膨胀土路基边坡病害防护及其加固技术探析

吉光杰

（河北省邯郸市光太公路工程有限公司，河北 邯郸 056001）

0 引言

膨胀土是由伊利石和蒙脱石为主的亲水性粘土矿物组成的，具有明显胀缩性、超固结性和多裂隙性的矾迎性粘土；在工程上主要表现为失水收缩开裂，吸木膨胀软化，反复变形和强度衰减等特征。从公路病害调查表明，对于膨胀土地区的病害不仅发生在路堑，也会出现在路堤上，甚至在隧道中也会产生。

1 破坏特征

根据调查，膨胀土路基边坡的完好率很低，病害较多。根据路基边坡和机理的破坏程度不同，发生的部位和变形的形态特征也有所区别，结合实践可将膨胀土路基边坡的破环类型分成以下几类。

1.1 坡面冲蚀

对于坡面冲蚀是膨胀土路基边坡坡面变形的常见现象，其影响深度一般在0.5m以内，常见的深度是0.2cm、0.3cm。

1.2 表层溜坍

表层溜坍是膨胀土路基边披大层土体变形的—种极为普遍的现象，主要发生在边被的强风化层内，深度通常在0.5～1.0m之间、很少超过1.5m。溜坍只能在雨季产生，发生在很缓的边坡上。

1.3 边坡坍滑

边坡坍滑是膨胀土路基边坡的一种主要变形形式，是影响膨胀土边坡设计的主要因素。它以旋转滑动的方式出现，破坏面形状为上陡下缓，近似圆柱形曲面，深度—般在3～5m之间。同时对于边坡坍滑与表层溜坍有着不同的发生机地和破坏特征，防治措施也迥异，应注意区分。

1.4 工程滑坡

由于边坡开挖切断了软弱层以及其它原因致使堑坡土体滑动出现变形现象，包括由于边被坍滑逐级牵引坡顶斜坡附功，最后出现以整体形式下滑的变形现象。一般情况下的规模较小、厚度不大，多呈牵引式出现，变形以平移为主。

调查表明，工程滑坡的产生与边坡的开挖有着密切的关系，但与边坡的坡度并无直接联系，如仅放缓边坡，并不能阻止滑坡的产生，必须将滑坡与边坡坍滑加以严格区别。根据上述膨胀土路基边坡的坡坏类型以及特征，可以发现，受膨胀土的影响因素和破坏程度的不同归纳为表层破坏与深层破坏两种基本形式；其中前者包括边坡冲蚀和溜坍，后者包括边坡坍滑与滑坡。通常情况下，冲蚀与溜坍是边坡整体稳定条件下所产生的局部破坏，处理措施应以坡面防护为主，铺以一定的边坡加固设备。坍滑与滑坡则影响边坡的整体稳定性，应以边坡的加固为主铺，采取必要的坡面防护处理措施。

2 病害防护技术

对于膨胀土边坡表层的破坏，受到气候环境变化的影响显著，加上反复的干缩湿胀使边坡表层土强度显著降低。因此，对于膨胀土的被面防护强调“保湿防渗”的处理原则，即边坡不仅仅是要求有防护坡面的措施，同时还需要及时采取措施修建，使边坡土体既能保持一定的湿度，又能使坡面排水畅通，避免坑洼积水现象在坡面出现。常用的边坡防护措施有以下几类。

2.1 植物防护

植物防护可以选用生长迅速、报系发达、枝繁叶茂的植物栽种，形成良好的植被，降低边坡表层的干湿变化，减缓大气降雨对坡面的冲刷。植物防护是膨胀土边坡的一种基本防护方法，它可以防止大量存在的坡面冲破现象，也可以减少一些表层溜坍的发生。

2.2 骨架护坡

骨架护坡有方格骨架护坡和相拱型骨架护坡之分，其主要作用是防止边坡表层溜坍。同时通过配合坡面植物防护的实施也能防止坡面冲蚀，骨架适宜采用浆砌片石构筑，以增加其耐久性。同时要求骨架截面的宽厚一般采用0.4～0.8m，间距为3～6m。骨架护坡的坡度不能过陡，以小于1∶175为宜，否则骨架本身难于稳定。同时由于骨架嵌入土层的深度较浅，易随膨胀土一起产生膨胀变形，对护坡效果有一定影晌。

2.3 浆砌片石护坡

采取这种方法为全封闭护坡工程最常用的一种边坡防护形式。厚度不宜小于0.3m。由于隔离了气候环境对边坡土的直接作用，提高了膨胀土抗干缩湿胀的变形能力。因此也是一种有效的膨胀土边坡防护措施。通过大量的现场调研和计算分析表明，在相同的边坡坡度条件下，通过采用浆砌片石护坡后，边坡的极限高度也得到显著提高。

2.4 其他防护措施

随着技术的进步，设计理论的不断发展，新材料的出现和施工工艺的改进，在传统边坡防护措施的基础上，提出了许多新型的边坡防护方法，如改性桩或小桩边坡加固、喷锚支护或锚杆框架护坡、喷射混凝土挂网或钢纤维混凝土喷射支护、铺设土工合成材料或采用石灰土夹层加固边坡水泥土砂浆或矿碴复合土封闭坡面等，该类方法的突出特点是材料用量少、强度高、结构自重轻、受力合理，施工劳动强度低、机械化程度高，设计理论先进、技术可靠等。其中，铺设土工合成材料加固路堤边坡是一种使用最广、最具发展前途的边坡加固新技术，在国内外已经有许多相关的成功使用经验可以借鉴。该方法通过在路堤分层夯填过程中，在夯实后的层面上敷设—层土工合成材料，利用土工合成材料与土体间的摩阻力，阻止土体的膨胀，抑制土体的变形，提高土体的综合强度，以达到加固边坡的目的。

3 膨胀土路基边坡加固

路基边坡的设计是以边坡的整体稳定分析为基础，与一般的粘性土坡相比，受膨胀土特殊工程性质的影响，使得膨胀土边坡即使在较低和较缓的情况下，稳定位也不高，极易坍滑（常见加固路堤边坡设计断面图如图1所示）。尤其突出是在坡脚附近，—方面受水的冲创、渗透和浸沉作用，强度衰减剧烈；另一方面，应力集中显著、塑性破坏区较大，从而较易造成边坡出现整体破坏。因此在膨胀土地区几乎所有的边坡均采取加固处理，并以“固脚”为重点。结合工程实践，对膨胀土路基边坡常采用的加固措施可采取以下几种方法。

图1 土工网加固路堤边坡设计断面

3.1 支撑渗沟（边坡渗沟）

该方法主要是用于防止膨胀土边坡的浅层坍滑破坏，在路垫和路堤边坡上均可设置。间距以6～8m为宜，沟宽1.5～2.0m为宜，沟深不小于1.5m，并嵌入边披风化层以下（或稳定地层中），沟底用浆砌片石封底以方便防渗，并做成台阶状以适应边坡坡度和增加渗沟本身的稳定性。通过支撑渗沟来引导排泄路基边坡内的地下水以及疏干大气降雨渗透到边坡气候作用层内的水，同时通过渗沟侧壁及其底面与边坡土的接触，对边坡土层产生支撑作用。

3.2 重力式梢土墙

该方案是膨胀土地区使用最多，同时也是效果最好的边坡加固工程措施之一。由于膨胀土边坡的坡脚是整个边坡中最薄弱的部位，因此，基本上所有的膨胀土边坡均设有坡脚挡墙。通过工程实践效果表明，只要设计参数选择合理，构造措施适当，并注意坡面防护，设置坡脚挡墙的加固效果是令人满意的，几乎是膨胀土边坡加固不可缺少的一种支挡建筑物。

3.3 其他加固措施

随着各种边坡加固新技术的发展，尤其是近二十几年来，各种轻型支挡结构在国内外逐步得到了较广泛的应用，如锚杆挡土墙、加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、对拉式挡土墙、卸荷板捎土墙等，这些膨胀土路基边坡加固技术在一定程度上改变了传统边坡加固设备的笨重厚实形象，具有造价低、便于拼装及机械化施工等特点，深受工程界的欢迎和重视。这些轻型支挡结构在膨胀土边坡工程中的应用，大大地丰富了膨胀土的边坡加固方法，同时也促进了膨胀土边坡加固新技术、新理论、新材料和新结构的发展。

4 结语

与任何新技术在发展初期遇到的困难—样，膨胀土路基边坡的这些加固新技术在应用过程中也并不都是成功的，有些甚至造成了较大的损失，教训非常深刻。对各种成功的经验和失败的教训进行科学的总结，也会促进膨胀土路基边坡加固新技术不断的发展，是走向成功的基础。

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［2］孙万虎.膨胀土路基施工工艺及质量控制［J］.建设科技，2012，27（5）：31-33.

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