膨胀土路基的边坡防护
膨胀土地区公路边坡综合防护技术研究

1、进一步研究不同施工条件和气候条件下膨胀土地区公路边坡的综合防护 技术,提高防护技术的适应性和针对性。
2、加强膨胀土地区公路边坡长期性能的观测和研究,以更好地了解和掌握 膨胀土的工程性质和变化规律。
3、结合现代新型材料和工艺,研发更为高效、环保和经济的膨胀土地区公 路边坡综合防护技术。
参考内容
3、植被防护可以有效地降低边坡土壤的水分蒸发,增加土壤凝聚力,提高 边坡稳定性。同时,植被防护还具有美化环境和生态修复的作用。
4、在实际工程中,应根据膨胀土的具体性质、环境因素和施工条件,选择 合适的综合防护技术方案,并进行优化设计。
结论与展望
本研究通过对膨胀土地区公路边坡综合防护技术的研究,提出了综合考虑膨 胀土特性和环境因素的综合防护技术方案。结果表明,采用综合防护技术可以有 效提高膨胀土地区公路边坡的稳定性和耐久性,降低工程成本。然而,本研究仍 存在一定的局限性,例如未能全面考虑不同施工条件和气候条件的影响等。因此, 未来的研究可以从以下几个方面进行深入探讨:
针对这些问题,本研究提出了一些解决方案。首先,应加强对黄土高原地区 植物资源的研究,以了解不同植物的适应性、生长速度和抗逆性等特点,为植物 选择提供科学依据;其次,应规范种植技术,包括合理安排种植密度、改善土壤 条件、加强植物管理等;最后,应建立健全的监测与评估体系,对植物护坡技术 的应用效果进行实时监测和评估,以便及时发现问题并进行调整。
研究结果与分析
通过实验研究和工程实例分析,本研究得出以下结论:
1、膨胀土具有较高的含水率和液限,其力学性质受含水率影响显著。因此, 控制膨胀土的含水率对于提高边坡稳定性至关重要。
2、单纯采用排水或加固措施不能有效解决膨胀土边坡的稳定性问题,需要 综合考虑膨胀土特性和环境因素,采取综合防护技术。
高速铁路膨胀土路基施工及边坡防护技术

高速铁路膨胀土路基施工及边坡防护技术对膨胀土路基的处理,必须要选择合适的方法,本文就根据湘桂铁路扩能改造工程为例,对膨胀土路基的施工方法及边坡防护技术进行了简要分析。
标签:高速铁路;膨胀土路基;边坡防护引言膨胀土主要是指土中粘土成分中含有较多的亲水性的粘土矿物质,其特点是具有失水收缩硬裂和吸水膨胀软化,具有高度的可塑性。
我国的膨胀土分布非常广泛,总体面积也比较大。
膨胀土的压缩性低、强度高,很容易发生干缩变形、开裂湿胀,对各种建筑工程和铁路、公路路基具有很大破坏作用,引起路基下沉、边坡塌陷、松散脱落等各种质量问题,而且还不容易修复。
因此对膨胀土路基的处理显得非常重要,施工时必须要做好施工处理,保证膨胀土路基的质量。
一、工程概况湘桂铁路扩能改造工程柳州至南宁段,起自广西柳州市,经来宾市,止于南宁市,线路全长226.569km。
D1K735+573.41~D1K738+900(D1K738+900为线路终点)段为膨胀土路段,最大挖方深度18.6m,最大填方高度8.64m,其中D1K736+760~D1K737+447段最为典型,D1K737+200断面挖方深度最大。
该段表层局部覆盖第四系滑坡堆积层粉质粘土(膨胀土):黄褐色,灰绿色,硬塑状,石质为泥岩、泥质砂岩,含角砾,为滑坡体堆积形成;其余段上覆坡残积粉质粘土(膨胀土):黄褐色,灰绿色,微含10~30%的角砾。
石质为泥岩,分布于斜坡上,厚0~3m,自由膨胀率Fs=40~128%,蒙脱石含量M=17~33%,属中等膨胀土。
下伏基岩为第三系中新统下段泥岩、泥质砂岩夹炭质页岩,黄褐色、灰绿色,灰白色,泥质胶结,成岩作用差,岩质极软,本层中泥岩为中等膨胀岩,具高孔隙率、高蒙脱石含量、胀缩性大和各种结构面发育、岩体扰动后强度衰减显著等特点,自由膨胀率Fs=68%,饱和吸水率最大值Wsa=54%。
二、膨胀土路基的处理1、换填法。
换填法比较可靠,但是对于膨胀土分布面积较大的地区,把膨胀土全部开挖并换掉会占用很多土地,并且各种运输和借土费用会很高,该方法非常不经济,有时还会破坏生态环境。
路基防护工程之喷锚膨胀土路堑边坡施工

4、勾缝及养生:勾缝一律采用凹缝,勾缝采用的砂浆 强度M7.5,砌体勾缝嵌入砌缝20mm深,缝槽深度不 足时应凿够深度后再勾缝。每砌好一段,待浆砌砂浆 初凝后,用湿草帘覆盖定时洒水养护,覆盖养生 7~14d。养护期间避免外力碰撞、振动或承重。
5、镶边:采用C20水泥砼预制块镶边,镶边石高出骨 架面6cm,以汇导水流,使路面雨水在边坡上顺镶边 石形成的凹槽集中排除。
2、施工前检查机械设备状况,主要是检查砂浆拌 和机,保持其良好运转。
3、工程开工前,在总工程师的指导下仔细审阅图 纸,如有疑问及时通知甲方监理及设计人员以便及 时解决,组织设计交底工作,即项目总工向工区技 术负责人进行技术交底,技术负责人向施工队技术 交底,施工队负责向班组进行交底施工人员安排。
6、植草:骨架拱圈内采用植草、栽植灌木防护。采用 直接撒播草籽 方式植草。每个拱圈内栽植1棵灌木, 边坡平台及护坡道间隔5m左右栽植1棵灌木,不必刻 意规则种植。若为填石路基或土石混填路基,应换填 20cm的种植土。 7、砌筑片石,现场试验人员都应对 砂浆取样做试验,现场记录必须及时、客观、工整。
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• 1米或
缘0.2米。 叠铺草皮适用于坡度不小于1 1 每块草皮的尺寸以20cm×40cm 多采用水平叠置形式。 方格式铺是先将草皮平铺成与 路线斜交成45°
草皮供应不足的路段。铺草皮一般应在春秋季或雨季
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四、植树
、植树 适用于坡度不陡于1 1.5的各种土质边坡和风化极严
的作用。 成条带状或连续式。 植树的种类应选择在当地土质和气候条 件下能迅速生长、根深枝茂的低矮灌木类树种。在高等级公路 车安全。
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• 3、片石骨架护坡砌筑: (1)、施工前先将护坡及锥坡脚挖槽使其满 足设计要求,使基础稳固坚实地嵌入槽内。
膨胀土路堑边坡柔性支护施工工法(2)

膨胀土路堑边坡柔性支护施工工法膨胀土路堑边坡柔性支护施工工法一、前言膨胀土路堑边坡柔性支护是一种常用的公路施工工法,能够有效地保护路堑边坡的稳定性和安全性。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及一些工程实例。
二、工法特点膨胀土路堑边坡柔性支护工法具有以下特点:1.施工简单:不需要大型机械设备,施工简便方便,适用于各种地质条件。
2.成本低廉:相比于传统的刚性支护工法,膨胀土路堑边坡柔性支护工法成本更低,节省了材料和人力资源。
3.环保可持续:采用天然的膨胀土进行路堑边坡支护,不会对环境造成污染,并且使用寿命较长。
三、适应范围膨胀土路堑边坡柔性支护工法适应范围广泛,特别适用于高风险地区和软土地质条件下的公路施工。
该工法能够有效地抵抗膨胀土的涨缩性质,提高边坡的稳定性。
四、工艺原理膨胀土路堑边坡柔性支护工法的实际工程中,需采取以下技术措施:1.选择合适的膨胀土材料,确保其具有良好的膨胀性质和稳定性。
2.在路堑边坡上逐层铺设膨胀土材料,形成一层柔性支护层,并采用适当厚度的膨胀土填筑以增强支护效果。
3.在天然地基基础上,采取适当的排水措施,以提高边坡的抗渗性。
4.在边坡表面安装护面板或其他保护措施,增加边坡整体的稳定性和耐磨性。
五、施工工艺膨胀土路堑边坡柔性支护工法的施工过程主要包括以下几个阶段:1.地质勘测和设计:了解地质条件和边坡稳定性,设计合理的支护方案。
2.边坡开挖:按照设计要求进行边坡开挖,保持边坡平整。
3.基础处理:对天然地基进行处理,确保地基的承载力和稳定性。
4.柔性支护层施工:铺设膨胀土材料,逐层填筑,形成柔性支护层。
5.排水措施:安装适当的排水设施,保证边坡的抗渗性。
6.护面板施工:在边坡表面安装护面板或其他保护措施,增加边坡的稳定性和抗冲刷能力。
六、劳动组织膨胀土路堑边坡柔性支护工法的劳动组织需要进行合理的人员和设备配置,确保施工工期和质量。
膨胀土边坡防护

铁路膨胀土路堑边坡的防护处理1 引言铁路膨胀土路堑边坡的防护处理,直接关系到铁路施工和运输的安全,是一个非常关键的工程措施。
根据国内已建的铁路路堑膨胀土边坡经验,膨胀土路堑边坡首先应防止雨水直接冲刷,同时应减少雨水渗入土体引起强度的大幅度衰减。
因此,对待膨胀土路堑边坡应以“预防为主”,在充分掌握膨胀土滑坡发生与发展的工程地质条件的基础上,要采取有效的可靠工程措施,以保证路堑边坡的稳定,制止滑坡的发生。
现时对膨胀土路堑边坡防护与处理措施主要可以归纳为表水防护、坡面防护和支挡防护三种。
具体说包括下列基本原则:(1)严格按设计坡度从上而下逐级进行路堑边坡开挖,严禁淘底开挖。
如遇土体软弱结构面发育,易于风化的强膨胀土,要快速施工,并在路堑边坡开挖完成时立即进行防护与处理。
(2)设置排水系统。
水是膨胀土产生胀缩变形和降低强度的重要因素,因此在膨胀土路堑边坡的开挖和防护过程中,对地表水要设置排水沟等措施截排坡面水流,减少地表水渗入土体与冲刷坡面。
(3)合理堆放弃土。
路堑开挖弃土应避免堆放在路堑坡顶处,一般应离开挖线2~5m,因为堑顶堆土会增加边坡的荷载和侧向应力,以至堑顶产生过大拉应力而开裂,使雨水沿拉开裂缝渗入路堑边坡内,导致土体强度降低。
(4)对已发生滑坡的路堑边坡,应根据滑坡的深度和范围、所处位置、受力条件和危害程度及时采取处理措施。
(5)如果路堑边坡土体已进入增速变形阶段但未发生整体滑动,应及时采取如减载,放缓坡度,采用支挡结构物等措施,防止发生滑坡现象。
(6)采用片石护坡、骨架护坡等防护措施时要做好排水措施,以利于坡面水快速排走,防止水渗入土体,引起破坏。
铁路膨胀土路堑边坡防护应根据工程的规模和等级,边坡的不同部位应力分布特征来选择方案,我们在长荆铁路建设中对膨胀土路堑边坡采取了多种形式的防护与处理,为今后膨胀土边坡防护与处理积累资料,提供参考。
2 工程概况长荆铁路东起汉丹线长江埠站,经应城、天门、皂市、京山、钟祥,至焦柳线荆门站,运营全长176.92Km,我公司承担十二标段DK147+000~DK156+000段的施工任务,线路等级为:国铁Ⅱ级、单线,限制坡度:6‰。
膨胀土路基的边坡防护

膨胀土路基边坡的防护关键词:膨胀土路堤路堑边坡防护内容提要:文章通过对膨胀土路堤和路堑的病害现象、成因及其承载力分析,提出了铺设土工格栅、铺设复合土工膜、干砌护肩、边坡植草、拱形骨架护坡、铺设土工三维网垫以及施工中的临时排水沟槽的设置等简单易行又比较经济的边坡防护方法,在实际生产中有一定的参考价值。
一、膨胀土路基的病害极其成因膨胀土也叫裂隙性粘土,在我国分布比较广泛,颜色一般表现为棕红、灰白、灰绿、黄褐色等;膨胀土的塑性指标I p >17、液限指标W L>40%,其膨胀率e Fs大于40%;膨胀土有以下基本特征:1.裂隙发育主要为成岩裂隙和构造裂隙:成岩裂隙垂直居多,裂面粗糙,为沉积后体积变化和温度变化等引起内应力作用而产生;构造裂隙多为斜交,裂面光滑具有擦痕,为地壳发展过程中受构造力的影响而形成;风化层中还有表现为杂乱无章的风化裂隙。
膨胀土土体被裂隙分割成柱状、板状、鳞片状,一旦有外加荷载时土体沿裂隙产生变形,卸载就大大降低了土体强度;2.峰值强度大而残余强度极小裂隙粘土多沉积于下更新世(Q1)第三纪(E-N),在漫长的地质年代中,在上覆地层的强大压力下处于超固结状态,卸荷后土体的抗剪强度和抗压强度均有所衰减,经风化作用后土体强度越发减低;3.干缩湿胀由于它含有亲水性很强的粘土矿物成分如:伊利石、蒙脱石、高岭石,当其受水浸湿时,体积发生显著膨胀并且强度迅速降低而崩解、软化、抗冲刷性差;干燥失水时土体显著缩小,土质坚硬具有明显裂隙易粹裂,膨胀土吸水膨胀和失水收缩的过程是可逆的;4.透水性差膨胀土的粒度小而且其间的空隙大多被土粒的结合水膜所充满,其本身构造决定其透水性由于以上特征,在施工中不进行处理或措施不当对路堤病害主要表现在:边坡流坍、滑坡、路肩开裂及翻浆冒泥。
对路堑的病害表现为:冲沟、剥蚀、滑塌;故是一种工程性能极差的土;从土的受力分析图上看土体中外加应力呈上大下小的圆锥体形状,而其外加应力往下传递的范围为上小下大的圆锥体形状,其应力分布及应力传递规律如图1所示,其在极限强度下的破坏主要表现在剪切破坏,土体的破坏首先从其边缘开始进而发生整体强度的降低,直至影响使用。
膨胀土边坡工程防护与加固方案
膨胀土边坡工程防护与加固方案膨胀土路堑边坡防护与加固措施,可以分为表水防护、坡面防护和支挡防护三类,工程中大多是三种结合使用。
1.表水防护设置各种排水沟,建立地表排水网系,截排坡面水流,使表水不致渗入土体和冲蚀坡面。
水是膨胀土边坡的天敌,常有无水不滑之说,因此,治滑必须先治水,这是保证边坡稳定的重要工程措施。
排水包括地表排水与地下水两个方面,地表排水以防渗和拦截滑体以外地表水、及时旁引为原则,地下排水以尽快汇集、及时疏导引出为原则。
由于膨胀土的水文地质特征,决定膨胀土中的地下水多为浅层裂隙水性质,而且具有极不均一性,在膨胀土滑坡整治中,一般采用综合排水的措施,可以收到好的效果。
归纳膨胀土滑坡整治中采用的各种设施,有包括防渗和截水的天沟、吊沟、侧沟、排水沟;有疏导相结合的支撑渗沟、渗水井、渗水暗沟,挡墙后盲沟和排水隧洞等。
(1)地表排水网加强地表排水措施,建立地表网系,对于整治膨胀土滑坡具有特殊重要意义。
以往成功的经验是:天沟、侧沟、排水沟紧密相连,三沟汇水齐归涵,同时,要求所有排水系统,应一律浆砌,随时检查维修,防止积水或淤塞,保证排水畅通。
水是膨胀土产生胀缩变形与风化的直接重要因素,同时,是坡面冲蚀的直接外营力。
因此,表水防护的目的是要截排坡面水流,使表水不致渗入土体和冲蚀坡面,可以分级设置各种排水沟,建立地表排水网系。
①天沟:是坡面排水网系的第一道防线,必须有效可靠。
天沟道数和天沟深度,应视上游坡面汇水面积大小和边坡堑顶上方是否有地表水,如水田、水塘和水渠渗漏等而定。
当坡面汇水面积大,有上方水体渗漏时,可设置两道天沟分别拦截渗漏水流,再距堑顶外30-40m设置第二道天沟,拦截剩余坡面水流或渗漏水流。
所有天沟必须一律采取浆砌等防渗漏和防冲刷措施。
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置纵向排水沟,截排上部坡面与平台水流。
排水沟应设在坡脚外侧,在排水沟与坡脚之间必须设置一定宽度的水沟平台,以防坡脚冲蚀和浸水膨胀变形,边坡平台与纵向排水沟均应采取混凝土防护或浆砌片石加固等防渗漏与冲刷措施。
膨胀土边坡病害的防治
膨胀土边坡病害的防治膨胀土具有胀缩性、多裂隙性、超固结性、易崩解性、敏感性等特征,因此,其滑坡治理应针对以上特性进行设置,方能达到有效的处治的目的,否则可能“越治越滑、越治规模越大”。
一、膨胀土边坡病害的防治原则膨胀土边坡病害防治贯彻“防水、防风化、防衰减”的三防原则。
1、防水:水是膨胀土病害发生的重要诱发因素,根据有关研究,膨胀土的含水率达到30%以上时,往往边坡的稳定性将会发生质的变化,因此,“治坡先治水”是膨胀土滑坡防治的核心之一。
2、防风化:膨胀土是典型的易风化地层,尤其是大气影响层范围内的土体极易由于风化而导致其力学性能恶化,造成边坡病害的发生。
3、防衰减:由于膨胀土的胀缩性、超固结性、敏感性等特征,边坡的开挖极易造成膨胀土结构破坏、强度快速衰减,从而导致边坡即使具有很缓的坡率仍会发生滑坡。
二、膨胀土边坡病害防治措施1、膨胀土边坡病害的预防1.1、正确认识膨胀土的危害。
对于大面积出露而后期可能存在大型滑坡或滑坡群危害的可能时,应及时进行线路的绕避。
1.2、依据膨胀土的特征合理选择防治工程措施。
一是要尽量避免深挖路堑和高填路堤的出现,二是要选择合理的坡形坡率与针对性的工程措施,切忌一味放坡和强行支挡。
1.3、尽量选择旱季施工。
膨胀土地区宜尽量选用少雨的旱季施工,并应做到优先设置截排水工程,后再进行坡体开挖或填筑的原因。
工程施工时宜做到快挖快防,尽量做到“防水、防风化、防衰减”的三防原则。
1.4、合理进行膨胀土边坡养护。
膨胀土边坡应贯彻“管、养”结合的原则,尽量将病害控制在初期,对边坡的防治工程措施进行定期的巡查和养护,发现病害及时处治。
2、膨胀土边坡病害的处治措施膨胀土边坡病害处治贯彻截排水优先,合理坡面防护与边坡支挡相结合的原则。
2.1、水是膨胀土滑坡处治的首选工程措施,结合膨胀土往往具有多层裂隙水的特征,合理地设置截排水工程措施,是膨胀土滑坡防治的关键。
膨胀土滑坡的治水包括坡面地表水防治与坡体地下水防治两个方面,其措施包括截排水沟、绿化防护、截排水盲沟、盲洞、集水井、仰斜排水孔等。
一种用于膨胀土边坡的防护结构及施工方法
一种用于膨胀土边坡的防护结构及施工方法说实话用于膨胀土边坡的防护结构及施工方法这事,我一开始也是瞎摸索。
我试过好多方法呢。
最开始的时候,我就想着简单地用挡土墙来解决问题,就像咱们平时围院子那样,砌一堵墙就好了。
可是啊,完全不是那么回事。
膨胀土这东西很特别,它遇水就膨胀,失水就收缩,那挡土墙哪经得住它这样折腾,没多长时间就被拱得东倒西歪的,这就算失败了。
后来啊,我想那得考虑排水的问题。
于是我就想给这个边坡做个像漏斗一样的排水系统,想着把水都引走,是不是就能减少膨胀土的膨胀了。
我就在边坡上挖了好多小沟,就像咱们挖排水沟给庄稼地排水一样。
但这有个问题,就是施工的时候不小心把土又给捣鼓得太松了,而且这个排水系统做起来也挺复杂,效果也不是很好。
再后来,我就发现了一种比较靠谱的防护结构。
我们得先用土工格栅,这就好比给边坡穿上一层结实的网衣服。
这种土工格栅要铺设得规整,就像咱们给墙贴瓷砖,不能有褶皱或者缝隙太大的地方。
它可以给土一定的约束力,不让土里的颗粒物到处乱跑。
在施工的时候,是有一些讲究的。
比如说挖土的时候不能挖得太凶,要分层挖,就像咱们吃汉堡,一层一层地来。
然后在每一层铺上土工格栅,再在上面填一些改良过的土。
这个改良土的配方我也试了好久,就是加入一些石灰之类的东西,就好比给膨胀土吃了一颗镇定剂,让它没那么容易膨胀。
在最外层呢,我们再种上一些草,像狗牙根这种比较容易存活的草就很好。
这草就像边坡的头发一样,既能美化环境,又能巩固土壤。
不过我也不确定不同地区的膨胀土是不是都适合这样做,比如有的地方气候特别干燥或者特别潮湿,可能还需要再调整这个防护结构。
但是经过我多次的尝试,这种框架加土工格栅加改良土再加绿化的方式,大概是目前我能找到的比较有效的膨胀土边坡防护结构和施工方法了。
浅谈公路膨胀土高边坡的防护技术
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。
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膨胀土路基边坡的防护关键词:膨胀土路堤路堑边坡防护内容提要:文章通过对膨胀土路堤和路堑的病害现象、成因及其承载力分析,提出了铺设土工格栅、铺设复合土工膜、干砌护肩、边坡植草、拱形骨架护坡、铺设土工三维网垫以及施工中的临时排水沟槽的设置等简单易行又比较经济的边坡防护方法,在实际生产中有一定的参考价值。
一、膨胀土路基的病害极其成因膨胀土也叫裂隙性粘土,在我国分布比较广泛,颜色一般表现为棕红、灰白、灰绿、黄褐色等;膨胀土的塑性指标I p >17、液限指标W L>40%,其膨胀率e Fs大于40%;膨胀土有以下基本特征:1.裂隙发育主要为成岩裂隙和构造裂隙:成岩裂隙垂直居多,裂面粗糙,为沉积后体积变化和温度变化等引起内应力作用而产生;构造裂隙多为斜交,裂面光滑具有擦痕,为地壳发展过程中受构造力的影响而形成;风化层中还有表现为杂乱无章的风化裂隙。
膨胀土土体被裂隙分割成柱状、板状、鳞片状,一旦有外加荷载时土体沿裂隙产生变形,卸载就大大降低了土体强度;2.峰值强度大而残余强度极小裂隙粘土多沉积于下更新世(Q1)第三纪(E-N),在漫长的地质年代中,在上覆地层的强大压力下处于超固结状态,卸荷后土体的抗剪强度和抗压强度均有所衰减,经风化作用后土体强度越发减低;3.干缩湿胀由于它含有亲水性很强的粘土矿物成分如:伊利石、蒙脱石、高岭石,当其受水浸湿时,体积发生显著膨胀并且强度迅速降低而崩解、软化、抗冲刷性差;干燥失水时土体显著缩小,土质坚硬具有明显裂隙易粹裂,膨胀土吸水膨胀和失水收缩的过程是可逆的;4.透水性差膨胀土的粒度小而且其间的空隙大多被土粒的结合水膜所充满,其本身构造决定其透水性由于以上特征,在施工中不进行处理或措施不当对路堤病害主要表现在:边坡流坍、滑坡、路肩开裂及翻浆冒泥。
对路堑的病害表现为:冲沟、剥蚀、滑塌;故是一种工程性能极差的土;从土的受力分析图上看土体中外加应力呈上大下小的圆锥体形状,而其外加应力往下传递的范围为上小下大的圆锥体形状,其应力分布及应力传递规律如图1所示,其在极限强度下的破坏主要表现在剪切破坏,土体的破坏首先从其边缘开始进而发生整体强度的降低,直至影响使用。
由此可见路基强度的降低是由其边坡开裂开始发生,故为防止其病害,必须先从路基的边坡防护着手。
二、防护措施笔者查阅过许多资料也走访过不少施工路段,膨胀土路基病害的防治,有很多方法:可以掺加白灰对土壤进行土性改良、可以掺加固化剂对土性改良、可以在土层中铺设土工布也可在膨胀土里掺加河卵石(砂夹石),还有在路基边坡呈梅花形布置砼桩;但是对于大范围的膨胀土路基施工来说,以上措施都投资巨大,国家成本回收期增长,而且具体到某一路段时有可能受到客观条件的限制。
相比之下我认为以下措施切实可行:1.铺设土工格栅:土工格栅是一种由高密度聚乙烯等聚合制成的特种土工合成材料,分为单向与双向两种,土工格栅的作用主要表现在:当其被与填料压实在一起时,土工格栅与填料的摩擦力大于填料颗粒间的摩擦力,它能增大路基的抗剪与抗滑强度而加固路堤边坡,使路基成为一个受力整体。
土工格栅的技术指标具体要求:标准状况下,湿度为50%时,幅宽:不得小于规定宽度;单位面积质量:不得小于350g/m2 ;每延米纵横向拉伸屈服力不得低于20KN/m;纵横向屈服伸长率;不得大于10%;纵横向2%的伸长率时的拉伸力不得小于9KN/m;网孔尺寸不得大于60X60(mm);并且产品外观均匀,无损伤。
线靠里10~20cm平整的铺设;搭接长度应不短于30cm,搭接处用尼龙绳绑扎结实。
每相邻两层的土工格栅的接头应错开3米以上的距离,斜坡地面为方便铺设,边坡坡脚处需开挖2.5~3米的平台;施工段之间应预留3米的长度以便互相衔接。
路基的填层厚度宜在20~40cm之间,土工格栅的增加摩擦力作用才能发挥到最佳,区间路基的顶面两层宜通铺,站场路基顶面两层至少在边沿铺设7米宽,利于路基的整体性受力。
铺设好土工格栅应及时覆盖,严禁车辆和人员在其上扰动。
土工格栅的铺设平面图及立面图见图2:2.铺设复合土工膜:复合土工膜是土工织物或其它材料与以高分子聚合物为原材料的不透水的膜状材料结合而成的不透水材料。
它的作用是直接把路基横断面上的水沿护肩的缝隙排出路基外侧,防止水渗透到基床以下降低土体间的结合力,而使路基的整体受力受影响。
复合土工膜技术指标:幅宽不小于规定宽度;每平方米质量不小于600克;极限抗拉强度不小于12KN/m;延伸率不小于15%;顶破强度不小于1.5Mpa;抗渗强度不小于0.5 Mpa或渗透系数不大于10-11cm/s;寒冷地区还应满足抗冻要求。
复合土工膜的铺法:当路基基床工序结束后,在其上铺设5~10公分的中粗砂,铺设中粗砂的作用有:保护土工膜不被顶破和调整路基平整度便于横向排水;铺设中粗砂之后立即在路基全断面铺设复合土工膜,两张土工膜之间搭接时必须高端压在低端上,搭接方式采用焊接或粘接,搭接宽度不小于10公分,其它技术指标不得低于设计要求;同时必须保证坡面平整、无洞、无缺口;土工膜铺设后,及时在其上摊铺10~20公分厚的中粗砂,摊铺中粗砂的作用有:渗水和防止土工膜被曝晒、碾压破。
摊铺中初砂时,应该沿土工膜由近至远地进行,让运砂的汽车在已经摊铺好的砂层上行驶,以便防止汽车碾压坏复合土工膜。
3.干砌护肩:干砌护肩的作用有:a).石料间的交错嵌搭缝使从路基横坡面汇集的水形成漫流,水的流速大大被降低,从而减少水对路基边坡的冲刷;b).对路基以上的道碴或渗水砂起到挡护作用。
干砌护肩施工时注意:用于砌筑的石料强度和软化系数必须达到设计要求,石料的尺寸必须符合规范要求,特别是薄片石只可填充于砌体中而不可砌于砌体表面。
干砌护肩施工前应夯实基底(其压实系数应大于路基的压实系数),先将较大的片石置于底层,石料要交错嵌搭稳固,之间大的空隙用碎石填实;片石要以不摇动手取不出为宜。
干砌护肩底下还必须铺设反滤层,其材料就地取材,采用小卵石或碎石,不得用夹有砂质或土质成分的天然土壤代替。
砌体的表面应修理平整,为了更好地保持护肩的整体性和保证路容,最好能够采用M 5~7.5的砂浆把砌体表面及边角勾抹一遍。
4.边坡植草:边坡植草是一种比较经济实惠可操作性又强的防护措施,可以选择人工种植草皮或液压喷播草籽的两种方式。
它的作用表现:不仅是草根对边坡有防护作用,草的茎叶对从路基横坡上流下的雨水有阻抗作用,减小了流水对路基边坡的冲刷;而且茂密的茎叶也减少了雨水直接对边坡的冲淋。
从宏观上看,边坡植草利于环保,使所建路基成为沿线地区的一道风景线。
边坡植草要选择根系发达、茎叶低矮茂密且易繁殖、寿命长的多年生草种,其必须具备较强的抗旱、抗风蚀、耐贫瘠、耐高温能力。
植草的步骤:1、刷坡即保证边坡的平顺,并夯拍密实;2、植草,在植草的初期,要避免人畜扰动,还应及时补缺、覆盖;3、施肥、浇水。
注意:草的初长期可用透气透光的无纺布覆盖。
防止浇水或者雨水损坏边坡。
5.骨架护坡及铺设三维土工网垫:高填路堤(填高大于6米)或深挖路堑(挖深大于6米)的土质边坡及强风化或全风化岩石边坡必须加强防护,坡面防护可以全面防护亦可采用浆砌片石做骨架的护坡,在其内喷播植草。
这里只介绍浆砌片石做骨架的护坡,浆砌片石的护坡要求与其他砌体要求基本一致,单更着重强调与边坡的衔接力。
施工前先对坡面进行处理:刷平顺并夯实,有条件的可以用坡式压路机碾压;在处理后的路基坡面上按设计好的尺寸放样、清基槽,砌筑时采用挤浆法,石料应互相交错并保证无瞎缝。
缝宽间于2~4公分各层错缝间距不小于10公分,砌筑好的护坡勾缝提倡勾凹缝。
高度不大的边坡(垂直高度小于5米)可以用铺设三维土工网垫并在三维网垫间液压喷播草籽的方式防护,土工网垫是由丝条状合成材料经过一定特殊工艺处理并在结点相互熔合而成的孔隙很大的三维网状土工合成材料。
它的技术参数:a.暴露状态下使用寿命不低于5年;b.水土保持系数不低于5;c.30min时回弹恢复率不低于80%;d.网孔的孔径间于40~55mm;e.当其延伸率为5%时抗拉强度不低于10KN/m;全坡面铺设三维土工网垫有固定草籽、先期稳定浮土、减少水流冲击的作用,这种方式经济可行,防护效果也比较显著。
土工网垫铺设的操作规定:1.在边坡坡顶和坡脚分别开挖深度不小于0.5米的三角沟槽,并以固定钉分别固定在土工网垫的首端和末端后回填夯实;2.土工网垫应铺设平顺,两张网垫间的搭接宽度不得小于30公分并用固定钉固定牢实,钉间距宜为1~1.5米,并按梅花形布置;3.防护植物应该在铺设土工网垫后栽植。
土工网垫的搭接和固定钉的尺寸见示意图如图3:不论何种土工合成材料,其强度、抗腐蚀、质量稳定性必须达到设计要求,并且要安装使用方便符合环保要求。
6.设置临时排水沟:膨胀土路基施工应避开雨季,如果确实有困难时,应该在路堤或路堑的边坡上设置临时排水沟,具体做法:每隔大约50米(或在汇水量大的地方)在路基设计宽度以外的预留宽度上从坡顶至坡脚开一道宽约50公分的小槽,并铺上塑料布以便把路基上的水引到坡脚的水沟中排走,设置排水沟时,沟深不得超过路基设计宽度以免伤及成型路基内的土工格栅。
临时排水沟的设置并不是可有可无,它至少可以有以下作用:a).把水流汇集到一处防止大面积的冲刷;b).及时把水流排走防止水分下渗给路基带来质量隐患,同时也给雨后施工赢得了时间;c).可以把水流按人们要求引到排水沟(渠),减少水土流失,利于环保。
路基(路堤和路堑)的边坡防护综合措施实施后,路基的横断面如下图4,三、在实际施工中的心得体会在2000年5月至2002年3月,笔者参建了西(安)——南(京)铁路A土16标段站前路基,工程概况:起止里程DK370+800~DK383+800,位于南阳盆地,地形平坦,地势起伏不大;本段线路跨湍河、默河两条河流;地表大部分为膨胀土,其数量大、范围广,膨胀土的加固处理和病害防治是土方施工中的重点和技术关键。
本段地貌由湍河河床及阶地区、南阳盆地冲击平原及垄岗区组成,地形开阔,地势西北高东南低。
本段地质土质为:第四系全新统(冲积层、洪积层、坡积层)膨胀土、砂粘土、粘沙土、中粗砂、砾砂、圆砾土,地表大部分为中、弱膨胀土。
本该地区地震基本烈度六度,土壤最大冻结深度0.15m。
段属开工伊始,我局西南指挥部就制定了创优规划和措施:以样板先行,带动全段创优,保证开工必优,一次成优,力争国优,确保部优。
开工之初,笔者针对整段膨胀土路基施工作出一份详尽、切实可行的施工组织设计,经精心组织,合理安排后决定:在DK375+370~DK375+654段进行试验段施工,因为这一段土方施工的填高,原地面地形,土方运距,机械上场操作均有代表性。
在试验段施工中我们得出以下成果:1、填料含水率宜控制在12.5%~15.7%范围内(最佳含水率13.8%);2、最经济的机械设备台数、吨位的配合;3、最佳压实遍数及车速;4、合理的松土摊铺厚度;5、运土摊铺平整、压实及进行边坡防护等工序、时间协调关系;6、边坡防护措施在不同天气条件下合理实施及效果验证。