306040210100500引言水源丰富、地下水位较高，开挖后结构面有渗水的3膨胀土边坡的分割防护设计03K139+275～K139+400段右边坡支撑渗沟+坡脚泄水孔(D=5cm)夯填粘土南宁至友谊关公路全长220km，路线途径宁明盆边坡。受两个或两个以上的结构面切割控制的楔形0050913:1地边缘，在K130~K140一带穿越第三系始新统那读组滑坡，水平向结构面的倾角一般为160左右，剪出口挡墙防护方案。路面1031:10.5该边坡高度约12m，上层为1.0~1.5m厚的种植6:0砂砾反滤层粘土岩，泥质粉砂岩及少部分砂岩，其中的粘土岩一般分布在边坡下部且靠近坡脚位置，有的甚至在0151290土，中部有2.0~2.5m厚黄白色膨胀土及2.5~3.0m厚灰回填干砌片石部分风化具有膨胀性，为膨胀泥岩。第三系始新统坡脚以下，位于弱膨胀土和微膨胀土中，该类型的0黑色粘土，底部分别为中微风化灰色膨胀泥岩，新8那读组粘土岩的风化残坡积物则普遍具有膨胀性，滑坡常常在边坡开挖后不久就会发生，由于岩层及渗沟开挖出露的膨胀泥岩强度极高，倾角大约4~6°。从为膨胀土，但其厚度不大，一般在2~5m间。膨胀土结构面的倾向不同，有的发展规模相当大。240100（泥岩）吸水膨胀，失水收缩，具有裂隙性，超固其次膨胀土（岩）体内水的变化对边坡的稳定边坡的地质情况看，破坏模式受结构面控制。施工图3支撑渗沟挡墙剖面图（单位尺寸：cm）若能及时支挡防护，避免下层泥岩因暴露太久而发结性，对湿热比较敏感，在长期干湿循环作用下会有着至关重要的影响。膨胀土的强度与含水量密切3.3坡脚墙的设计生过大风化崩解及裂隙发育，则雨季时，利用支撑产生膨胀压力或收缩裂缝，危害边坡与路基的稳定相关，随含水量增加，强度明显降低，粘聚力下坡脚的挡墙采用重力式挡土墙。并与边沟相渗沟的排水及分隔支挡作用应能对该膨胀土边坡从与安全，是工程上一种难对付的特殊土。降，内摩擦角下降更明显。膨胀土多为非饱和土，连。挡墙背部设50cm的反滤层。用以疏干排水和削内到外进行有较的防护。土中气相的存在导致土中产生负孔隙水压力。边坡开减墙背膨胀力的作用。挡墙与支撑渗沟的主干相连1宁明膨胀土边坡破坏机制的简要挖后水分的运动、气候交替变化的影响，使得坡面及3.1支撑渗沟的设计（见图1、图3）。支撑渗沟从坡顶向坡脚布置。支撑渗沟的台阶一定范围内的土体易开裂形成错综复杂的裂隙网络，3.4坡面的排水骨架设计分析高为2m，长度为4m。宽度为2m。支撑渗沟的主干之坡面超挖20cm，在支撑渗沟施工的同时就可以进大量地、不均匀地分布着各种尺寸的结构面（如裂隙间的间距为8m，并在距坡脚底部4m及边坡的破碎风截止2004年10月，膨胀土路段路堑边坡经历了一面、构造软弱面、断裂面）。裂隙的存在破坏了土体行坡面骨架的施工。坡面采用常见的折线型骨架，主骨化带设置支干，宽度1m，具体尺寸见图1、图2。次干湿循环。开挖的35个边坡中有23个产生破坏，的完整性，导致膨胀土强度降低，并为雨水入渗提供架之间的间距为8m，与支撑渗沟相配合，方便施工。其中19个分布在路线右侧，左边坡共有4处滑塌。滑了便利条件。连续降雨引起大量雨水入渗，使土体孔3.5回填土种草塌的边坡大多数发生在2004年的4－9月之间，正是隙水压力上升，基质吸力减小，容重增大，土体抗剪回填种植土骨架砌筑完毕后即回填耕植土种草。1:200浆砌片石骨架4该地区的雨季时期。强度大幅下降，一旦达到极限平衡状态，就会导致边浆砌片石2%平台4004方案施工根据调查分析，破坏之所以大规模的发生在右坡失稳。在长期的风化、淋滤等作用下，边坡还会出支0撑20反滤层支干渗边坡，主要原因是大部份滑体初次破坏是受结构面现反复的牵引滑坍造成更大的破坏。沟路面浆砌片石00利用支撑渗沟支撑兼排水的功能对膨胀土路堑主2干130干砌片石控制。左边的泥岩层走向大都反倾，右边顺层。大0边坡进行分割支挡其施工简单、快速，所需机械设0渗沟2分割防护方案的设计原理4200365642400多数右边坡膨胀土覆盖层不厚，主要是膨胀泥岩。备、人工不多。坡脚挡墙对于由单一结构面控制的滑体，滑动面倾角在在膨胀土边坡上应用大型支撑骨架嵌进坡体一8004.1施工前准备20~60之间，剪出口一般分布在边坡中下部，位于弱定深度，可以将边坡的整体膨胀势分隔成一小块一图1支撑渗沟正面及断面示意图（单位尺寸：cm）（1）选择合适配套机械，主要配套机械设备112113 西南公路有：挖掘机一台、自卸车4台、水泥砂浆拌和器。40mm之间。（2）开工前，应在全面熟悉设计文件交底的基4.5坡脚排水渗沟的施工础上，进行现场核对和施工调查，发现问题应及时排水渗沟施工时一定要控制流水纵坡，底部封根据有关程序提出修改意见并报请变更设计。C15砼封底时，需抹平，用透水无纺土工布或单层土（3）根据现场收集到的情况、核实的工程数工布包起后再安放PVC管，最后用粗砾或碎石回填。量，按工期要求、施工难易程度和人员、设备、材4.6坡脚挡墙的施工料准备情况，编写实施性的施工组织设计，并报监挡墙施工时应分段跳槽开挖。开挖前应做好临理工程师审批。时截、排水措施。随挖随核对地质资料，如遇地质4.2施工主要工艺流程图不良的地层，应通过变更设计采取措施。挡墙采用7.5＃浆砌片石砌筑。开挖边坡边坡超挖20cm按设计开挖支撑渗沟4.7质量控制修筑支撑渗沟按设计开挖坡脚挡墙修筑挡土墙（1）水泥满足国标《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175－1999）的要求。开挖排水骨架砌骨架回填耕植土铺草（2）边坡、坡度外观检查按《公路工程质量检验评定标准》执行。4.3边坡的开挖在边坡开挖前，应先开挖截水沟，截水沟纵坡（3）截水沟、支撑渗沟、挡墙和骨架的检查包不小于0.5%，沟底铺设土工膜并及时用浆砌片石加括砌筑质量、砌筑尺寸及外观检查。砌缝内砂浆均固，厚25cm。伸缩缝间距为8~12m，缝宽2cm，采用匀饱满，勾缝密实。可参照《公路工程质量检验评沥青麻絮填缝。定标准》执行。为了做好坡顶的防排水，应铺设好土工膜，及（4）种草皮的质量及外观检查。按照《公路工时回填好土。按设计坡比开挖边坡并超挖30cm、修程质量检验评定标准》执行。整好边坡，清除表面浮石、松土，当边坡有坑凹时5结束语应嵌补填平，使坡面平顺整齐。4.4支撑渗沟施工（1）支撑渗沟大型骨架可分割支挡潜在滑体，按设计图纸在边坡相应位置开挖支撑渗沟，开渗沟能够有效的排除和疏干坡体内的水份，有利于挖前应做好临时截、排水措施。随挖随核对地质资边坡稳定性。料，如遇地质不良地层，应通过变更设计采取措（2）膨胀土路垫边坡的处治方案中，防排水设施。支撑渗沟开挖到设计深度后，立即浆砌片石封计是关键，从坡面至坡内、坡顶至坡脚都应考虑相底，然后回填干砌片石。干砌片石回填时宜紧靠坑应的防排水设计。壁砌筑。为防止淤积，渗沟进水侧壁及背部应设置（3）根据实体工程完成后的情况，方案中的渗反滤层。浆砌片石施工遵守有关规程进行施工。沟骨架尺寸、间距及所选材料仍有许多可改进的地支撑渗沟干砌片石施工：选用的石料强度大于方。改进后定能更经济合理，更能充分体现分割支20MPa，不易风化、吸水后不软化的石块。砌体石块护方案的优越性。之间嵌锁密实，目视坡面没有明显的起伏，从下往参考文献上看没有分层的现象。[1]廖世文.膨胀土与铁路工程[M].北京:中国铁道出版社.1987支撑渗沟反虑层的施工：为了防止土壤淤积渗[2]姚海林,郑少河,陈守义.考虑裂隙及雨水入渗影响的膨胀土边坡稳定性分析[I].岩土工程学报.2001.9沟里，在支撑渗沟的主干两侧各设置粗砂层及碎石[3]杨航宇,颜志平等.公路边坡防护与治理[M].北京:人民交通出版社.2002.10层，施工时砂石界面用塑料板或薄木板格开。碎石与干砌片石界面密实稳定，碎石粒径控制在5mm～114