高速公路膨胀土路堑边坡处理

马林

【摘要】针对膨胀土边坡的防护间题，结合我省某高速公路膨胀土路堑段实例，因地制宜地提出防止膨胀土边坡溜坍和滑坡等病害的边坡处理技术。

【关键词】路堑边坡；膨胀土；处理

膨胀土是由强亲水性粘土矿物组成并具有裂隙性、超固结性和强烈胀缩性的高塑性粘土。工程中遇到的膨胀土常处于非饱和状态，对水分状态的变化十分敏感。这种敏感性会引起膨胀土强度和体积的变化，往往造成工程建筑物的破坏。膨胀土造成的建筑物破坏类型繁多，而且具有反复性和长期潜在的危害性。膨胀土在第一次滑动后，将使整个坡内的土体受到不同程度的破坏。膨胀土边坡失稳是膨胀土地区一种最常见的斜坡变形现象，无论是膨胀土自然斜坡还是人工开挖的边坡，失稳现象都十分普遍，常常形成区域性灾害，有“逢堑必滑、无堤不塌”的说法。据估算，全世界每年因膨胀土造成的损失至少在50亿美元以上，中国每年因膨胀土造成的各类工程建筑物破坏的损失也在数亿元以上。

目前，正在修建的“五纵七横”公路网中，至少有8条高速公路通过膨胀土地区；规划的“十三纵十五横”总长35万km的国道主干线中，有9万多km路段通过膨胀土地区；西部大开发中拟建的21000km公路中，也有将近3300km路段穿越膨胀土分布区。膨胀土问题已成为我国公路建设中最突出的工程问题之一。对于膨胀土路堑边坡，合理的边坡设计和施工技术，在防止边坡溜坍、滑坡等病害方面能产生很好的效果。本文结合安徽某在建高速公路部分挖方路段膨胀土边坡防护设计和施工技术研究，为今后类似工程提供设计参考。

1、工程概况

安徽某在建高速公路第X合同段大部分都是膨胀土，因边坡开挖后长时间放置，受雨水冲刷，在部分开挖路段，路堑边坡滑坡比较严重，正常的路堑开挖施工已经不能保证公路的使用性能和施工进度，因此需要对此路段进行边坡进行处理。

2、膨胀土边坡失稳的主要特点和规律

与其它土质的滑坡相比，膨胀土边坡的失稳形式有其特殊的规律。根据对国内外膨胀土开挖边坡滑动现象的分析，可以将其最基本的特征和共同规律归纳如下：

a）浅层性：发育深度同裂隙发育深度及大气风化影响深度基本一致，通常小于6米；b）逐级牵引性：先在坡脚局部破坏，然后向上牵引发展，形成多层次滑动面；c）缓坡滑动：边坡的稳定坡角比一般土质的边坡缓；d）季节性：边坡失稳绝大多数发生雨季，降雨是主要的外部诱发因素；e）开挖后有较长的稳定时间：很多膨胀土边坡稳定数年后才失稳。

上述特點使得膨胀土边坡的设计方法不能简单采用一般土质边坡的设计方法，要根据具体情况而定，下边介绍几种以供参考。

3、路堑边坡处理

本合同段膨胀土路堑边坡处理共采用4种方案

1、设置较缓的边坡（1：1.5～1：2.0），在边坡上采用浆砌片石防护；2、对中等以上膨胀土全段在坡脚设置浆砌片石挡墙支护；3、CMA改性处理；4、GES柔性挡墙支护。

3.1浆砌片石护坡

当路堑高度H<3m时，挖方边坡设计施工采用30cm厚M7.5浆砌片石防护，且放缓边坡，边坡坡率宜为1：1.5～1：2.0。具体如下：

1）浆砌片石下铺设15cm厚砂砾垫层，在垫层下铺1层反滤土工布；2）为防止边沟内长时间滞水，影响膨胀土的干湿变化，边沟护砌下面设置排水盲沟；3）每10m长设置伸缩缝1道，伸缩缝填塞沥青麻絮，填塞深度为15cm；4）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔间距为1m；5）坡顶用浆砌片石封闭，避免雨水进入。（如图1）

3.2浆砌片石挡墙

此方案用于中等强度膨胀土路堑段。由于路堑开挖完毕后长时间放置和受雨水冲刷，边坡坡面及坡体大部分均已发生多种形式的变形破坏，设计施工采用浆砌片石挡墙支护，具体如下：

1） 挡土墙采用M7.5浆砌片石砌筑，每10m长设置伸缩缝1道，伸缩缝填塞沥青麻絮，填塞深度为15cm；2）泄水孔采用ф5PESI透水管，泄水孔间距为1m；3）浆砌片石挡土墙应错缝砌筑，泄水孔粘土层下空洞应用M2.5水泥砂浆填实，其上用碎石填实；4）挡土墙背后应使用透水性材料回填夯实。

3.3CMA改性处理

CMA改性处理是一种新型的膨胀土边坡处理技术，主要适用于中、弱膨胀土边坡，方案成本较高。它的改性机理是降低膨胀土的膨胀率，使其达到一般土的性能，处理深度一般为1m～1.5m。此方案利用了膨胀土边坡滑坡台阶宽度大多为1m左右这一特性，具体设计如下：

1） 边坡改性前按如下步骤处理：①按坡率1：0.75～1：2控制对坡表进行清理、刷坡。②已坍滑、滑动的坡体应对滑动面以上土体进行挖除。③边坡清理完成后应予以晾晒，期间应避免降水渗入坡面以尽快降低土体含水量。④在坡面按A大样图示间距钻孔，孔深30cm。⑤当坡面土体含水量下降，坡体表面出现网状裂隙，部分深度≥12cm时可进行下道工序的施工；2） 边坡治理：①在边坡表面喷洒膨胀土改性溶液，喷洒量以坡面土体饱和，溶液在坡面开始流动为止。②同第2-③条方式直到土体达半干燥状态，按本条①方式进行第二次喷洒，如此反复两遍达到改良目的为止；3） 边坡表层土体改性完成后无须遮盖，一般20天后可进行绿化施工。（方案设计图见图3）

3.4GES柔性挡墙

GES柔性挡墙是以地工编织物制成的生态袋填入砂砾土、草种与肥料，并采用专用连接扣连接而成的生态挡墙形式。将其运用于膨胀土挖方边坡上，可以有效的利用其柔性和植物生长的特性，达到加快稳定边坡的良好功效，具体设计和施工如下：

1）碎落台及边坡平台采用M7.5浆砌片石铺砌，不设平台截水沟。

2）平台以上边坡防护采用超挖1.0米，并用砂砾土回填，外层采用GES生态挡墙防护，GES生态袋尺寸采用60×52cm，袋内填充砂砾土，每层袋采用专用连接扣连接。回填土采用重型压实标准，压实度按85%控制。

3）GES柔性挡墙施工完成后应立即进行绿化施工，以避免GES生态袋长时间暴露损坏。

4）土工格栅采用双向拉伸型，纵横向抗拉强度20KN/m。GES连接扣上单钩剪力应>385N。透水土工布单位克重200g、抗拉强度≥6.5KN。砂砾土应选用渗水性良好的材料，严禁采用砂砾与细粒土、特别是膨胀土掺拌混合填筑。

5）土工格栅设置方法：当H≤2m时，不铺设；当2m7.5m时，在底部三级台阶、顶部两级台阶、并在上下层间每隔三级台阶各铺设Ⅰ级边坡在底部两级台阶、顶部两级台阶各铺设一层。

4、结语

膨胀土滑坡对路堑的破坏性是极大的，处理起来施工难度大，耗资大，若方案不当，一次处理成功的机率小。防治膨胀土滑坡必须坚持“先发治坡，以防为主”的原则，在治坡当中本着“治坡先治水，防滑先防水”的原则，水是膨胀土的大敌。膨胀土施工时应避开雨季作业，并同时加强现场排水，防止雨水直接侵蚀。路基开挖后各道工序必须紧密衔接，连续作业，分段完成，时间不宜间隔太久，在施工时要抓好质量控制关。