膨脹土邊坡的綜合治理技術一、概述針對膨脹土邊坡含有逢塹必滑、無堤不塌的極端特殊性與嚴重性，防治膨脹土滑坡必須貫徹先發(fā)治坡、以防為主的總原則。實踐證明，相對穩(wěn)定的坡率還必須與其它工程項目相結合，相輔相成，共同作用，才干維持好一種穩(wěn)定的邊坡，必須針對邊坡的特性(膨脹土的脹縮性，裂隙發(fā)育狀況，軟弱構造層面，坡高坡長，坡率等)、環(huán)境的影響(大氣降雨量與蒸發(fā)量，地下水下地表徑流方式等)，結合邊坡各部位可能產生的應力種類和大小，采用對應的解決、防止方法，進行綜合治理。二、膨脹土滑坡防止1．膨脹土滑坡的防治原則①防水：水不僅是滑坡的直接誘發(fā)因素，并且是脹縮循環(huán)的直接因素，在膨脹土滑坡中含有雙重危害作用。因此，防治膨脹土滑坡必須本著治坡先治水，防滑先防水的原則，一是避免地表水和大氣降水滲入邊坡土體，二是及時疏導地下水。②防風化：膨脹土的抗風化能力很低，特別是地表淺層土體在大氣風化營力作用下，容易形成風化軟弱層，常是產生滑坡的危險構造面。③防重復脹縮循環(huán)：膨脹土重復吸水失水產生脹縮循環(huán)效應，常在地表淺層形成脹縮變動帶，使土體構造破壞，強度減少，造成滑坡的產生。④防強度衰減：土體抗剪強度衰減，是造成邊坡漸進破壞，產生滑坡的直接因素。2．膨脹土滑坡防止防止膨脹土的滑坡的產生，必須立足于先發(fā)治坡的原則基礎上，從勘察選線與選址開始，通過設計、施工和養(yǎng)護維護等等各個階段，層層設防，最后實現。①勘察階段：具體查明線路位置和建筑場地的工程地質條件，對勘察區(qū)內膨脹土邊坡的整體穩(wěn)定性作出對的的分析判斷，如果預測有發(fā)生大型滑坡的嚴重危害，或有可能出現滑坡群時，應具體做好工程地質選線和選址(場)工作，采用果斷繞避方案。②設計階段：充足應用工程地質資料，結合已有工程或滑坡的穩(wěn)定性狀況進行設計，盡量減少滑坡發(fā)生的可能性。一是對的選擇設計方案，作出深挖長路塹與隧道的比較、高填長路堤與橋的比較；二是選擇適合于膨脹土特性的合理邊坡形式、陡度、高度；三是選擇必要的有效工程方法等。邊坡應按工程地質條件和穩(wěn)定性分類分級，原則上均應一律采用必要的防護方法，那種單純指望放緩邊坡坡率即能穩(wěn)定邊坡的做法，對膨脹土地區(qū)路基設計是十分有害的。③施工階段：在膨脹土地區(qū)，由于施工辦法不當引發(fā)的滑坡屢見不鮮。因此，施工中必須充足掌握膨脹土所含有的卸荷膨脹、風化膨脹和遇水膨脹等重要工程地質特性與規(guī)律，選擇適合于膨脹土特性的對的施工辦法與季節(jié)。膨脹土地區(qū)的普通工點應盡量做到在旱季施工，并集中力量一氣呵成。其施工次序應嚴格遵照：先排水，后主體；快速開挖，及時支擋；自上而下，分層逐級施工的原則，施工作業(yè)次序見圖8-2。對于支擋建筑物，施工時應從兩端開始，跳槽開挖基坑，采用邊挖邊砌基礎邊修建的辦法，及時恢復力的平衡狀態(tài)，增強坡腳支撐。④養(yǎng)護維修：由于膨脹土滑坡的發(fā)生，大多有一種從量變到質變的發(fā)育過程。邊坡一旦出現變形，排水溝產生破壞等，如不及時治理與維修，則有進一步使變形擴大的可能。因此，應經常注意邊坡與防護工程設施的工作狀態(tài)。發(fā)現問題及時采用方法進行養(yǎng)護維修，是避免滑坡不可無視的經常性工作。⑤觀察預報：對于危害性大的滑坡，應建立觀察系統(tǒng)，監(jiān)視滑坡的活動，進行緊急預報，以避免忽然災害的發(fā)生?；骂A報涉及空間預報和時間預報兩個方面?？臻g預報可根據膨脹土滑坡分布的空間規(guī)律，土體構造和邊坡變形形跡等，基本上能夠判斷滑坡發(fā)生的地點和規(guī)模等。但滑坡發(fā)生的時間預報則較困難，現在，在普通滑坡時間預報中，重要是根據位移速度的觀察進行預報。廖世文等通過對膨脹土邊坡變形破壞前后的含水量實測研究，發(fā)現當膨脹土體含水量超出一定值后，強度衰減發(fā)生突變，即產生滑坡。因此，含水量突變能夠作為膨脹土滑坡的預報特性。三、膨脹土邊坡工程防護與加固膨脹土路塹邊坡防護與加固方法，能夠分為表水防護、坡面防護和支擋防護三類，工程中大多是三種結合使用。1．表水防護設立多個排水溝，建立地表排水網系，截排坡面水流，使表水不致滲入土體和沖蝕坡面。水是膨脹土邊坡的天敵，常有無水不滑之說，因此，治滑必須先治水，這是確保邊坡穩(wěn)定的重要工程方法。排水涉及地表排水與地下水兩個方面，地表排水以防滲和攔截滑體以外地表水、及時旁引為原則，地下排水以盡快聚集、及時疏導引出為原則。由于膨脹土的水文地質特性，決定膨脹土中的地下水多為淺層裂隙水性質，并且含有極不均一性，在膨脹土滑坡整治中，普通采用綜合排水的方法，能夠收到好的效果。歸納膨脹土滑坡整治中采用的多個設施，有涉及防滲和截水的天溝、吊溝、側溝、排水溝；有疏導相結合的支撐滲溝、滲水井、滲水暗溝，擋墻后盲溝和排水隧洞等。(1)地表排水網加強地表排水方法，建立地表網系，對于整治膨脹土滑坡含有特殊重要意義。以往成功的經驗是：天溝、側溝、排水溝緊密相連，三溝匯水齊歸涵，同時，規(guī)定全部排水系統(tǒng)，應一律漿砌，隨時檢查維修，避免積水或淤塞，確保排水暢通。水是膨脹土產生脹縮變形與風化的直接重要因素，同時，是坡面沖蝕的直接外營力。因此，表水防護的目的是要截排坡面水流，使表水不致滲入土體和沖蝕坡面，能夠分級設立多個排水溝，建立地表排水網系。①天溝：是坡面排水網系的第一道防線，必須有效可靠。天溝道數和天溝深度，應視上游坡面匯水面積大小和邊坡塹頂上方與否有地表水，如水田、水塘和水渠滲漏等而定。當坡面匯水面積大，有上方水體滲漏時，可設立兩道天溝分別攔截滲漏水流，再距塹頂外30-40m設立第二道天溝，攔截剩余坡面水流或滲漏水流。全部天溝必須一律采用漿砌等防滲漏和防沖刷方法。②邊坡平臺排水溝：臺階形邊坡應在每一級邊坡平臺內側設立縱向排水溝，截排上部坡面與平臺水流。排水溝應設在坡腳外側，在排水溝與坡腳之間必須設立一定寬度的水溝平臺，以防坡腳沖蝕和浸水膨脹變形，邊坡平臺與縱向排水溝均應采用混凝土防護或漿砌片石加固等防滲漏與沖刷方法。③側溝：但凡膨脹土路塹均應一律設立側溝，以排除坡面和基床水流。由于膨脹土路塹邊坡變形與基床變形的特殊性，規(guī)定側溝設立必須適應膨脹土路基規(guī)定。一是側溝位置應設立在坡腳外側，在側溝與坡腳間設側溝平臺一道，以保護和穩(wěn)定坡腳，同時避免側溝淤積；二是側溝尺寸大小應視坡面泥流量大小、基床翻漿冒泥病害嚴重程度等具體擬定。普通應比普通土質路基側溝斷面要加大加深，特別在基床翻漿冒泥嚴重的地段，側溝更應有足夠深度，以排除和疏干基床水，是避免基床翻漿冒泥的重要有效方法之一。④急流槽：膨脹土路塹邊坡，常因塹頂微地貌形態(tài)與地形坡度以及長大坡面水流較大等因素，必須設立吊溝，加強坡面橫向排水，并使開溝、平臺排水溝、側溝和吊溝形成溝溝相連，一起匯入涵洞的地表水網系。吊溝亦應采用防滲漏與防沖刷加固方法。(2)支撐滲溝支撐滲溝整治膨脹土滑坡，用于疏導滑坡體內地下水，效果明顯，是一種使用較普遍的排水方法。支撐滲溝首先疏導地下水，同時又對邊坡土體起到支撐作用，以增加其穩(wěn)定性，普通常同抗滑擋墻聯(lián)合使用。支撐滲溝的平面布置和深度，應視滑體內地下水系的分布、埋藏條件等，結合地形合理布置。普通將滲溝按主溝和支溝布置成地下水排水網系，將滑體內的地下水由支溝引入主溝后，排出滑坡體外。(3)滲水井、滲水暗溝和卸水隧洞普通施工和養(yǎng)護維修都較困難，在整治膨脹土滑坡中，只用于少數幾處地下水量大，埋藏較深的滑坡。2．坡面防護加固膨脹土邊坡因開挖而產生的施工效應特別明顯，挖方使原來處在穩(wěn)定的膨脹土裸露在邊坡表面或大大減少了上覆壓力。由于膨脹土邊坡比其它土質邊坡更易風化、易脹縮變形，由此引發(fā)的邊坡變形危害就更加普遍而嚴重。因此，對膨脹土坡面的防護加固顯得特別重要，坡面防護的類型諸多，重要應根據邊坡膨脹土類別及風化程度等特性合理選擇。(1)骨架護坡重要是用以避免坡面表土風化，同時加強風化層土體的支撐穩(wěn)固作用，事實上這是一種將長大坡面分割為由若干骨架支撐的小塊土坡，進行分而治之的有效方法。在膨脹土邊坡防護加固中，慣用的骨架護坡形式重要有方格架護坡和拱形骨架護坡，另外尚有人字形骨架護坡等。用漿砌片石或預制塊做成格式或拱式形狀的護坡，正在得到大量的應用，它含有得體的幾何形狀，當中間的草長起來的時候，綠白相間較好看，和它相比，滿鋪式則顯得單調。骨架的作用在于支撐和分割坡面，消除坡面較大范疇內的互相漸變牽引的影響，骨架的寬度及其間距，可視坡體土性好壞調節(jié)，慣用的骨架寬度為0.5m，間距2m或3m。骨架嵌鑲入坡體表面的深度是確保其防護能力的核心，普通不應不大于0.5m，即應當嵌固在表層松土或強風化層下列較堅實的土層上，埋置較淺的骨架，其隆起變形，往往從坡中開始，逐步牽引而上，造成整個骨架的破壞。從理論上來說，埋置在大氣急驟影響深度以內的骨架體都存在著變形破壞的可能，規(guī)定全部的骨架都埋置在這個深度范疇內是不現實、也是不可能的，但應每隔15-20m，設立主骨架一道并適宜增加其埋深(1.0-1.2m左右)，這樣做對坡頂土體擾動較小。主骨架和其它骨架關系就像脊骨與肋骨的關系同樣，起著支承、嵌鎖的作用，主骨架也可用支承滲溝、支承排水溝替代。拱(格)式護坡的優(yōu)點是比滿鋪式省材料。由于不是全封閉，格內或拱內坡面土體水分能夠調節(jié)，能夠避免較大的膨脹應力產生。但應當注意的是，由于邊坡土體表面仍處在能夠蠕動的狀態(tài)，埋置過淺的骨架(無論拱式格式)將隨移動土體一起運動，位移量過大時，會造成整個構造的破壞。構筑在較陡面上的骨架(普通不大于1：1.5)特別是拱式骨架，朝坡下一側的土體仍會向下滑移而將骨架露出，失去一側土體支襯骨架，應力狀況將發(fā)生變化，時間一長也易發(fā)生破壞。通過大量調查，拱形骨架護坡對坡面風化土體的支撐穩(wěn)固作用較之方格形骨架護坡更加好。甚至能夠見到，有的拱形骨架下面表土局部塌空，拱對上部坡面的支撐仍然良好。但是拱形骨架施工要比方格骨架更困難，因此，在實際工程中大多仍采用方格形骨架護坡，骨架護坡普通采用片石漿砌，若風化層太深(不不大于1.0m)，骨架嵌入困難，并且風化界面效應加劇，經常造成邊坡淺層滑坡，以致方格骨架遭到破壞，則不適宜采用骨架護坡，此時，應當考慮設立支擋建筑物。單純采用骨架護坡防護，骨架內坡面沖蝕現象較普遍，格內細小紋溝密布，因此，現場大多采用骨架護坡與骨架內護面防護相結合的方法，效果明顯。(2)片石護坡重要用于整治邊坡膨脹土體已產生局部溜塌等變形的方法護坡和漿砌片石護坡兩類。①干砌片石護坡片石護坡可分為：干砌片石重要用于邊坡產生局部溜塌變形后，能夠及時去除溜塌體，用片石嵌補，以快速恢復原有坡面的完整，同時，對受溜塌牽動影響的局部土體，能夠起到一定支護作用；對于調節(jié)坡面表土脹縮作用、承受變形，都有一定效果。②漿砌片石護坡大多用于邊坡土體產生局部塌滑后的整治。由于漿砌片石護坡整體強度較高，自重較大，對于邊坡土體能夠起到反壓和部分支擋作用。同時，能夠及時封閉坡面，避免土體繼續(xù)風化。因此，采用漿砌片石護坡能夠增加邊坡穩(wěn)定性，在路塹與路堤邊坡加固中都有使用。滿鋪式漿砌片石護坡是一種剛性構造，重要靠其自重或片石與砂漿的黏結力制止坡面的膨脹變形。它的防沖刷性強，能抵抗較大能量的集中水流的侵蝕沖刷，施工簡樸。缺點是，由于雨水的浸入(總有單薄部位可進入)，往往聚集在邊坡的表層，來不及蒸發(fā)造成坡面土層軟化膨脹，易造成較大的膨脹力，致使護坡變形開裂直到損壞，因此，建議不適宜采用封閉式的滿鋪漿砌片石護坡。在滿鋪式漿砌片護坡施工中，有成功和失敗的例子，失敗的因素重要由下列幾條。a．坡率過陡。自重引發(fā)的下滑力過大。雨后坡面與漿砌片石摩阻力變小，當自重引發(fā)的下滑力不不大于和坡面土體的摩阻力時，片石整體和局部向下滑移變形。滿鋪式漿砌片石護坡其填、挖方坡率，均不適宜陡于1：1.5至1：1.75。b．厚度偏薄，仍然采用過去護坡慣用的20-625px厚度，在膨脹土邊坡是不行的，最薄的厚度應在875px以上，分兩層施工。沒有一定的自重，難以抵制膨脹力的影響。c．中、強類膨脹土邊坡要慎用，據宜黃公路13標實驗段抗滑樁觀察實驗數據分析，中檔以上膨脹土的水平膨脹力可達50kPa，因此，靠滿鋪式漿砌片石來制止其變形，顯然無濟于事。d．施工質量低劣，未按規(guī)定規(guī)定設立伸縮縫、反濾層及泄水孔，施工前坡面松軟未予扎實，砂漿標號低，砌筑不飽滿，有的厚度局限性。盡管這種防護方式存在某些弊病，在使用范疇上有一定限制，但它仍不失為一種慣用的較好的防護手段，在克制和減緩邊坡變形方面有一定的作用，特別在弱膨脹土邊坡上，有較好的防護作用，損壞的幾率較小。在已遭到變形破壞的坡面上，用它補缺、嵌塞、支襯也有一定的效果。(3)植被護坡常見有種草、撒草籽、鋪草皮和種樹等。植被防護的意義為：①能夠通過植被蓄儲和蒸發(fā)水分調節(jié)坡中土的濕度，減少和減少干濕循環(huán)作用效應，增加坡面防沖刷、防變形能力；②造價低；③植物是天然的過濾器，能夠凈化空氣；④恢復因修建道路而破壞了原地表植被，既綠化美化了路表，又使生態(tài)平衡免遭破壞；⑤有助于水土保持。植被防護作用重要是通過下列幾個方面的作用實現的。．a．緩和雨滴的沖擊植物的莖葉及枯枝落葉層能攔截雨滴，使其直接打擊坡面的機會大大減少，減少了對面的沖擊力，起到了消能作用，從而使擊濺侵蝕微弱。b．對雨水的截留，減少坡面徑流量據滿開言、林卓英(1989年)的研究，覆蓋度為95％的無芒麥草的最大吸水量達1