膨胀土路堑边坡防治措施的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com ・２９０・　第３４卷第ｌ５期　２　０　０　８年５月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩ　ＩＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．１５　Ｍａｙ．２００８　文章编号：１００９—６８２５（２００８）１５—０２９０　０２　膨胀土路堑边坡防治措施的研究　胡志华摘张磊　要：针对膨胀土路堑边坡的特点，结合郑石高速公路Ｋ１２６＋３２０－－Ｋ１２６＋６６０段“表水防护＋改性处理＋植被护坡”　的边坡处理施工方案，探讨膨胀土路堑边坡的防治措施，可供同类工程参考借鉴。　关键词：膨胀土，路堑，边坡，表水防护，改性处理，植被护坡　中图分类号：ＴＵ４１７　文献标识码：Ａ　郑州至石人山高速公路是河南省新规划的“两桥三路”中的　明显的湿胀干缩效应，在反复干、湿的条件下会产生裂隙。　“一路”，是一条新的区域能源和旅游大通道的辐射线，沿线　针对此类土壤类型，结合目前国内的膨胀土路堑边坡防护措　所经地区高山峻岭，河流纵横，水库、沟壑以及不良地质现象众　施，采取了“表水防护＋改性处理＋植被护坡”的方案处理该段路　多，施工难度极大。该路线在穿越鲁山境内时，遇到黏土岩及其　堑边坡。先进行削坡放缓处理，在坡面上间隔一定距离设置排水　风化残积形成的厚层黏土，普遍具有膨胀性。根据现场取样的特　沟，达到排水截水的目的，防止雨水下渗引起土壤膨胀。然后采　征并结合工程勘察的资料表明：该部分黏土层为高含水量膨胀　用膨胀土生态改性剂和施工技术改变膨胀土颗粒粘结特性，提高　土，具有中等的膨胀性，部分土层具有强膨胀性。文中抓住膨胀　土体的抗碱强度，改性后的膨胀土，喷植草皮，以达到生态护坡的　土路堑边坡失稳的主要特点和规律，以“表水防护＋改性处理＋　目的。　植被护坡”的方案处理郑石高速公路Ｋ１２６＋３２０～Ｋ１２６＋６６０段　１．１表水防护　膨胀土路堑边坡为例，探讨适合膨胀土路堑边坡处治的防护方　１）天沟：是坡面排水网系的第一道防线，天沟道数和天沟深　案，为同类型路段施工提供经验。　度，视上游坡面汇水面积大小和边坡堑顶上方是否有地表水体而　定，且必须采取浆砌等防渗漏和防冲刷措施。由于Ｋ１２６＋３２０～　１　膨胀土路堑边坡防治措施研究　汇水面积不　郑石高速Ｋ１２６＋３２０－－Ｋ１２６＋６６０段膨胀土路堑边坡，主要　Ｋ１２６＋６６０段路堑边坡堑顶上方为少量田地和林地，包括红黏土和黄黏土两种类型。这类黏土主要是由于黄土被侵　大，设置了一道浆砌片石天沟来形成第一道防线。　２）边坡平台排水沟：台阶形边坡应在每一级边坡平台内侧设　截排上部坡面与平台水流。在坡脚外侧，设置了浆　胀土类型，主要矿物成分是蒙脱石和伊利石，其亲水性很强，具有　置纵向排水沟，蚀或侵蚀后红土出露地表所形成，土体粘粒含量高，塑性强，属膨　让施工车辆通行，尤其运输重车，隧道碴在重车轮胎碾压下由于单　利于隧道碴颗粒间缝隙密实，减少工后沉降和不均匀沉降，避免　位面积压力大，隧道碴底基层很容易固结密实，确保了质量。经实　由于工后沉降较大尤其不均匀沉降大而造成混凝土面板断裂。　验比较，施工车辆通行１个月后弯沉值平均减小２０％－－５０％。　５）隧道碴应先用玄武岩，而不能选用易风化泥岩、页岩等，压　碎值应不小于３５％。　５施工质量控制重点　１）严格控制路基质量，只有在路基质量合格条件下才能施工　６）隧道碴底层质量控制重点是弯沉和碾压遍数，碾压遍数根　用砂灌缝前一般先振压２遍，找平后振压６遍～　出好的路面工程，尤其确保路基地下排水系统要贯通。通过路基　据实验路段确定，实际施工控制中碾压遍数一般取高限。　盲沟设置，能有效排除路基地下水、渗入路基中的地表水及半填　８遍，半挖和明槽路段边坡往路基下渗水。　２）严格控制隧道碴粒径，最大粒径不能超过厚度的２／３，且不　６结语　在特殊地理环境、水文地质、气候条件下，因地制宜，选用隧　能超出１５　ｃｔｎ；个别超出粒径颗粒，人工拣出或破碎，但也不能过　道碴取代级配碎石作为路面底基层用料，在确保质量情况下应该　小，不能全部使用碴粉灰含量超过２０％的隧道碴。　是可行的。尤其对于山岭重丘区，地域狭窄，没有足够的地方作　选用隧道碴作为路面底基层用料可以节约用地，减少　３）隧道碴颗粒间隙尽量用砂灌满，碾压密实，再根据设计标　为弃土场，高厚度用上面提到的混合料找平，确保平整度。　环境破坏。但由于隧道碴粒径偏大，为了确保质量，在施工中应　４）水稳层施工在底基层开放交通通车至少１个月后进行，有　增加砂灌缝及找平等工序。　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｓｕｂｂａｓｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｕｄｄｎｇ　ｄｅｂｒｉｓ　ｆｒｏｎａ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ＪＵＮｉａｎ－ｊｕｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｅｂｒｉｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒａｖｅｌ—ｓｏｒｔｅｄ　ｓｕｂｂａｓｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒａｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｅｂｒｉｓ　ｓｕｂｂａｓｅ，ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｎｅｅｄｉｎｇ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｏｉｎｔｓ，ｄｒａｗｓ　ａ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｅｂｒｉｓ　ｃａｎ　ｒｅｐｌａｃｅ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｅｄ　ｂｒｏｋｅｎ　ｓｔｏｎｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｓｕｂｂａｓｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｌｏｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ　ｄｅｂｒｉｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｐｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ｑｕａｌｉｔｙ　收稿日期：２００８—０１．１５　作者简介：胡志华（１９８０　），女，硕士，助教，华北水利水电学院机械系，河南郑州４５００１１　张磊（１９８０一），男，硕士，助理工程师，河南中原高速公路股份有限公司，河南郑州４５００５２　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３４卷第１５期　２　０　０　８年５月　胡志华等：膨胀土路堑边坡防治措施的研究　・２９１　・　砌片石排水沟，以防坡脚冲蚀和浸水膨胀变形。　１．２改性处理　的水稳定性强度进行了初步比较分析。部分典型试验数据见表３。　表３　ＣＢＲ试验数据分析　土类　强膨胀土　中膨胀土　强膨胀土＋１０％消石灰　中膨胀土＋８％消石灰　％　ｃＢＲ　２．５１　３　４４　３５　９　１８　１　化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土　的物理化学作用进行膨胀土的改性处理，以达到降低膨胀土膨胀　潜势、增强强度和水稳性的目的。在Ｋ１２６＋３２０～Ｋ１２６＋６６０段　击实功　３×９８　３×９８　３×９８　３×３９　含水量　２０．５　２２　１７　２３．３６　２３．２　线膨胀率　４．９２　４　１６　１　３　Ｏ．８９　膨胀土路堑边坡改性处理中，采用消石灰对膨胀土进行了改性处　理，以消除土的胀缩性并改善膨胀土的力学性能，满足高等级公　路对路堑边坡的要求。　１．２．１　膨胀土及膨胀土与消石灰混合料力学性能试验　１）液塑限试验。液塑限是反映土体中土粒与液相水之间灵　表３中数据表明：消石灰有效降低了膨胀土的线膨胀率，使　ＣＢＲ水稳强度显著增大，改善了膨胀土路堑边坡的使用性能。　１．２．２　膨胀土改性处理施工注意事项　１）保证膨胀土边坡有一定的含水量，应在最佳含水量以上２个　敏性的指标，塑性指数是液限与塑限之差。液限、塑性指数越大，　百分点为宜。２）保证膨胀土边坡改性处理施工的连续性。３）膨　土体的水稳定性就越差、胀缩性能就越大；相反液限与塑性指数的　胀土及消石灰混合料要充分拌和，避免拌和不匀。　减小将有利于膨胀土的水稳定性和强度稳定性。表１为Ｋ１２６＋　１．３植被护坡　在改良膨胀土边坡基础上，再通过喷植草皮，可以起到生态　护坡、保持边坡稳定的作用。Ｋ１２６＋３２０～Ｋ１２６＋６６０段膨胀土　路堑边坡的植被防护采用挂三维网、液力喷播的方式，以狗牙根、　高羊茅、多年生黑麦草、白三叶草等混播为主。其混播能够充分　３２０－－Ｋ１２６＋６６０段两种土样及两种土样与消石灰混合料的液塑　限试验对比数据。　表１　液塑限试验数据对比分析　土样名称　强膨胀土　强膨胀土＋１０％消石灰　中膨胀土　中膨胀土＋８％消石灰　％　塑性指数，尸　３Ｏ．８　１８．８　２８．３　２２　８　液限ｍＬ　塑限　６７．９　５８．２　５７．７　５４．１　３６　６　３８．１　２８．９　３０．２　发挥各自的特性，弥补单一植被的不足，从而大大增加植被的适　应能力和护坡固坡能力，这主要体现在以下方面：　１）生长快的与生长慢的相结合：多年生黑麦草属于先锋草　种，出苗快，出苗齐，能够弥补狗牙根等出苗时间长、早期生长慢　的缺点，在短时间内形成草皮，迅速起到植被防护的作用；狗牙根　注：＊表示按９８％的压实度制成５　ｃＩｎ×５　ｃＩｎ试件，在标准温度和湿度下养生　７　ｄ后，取出试件，经粉碎过筛后进行液限和塑限试验　由表１可以看出：两种膨胀土在外掺消石灰材料后其液限和　塑性指数都发生了很大的改变，液限含水量有明显下降，塑性指　数减小至２０％左右，大大改善了膨胀土的水稳定性，降低了膨胀　土中土粒对液相水的灵敏性。　等的生长逐渐取代多年生黑麦草，形成持久的草皮。２）匍匐型与　丛生型相结合：狗牙根、白三叶为匍匐型草种，扩张性好，能够在　坡面形成纵横交错的植物网络；高羊茅和多年生黑麦草等则为丛　生型，密度大、根系深，能够在土壤表层形成盘根错节的垫层。３）　２）自由膨胀率试验。自由膨胀率是反映土的胀缩性的指标　之一，它与土的黏土矿物成分、胶粒含量、化学成分和水溶液性质　等有着密切的关系。对膨胀土及膨胀土与不同比例消石灰混合　料的自由膨胀率试验数据见表２。　表２自由膨胀率试验数据对比分析　％　暖季型与冷季型相结合：狗牙根属于暖季型草种，耐高温；高羊　茅、多年生黑麦草、白三叶等属于冷季型草种，耐寒性强、返青早、　枯黄晚、绿期长。４）禾本科与豆科相结合：白三叶为豆科植物，有　根瘤菌，能够固氮，耐贫瘠土壤；高羊茅、狗牙根等属禾本科，须根　发达，固结土壤能力强。　２结语　从Ｋ１２６＋３２０－－Ｋ１２６＋６６０段膨胀土路堑边坡的情况来看，　能有　表２的数据表明：消石灰有效降低了膨胀土的膨胀潜势，基　利用“表水防护＋改性处理＋植被护坡”方案进行边坡防治，使防护边坡稳定美观，　本上使膨胀土与消石灰混合料处于弱膨胀潜势以下。其中膨胀　效防治边坡的冲刷和溜坍，防治水土流失，易操作、工期短、造价低、效果好的特点，是膨胀　土与消石灰混合料按９５％的压实度压实成型，然后在标准温度和　并且具有易掌握、　标准湿度下养生７　ｄ后进行自由膨胀率试验，这也符合工程施工　土地区路堑边坡防护一种切实可行、值得借鉴的防护措施。的实际情况，否则消石灰的作用难以充分发挥。　重要指标，是采用重型击实制件，上覆２．７　ｋＰａ压力，浸水９６　ｈ后　参考文献：　１９７９．　　陈孚华．膨胀土上的基础［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，　３）ＣＢＲ试验。加州承载比试验是检测路堑边坡水稳强度的　［１］２００７，３３　的贯入强度值，并可测试件浸水之后的线膨胀率，通过试件的　［２］李五红．膨胀土路堑边坡防护综述［Ｊ］．山西建筑，ＣＢＲ值及线膨胀率可综合反映膨胀土及膨胀土与消石灰混合料　石灰分别制件，进行比较。对同一种土、同一比例的外掺消石灰　一（１１）：２７１—２７３．　业出版社．１９９８．　　刘特洪．工程建设中的膨胀土问题［Ｍ］．北京：中国建筑工　的水稳定性强度。本次试验针对两种膨胀土掺加不同比例的消　［３］在不同含水量条件下的水稳定性进行了初步分析；对同一种土、同　［４］廖济川，陶太江．膨胀土的工程特性对开挖边坡稳定性的影　响［Ｊ］．工程勘察，１９９４（４）：５７—５９．　比例的外掺消石灰、同一含水量试件在不同制件干密度条件下　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｓｌｏｐｅ　ＨＵＺｈｉ－ｈｕａ　ＺＨＡＮＧＬｅｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｓｌｏｐｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇ—　ｉｇ　ｐｌｎｕｓ．ｐｌａｎｔｓ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｈｉｃｈ＆ｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋ１２６＋３２０－－Ｋ１２６＋６６０　ｏｆ　Ｚｈｅｎｇ－Ｓｈｉ　ｆｒｅｅｗａｙ，ｉｔ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａ—　ＳＬｌｒｅｓ　ｔｏ　ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｏｉｓｌ　ｃｕｔｔｉｇ　ｎｓｌｏｐｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｃｔｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ，ｃｕｔｔｉｎｇ，ｓｌｏｐｅ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ，ｐｌａｎｔｓ　ｐｒｏｔｃｔｉｅｏｎ