浅谈公路膨胀土高边坡的防护技术

　　摘要：膨胀土是颗粒高分散，成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土质，它是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的非凡土。正是由于这种土的显著胀缩特性，使膨胀土地区的房屋建筑，铁路、公路、机场，水利工程等经常遭受巨大的破坏，因此，对膨胀土路基边坡进行综合防治十分必要。本文结合工程实际，对高速公路膨胀土高边坡的防护谈一些看法。
　　关键词：公路,膨胀土,高边坡,防护
　　
　　
　　膨胀土是颗粒高分散，成分以粘土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土质，它是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的非凡土。正是由于这种土的显著胀缩特性，使膨胀土地区的房屋建筑，铁路、公路、机场，水利工程等经常遭受巨大的破坏，因此，对膨胀土路基边坡进行综合防治十分必要。本文结合工程实际，对高速公路膨胀土高边坡的防护谈一些看法。
　　一、施工技术简介
　　1、工程概况
　　广西某高速公路高边坡处于膨胀土地段，该地段膨胀土自由膨胀率为30%～80%，湿法重型标准压实度为90%时的CBR试验的膨胀率为3%～10%，同时各向异性明显，竖向收缩与横向收缩比为0.29，极值为0.16。施工过程中，坡顶出现间断性的纵向裂缝，随后发生多次滑坡。
　　2、防护方案
　　根据此膨胀土边坡的特点，主要采取“化学改良+无砂大孔混凝士排水骨架+植物防护”方案。具体措施是：先用DAH混合溶液改良膨胀土边坡的表层土，然后在其上挖槽浇筑无砂大孔混凝土骨架，然后在骨架边坡上再铺草皮。
　　（1）DAH混合液改良。首先对需处理的边坡用麻花钻钻取10个左右的原状土进行室内DAH混合溶液改良的室内试验，试验内容主要是DAH混合溶液掺配比例的确定，可通过掺配前后试样的物理性质试验、水理性质试验、力学性质试验及根据现场实际情况所增设的一些特殊试验，用土体的界限含水量、自由膨胀率、胀缩总率、饱水后的剪切强度得出DAH混合溶液的掺配比例，并以此作为施工控制。在现场施工中DAH喷洒完毕后，需每隔一定深度取样进行室内试验，检验处治效果，达不到要求时须补喷!直到满足要求为止。
　　（2）无砂大孔混凝士排水骨架施工
　　①无砂大孔混凝土排水骨架由土骨架和支骨架组成，土骨架的规格宽深为0.6m×1.0m支骨架的规格为0.4m×0.6m。土骨架间距为8m。支骨架上下间距为3.5m骨架的浇筑待坡面的改良达到设计要求后，按设计深挖槽，然后在槽内浇注无砂大孔混凝土。骨架表面与坡面持干，在浇筑骨架前，在骨架底用5cm厚的石灰土捶面，然后用2cm厚的水泥砂浆抹面，这样可以防止水分下渗。抹完面后就可在其上浇筑无砂大孔混凝土骨架。
　　②做好无砂大孔骨架后，需在骨架的相应位置砌出高出骨架一定高度的红砖做为表面排水系统。在主骨架两边各砌一排红砖构成排水沟，在支骨架下边缘砌一排红砖作为拦水块，主骨架两边的红砖高出主骨架面10cm支骨架下边缘的红砖高出支骨架面10cm。使得每一骨架内的水流通过支骨架下边缘的拦截从而汇集到主骨架的排水沟里流走。
　　（3）铺草皮。在膨胀土路堑边坡浇筑好骨架以后!先检测改良后坡面的PH值，待PH值在6～9左右就可以进行植草。植草的种类不能选用蒸发率较大的植物，应选用蒸发率较小的植物，这样可使膨胀土的大气影响区域保持相对的稳定。草皮应选择适于本地气候环境成活率高的品种。
　　3、工作机理
　　化学改良溶液由DAH和具有交换性阳离子的可溶无机盐按一定比例配制成水溶液。DAH是强渗透剂和分散剂。确保渗透改良达到规定深度：溶液中的交换性阳离予进入膨胀土晶格，提高晶层问结合力，防止水分子再次进入导致晶格膨胀。DAH有亲水基团和憎水基团，进入膨胀土晶格后。亲水基团指向极性水分子，憎水基团指向晶片，形成单分子吸附层，将膨胀土晶格中吸附的水释放出来。在溶液中加入交换性阳离子时，阳离子可进入晶层间，提高层间的联结作用。从而使膨胀土性质根本改变。通过蒸发作用和压力作用，将水排出，使土粒的表面联结作用增强，从面提高土的强度和反抗变形能力。
　　用DAH混合溶液喷洒开挖膨胀土边坡的表层土，由于DAH混合溶液能与膨胀土产生离子交换发生化学反应使表层膨胀土体改变性能，成为了正常土，具有较高的强度。同时DAH混合溶液的有效渗透深度在60cm以上，在1．5m左右范围内的士体都可以得到明显的改善通过这样的处理，相当于使开挖的嘭胀土边坡表层有一层上稍薄下较厚的好土封闭层，既可缓解膨胀土的超固结性对边坡开挖的影响，又可反抗膨胀土所产生的水平胀缩变形。同时还充分利用了膨胀土，节约工程投资。经DAH喷洒改最后的坡面。除了起到上述作用外，还有一个作用就是有效处理了膨胀土的大气影响深度根据设计规范计算，高速公路的大气影响深度为1．5～3米左右。3米以下受大气影响的幅度较小。而DAH溶液的改良深度为0．6～1．5米范围。有效减少了膨胀土的大气影响深度，提高了膨胀士边坡的稳定性。在改良后的边坡表面挖槽浇筑无砂大孔混凝土骨架，并在相应的骨架部位上砌砖形成格子式的排水沟槽，整体上就形成了膨胀土边坡的里外排水系统。首先无砂大孔混凝土骨架的间隙较大，可达到20％以上，水和空气可以迅速透过，具有良好的排水性能，渗人到膨胀土边坡里的水及土体内的裂隙水可通过无砂大孔混凝土骨架得以排出坡体外。其次骨架上还砌有格子式的沟槽排水。使得表面水流对坡面冲刷被分成了一小格一小格。形成“格室”敢应。每一骨架内的水流在该范围内通过相应的排水沟槽排走消散。减少了坡面的的整体冲刷，削弱了坡面的整体膨胀性。进一步提高了边坡的稳定性。
　　二、施工要点
　　1、施工前的准备
　　在所施工的路堑处按要求取土进行土工试验，在路堑开挖前按设计做好截、排水设施，引走一切可能影响边坡稳定的地面水和地下水在路堑的线路方向保持一定的纵向坡度以利排水。坡面预备按设计坡比修整好边坡，在边坡上由上至下用铁钎打出Φ25mm，深0．8～1．0cm，间距lm的梅花状布置的小孔当边坡高度大于10m时，边坡要分级开挖并设置台阶。对于弱膨胀土路段可在路堑全部开挖后再进行防护工程施工，而时于中等或强膨胀土路段宜采取边开挖边处治的方法，每一级边坡开挖后就马可以进行以上施工，之后紧接着进行下一工序。
　　2、喷洒DAH溶液
　　选择天气睛好时，将DAH混合液按设计比例掺配好后，搅拌均匀，用绿化喷播车结合水泵将混合溶液喷洒到修整好的边坡上，直到边坡不能吸收为止，这样为渗透喷洒一次，夭气晴好时待一天后，再渗透喷一次，喷洒时应由上至下进行，坡顶以上6m范围内也应喷洒，喷洒次数按试验确定。
　　3、无砂大孔骨架施工
　　（1）挖沟槽。由边坡顶至坡底按骨架设计位置、尺寸和形式放样开挖，开挖宽度为设计宽度，开挖深度至基底处治层深度。
　　（2）沟底处理。开挖后及时对沟底用石灰土捶面作为基底，以防水分沿沟底渗入边坡，捶面厚度为5cm，石灰土中石灰含量应不小于6%，施工中保证捶面与原坡面紧密结合。
　　（3）抹面。在石灰土捶面上做2cm厚的水泥石灰砂浆抹面。
　　（4）浇筑无砂大孔骨架。沟底处理好后就可以浇筑无砂大孔混凝上骨架，浇筑由下至进行，将按照设计配合比拌制好的混凝土均匀倒人开挖好的沟槽，不用砌筑，不用振捣，只须将其表面修整，大致与原坡面齐平即可。无砂大孔骨架7天强度般大于3Mpa，且能达到28天设计强度的75％。
　　（5）完成表面排水系统。骨架浇筑完2～3天后，在主骨架及支骨架内按设计砌筑红砖。作为排水沟槽及拦水块，主骨架两边的红砖应比主骨架面高出10cm，支骨架下边缘的红砖比支骨架面高出5cm，红砖下部埋入坡面土中。主骨架排水沟槽底部及两侧和砖面用2cm厚M5砂浆抹面，砖与砖之间用M10砂浆勾缝，拦水块在骨架和红砖之间用M5抹面，厚度为2cm，作为防水层，砖与砖之间同样用M10砂浆勾缝，这样在骨架上就形成了坡面排水槽。
　　4、铺草皮
　　为了防止冲刷，同时美化环境，骨架之间框格内应种植草皮。由于坡面喷洒过DAH改良溶液，改良后的表层土在初期呈碱性不能种草，因此只能在1个月以后进行。种植之前应测试土壤的ph值，当ph在6～9左右时种植草皮比较轻易成活。铺设时，将坡面修整到符合尺寸要求，将表面2cm的土翻松,将准备好的草皮由坡脚向上满铺于框格中!用长约20cm的木钉或竹钉将草皮钉牢，以后每天浇水养护，直到草皮生根返青成活。
　　三、结束语
　　由此可见，膨胀土高边坡采取“化学改良+无砂大孔混凝士排水骨架+植物防护”方案具有施工简便、节约投资、充分利用膨胀土的特点，有着巨大的社会经济效益。
　　
　　参考文献：
　　［1］肖世国.膨胀力作用对膨胀土堑坡整体稳定性分析的影响［J］.路基工程，2001（01）
　　［2］孟黔灵.膨胀土的裂隙性对边坡稳定性的研究［J］.公路，2001（10）
　　［3］陈雷.膨胀土路基设计及施工综述［J］.路基工程，2001（05）