浅谈高速公路膨胀土边坡

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1、浅谈高速公路膨胀土边坡破坏机理及其预防性养护（李建安郭占国毛久海）摘要：本文结合十堰至天水高速膨胀土边坡运营养护情况，对膨胀土边坡常见病害及其形成机理进行了论述，对膨胀土边坡支护技术及预防性养护措施进行了探讨，提出了膨胀土边坡进行预防性养护的工作思路。关键词：膨胀土边坡破坏机理预防性养护我国是膨胀土分布最广的国家之一，随着高速公路建设的快速发展，高速公路穿越膨胀土地区已极为普遍，由于膨胀土吸水膨胀、失水收缩、反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等工程特性，在雨季经常出现的路基下沉、基床翻浆冒泥、坡冲蚀溜塌、坍塌、滑坡等病害，严重影响道路通行安全，每年造成数以亿计的

2、经济损失。1、工程概况十天高速西略段起于西乡县茶镇，止于略阳县白水江镇，全程262.9公里，是国家高速公路网规划中的一条重要的横向联络线，是连接我国中南与西北地区的便捷公路通道之一，也是构建陕西省“2367”高速公路网规划中纵贯东西、连接鄂陕甘的重要路段，沿途经过汉中市、安康市，共11个县区，2011年12月建成通车，沿线膨胀土分布广泛，由于汉中地区雨水丰沛，年均降雨量1000-1400mm，主汛期为每年6月至9月，强降雨天气频发，经常造成滑坡、泥石流等地质灾害。据统计，自2011年底通车运营以来，全段共发生水毁边坡78处，其中膨胀土地质段边坡滑坡、坍塌、冲蚀等病害23

3、处，占全部水毁的29.5%，造成经济损失300余万元。2、膨胀土工程特性膨胀土是指富含亲水性矿物，具有明显的吸水膨胀和失水收缩的高塑性黏质土。膨胀土的工程地质性质除具有一般粘性土的物理化学性质外，最重要的特性是多裂隙性、超固结性、强膨胀性与收缩性、强度衰减性、快速崩解性及风化分带性。其主要特征是：⑴粒度组成中粘粒(＜2μm)含量大于30%；⑵黏土矿物成分中伊利石-蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位；⑶土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝；⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减；⑸属于液限大于40%的高塑性土；⑹属超固

4、结性黏土。[1]这些性质从不同角度反映了膨胀土的特殊规律，在环境、水文地质条件的共同作用下，使得膨胀土的工程性质极差，而常常对各类工程建设造成巨大的危害。3、膨胀土路堑边坡防护技术膨胀土路堑边坡防护与加固措施主要包括表水防护、坡面防护和支挡防护三部分结合使用。3.1边坡高度小于6m的边坡采用单级边坡防护，坡率采用1:1-1:1.5，坡面防护主要采用绿植防护，绿化物以紫穗槐和挂网植草为主，对于个别坡率较大、土体松散的段落增加片石支撑渗沟和拱形骨架防护，表水防护采用坡顶设置U型截水沟，将上部地表水排至边坡外排水系统，确保地表水不致渗入土体或冲蚀坡面。3.2边坡高度大于8m的

5、边坡采用多级边坡，每级6m，一级边坡坡率根据实际情况采用1:1-1：1.5，二级及以上边坡坡率采用1:1.5，边坡形式为平台台阶形。支挡防护根据边坡水文地质情况采用拱形骨架护坡、浆砌片石护坡、锚索框架梁、支撑渗沟+拱形骨架、抗滑桩、挡土墙等防护形式。坡面防护以植生袋种植紫穗槐为主，对于顶部土体稳定、坡率小于1:1.5、坡高小于4m的边坡采用挂网植草防护。表水防护采用顶部设置U型截水沟、每级平台顶部设置60*60混凝土或砌体截水沟、坡面每隔50m设置急流槽与坡面排水管、支撑渗沟、相结合，形成完善的排水网络。[2]4、膨胀土路堑边坡水毁特征及防治措施4.1膨胀土路堑边坡水毁

6、类型及其特征膨胀土路堑边坡水毁类型按其规模和危害程度分为以下几类[3]：4.1.1剥落与泥流。剥落是边坡表土经物理风化作用使土块解体，破裂成松散土粒，在重力作用下沿坡面滚落堆积于坡脚的现象。剥落主要发生在蒸发作用强烈的干旱季节，多在坡面下受物理风化作用显著的表层约0.1～0.2m深度范围。剥落的松散物质在雨季被水流裹带搬运则形成泥流，造成边沟或涵洞淤积，使地表水不能及时排除，引起边坡其他病害。（a）边坡剥落4.1.2冲蚀。路堑坡面剥落的松散表土，在大气降雨或地表径流的集中水流冲刷侵蚀作用下，沿边坡形成沟状冲蚀坡面的现象。冲蚀作用主要发生在大雨或暴雨季节，水流越集中，冲蚀

7、越严重，由于其破坏了边坡坡面的完整性，易造成防护构造物及排水系统下部脱空、开裂及绿化物损坏，从而诱发边坡局部失稳损坏。4.1.3膨胀与收缩。由于膨胀土吸水膨胀、失水收缩的特性，当土体受雨水、地下水及环境变化影响，膨胀土边坡吸水后迅速膨胀，造成坡面局部土体外鼓，防护构造物及排水沟开裂、滑移，此类病害多出现在采取混凝土骨架、抗滑桩、锚索框架梁等刚性支护形式的边坡，病害发展周期较长，常出现于连续降雨之后或干旱季节，在初期病害较轻微，但治理难度大、费用高，在运营过程中往往被忽视，随着湿胀干缩效应的反复作用，病害不断扩大，在连续降雨期间易出现植生袋