淺談公路膨脹土高邊坡的防護(hù)技術(shù)
摘要：膨脹土是顆粒高分散，成分以粘土礦物為主、對環(huán)境的濕熱變化敏感的高塑性粘土質(zhì)，它是一種吸水膨脹軟化、失水收縮干裂的非凡土。正是由于這種土的顯著脹縮特性，使膨脹土地區(qū)的房屋建筑，鐵路、公路、機場，水利工程等經(jīng)常遭受巨大的破壞，因此，對膨脹土路基邊坡進(jìn)行綜合防治十分必要。本文結(jié)合工程實際，對高速公路膨脹土高邊坡的防護(hù)談一些看法。
關(guān)鍵詞：公路,膨脹土,高邊坡,防護(hù)
膨脹土是顆粒高分散，成分以粘土礦物為主、對環(huán)境的濕熱變化敏感的高塑性粘土質(zhì)，它是一種吸水膨脹軟化、失水收縮干裂的非凡土。正是由于這種土的顯著脹縮特性，使膨脹土地區(qū)的房屋建筑，鐵路、公路、機場，水利工程等經(jīng)常遭受巨大的破壞，因此，對膨脹土路基邊坡進(jìn)行綜合防治十分必要。本文結(jié)合工程實際，對高速公路膨脹土高邊坡的防護(hù)談一些看法。
一、施工技術(shù)簡介
1、工程概況
廣西某高速公路高邊坡處于膨脹土地段，該地段膨脹土自由膨脹率為30%～80%，濕法重型標(biāo)準(zhǔn)壓實度為90%時的CBR試驗的膨脹率為3%～10%，同時各向異性明顯，豎向收縮與橫向收縮比為0.29，極值為0.16。施工過程中，坡頂出現(xiàn)間斷性的縱向裂縫，隨后發(fā)生多次滑坡。
2、防護(hù)方案
根據(jù)此膨脹土邊坡的特點，主要采取“化學(xué)改良+無砂大孔混凝士排水骨架+植物防護(hù)”方案。具體措施是：先用DAH混合溶液改良膨脹土邊坡的表層土，然后在其上挖槽澆筑無砂大孔混凝土骨架，然后在骨架邊坡上再鋪草皮。
（1）DAH混合液改良。首先對需處理的邊坡用麻花鉆鉆取10個左右的原狀土進(jìn)行室內(nèi)DAH混合溶液改良的室內(nèi)試驗，試驗內(nèi)容主要是DAH混合溶液摻配比例的確定，可通過摻配前后試樣的物理性質(zhì)試驗、水理性質(zhì)試驗、力學(xué)性質(zhì)試驗及根據(jù)現(xiàn)場實際情況所增設(shè)的一些特殊試驗，用土體的界限含水量、自由膨脹率、脹縮總率、飽水后的剪切強度得出DAH混合溶液的摻配比例，并以此作為施工控制。在現(xiàn)場施工中DAH噴灑完畢后，需每隔一定深度取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗，檢驗處治效果，達(dá)不到要求時須補噴!直到滿足要求為止。
（2）無砂大孔混凝士排水骨架施工
�、贌o砂大孔混凝土排水骨架由土骨架和支骨架組成，土骨架的規(guī)格寬深為0.6m×1.0m支骨架的規(guī)格為0.4m×0.6m。土骨架間距為8m。支骨架上下間距為3.5m骨架的澆筑待坡面的改良達(dá)到設(shè)計要求后，按設(shè)計深挖槽，然后在槽內(nèi)澆注無砂大孔混凝土。骨架表面與坡面持干，在澆筑骨架前，在骨架底用5cm厚的石灰土捶面，然后用2cm厚的水泥砂漿抹面，這樣可以防止水分下滲。抹完面后就可在其上澆筑無砂大孔混凝土骨架。
�、谧龊脽o砂大孔骨架后，需在骨架的相應(yīng)位置砌出高出骨架一定高度的紅磚做為表面排水系統(tǒng)。在主骨架兩邊各砌一排紅磚構(gòu)成排水溝，在支骨架下邊緣砌一排紅磚作為攔水塊，主骨架兩邊的紅磚高出主骨架面10cm支骨架下邊緣的紅磚高出支骨架面10cm。使得每一骨架內(nèi)的水流通過支骨架下邊緣的攔截從而匯集到主骨架的排水溝里流走。
�。�3）鋪草皮。在膨脹土路塹邊坡澆筑好骨架以后!先檢測改良后坡面的PH值，待PH值在6～9左右就可以進(jìn)行植草。植草的種類不能選用蒸發(fā)率較大的植物，應(yīng)選用蒸發(fā)率較小的植物，這樣可使膨脹土的大氣影響區(qū)域保持相對的穩(wěn)定。草皮應(yīng)選擇適于本地氣候環(huán)境成活率高的品種。
3、工作機理
化學(xué)改良溶液由DAH和具有交換性陽離子的可溶無機鹽按一定比例配制成水溶液。DAH是強滲透劑和分散劑。確保滲透改良達(dá)到規(guī)定深度：溶液中的交換性陽離予進(jìn)入膨脹土晶格，提高晶層問結(jié)合力，防止水分子再次進(jìn)入導(dǎo)致晶格膨脹。DAH有親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)，進(jìn)入膨脹土晶格后。親水基團(tuán)指向極性水分子，憎水基團(tuán)指向晶片，形成單分子吸附層，將膨脹土晶格中吸附的水釋放出來。在溶液中加入交換性陽離子時，陽離子可進(jìn)入晶層間，提高層間的聯(lián)結(jié)作用。從而使膨脹土性質(zhì)根本改變。通過蒸發(fā)作用和壓力作用，將水排出，使土粒的表面聯(lián)結(jié)作用增強，從面提高土的強度和反抗變形能力。
用DAH混合溶液噴灑開挖膨脹土邊坡的表層土，由于DAH混合溶液能與膨脹土產(chǎn)生離子交換發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使表層膨脹土體改變性能，成為了正常土，具有較高的強度。同時DAH混合溶液的有效滲透深度在60cm以上，在1．5m左右范圍內(nèi)的士體都可以得到明顯的改善通過這樣的處理，相當(dāng)于使開挖的嘭脹土邊坡表層有一層上稍薄下較厚的好土封閉層，既可緩解膨脹土的超固結(jié)性對邊坡開挖的影響，又可反抗膨脹土所產(chǎn)生的水平脹縮變形。同時還充分利用了膨脹土，節(jié)約工程投資。經(jīng)DAH噴灑改最后的坡面。除了起到上述作用外，還有一個作用就是有效處理了膨脹土的大氣影響深度根據(jù)設(shè)計規(guī)范計算，高速公路的大氣影響深度為1．5～3米左右。3米以下受大氣影響的幅度較小。而DAH溶液的改良深度為0．6～1．5米范圍。有效減少了膨脹土的大氣影響深度，提高了膨脹士邊坡的穩(wěn)定性。在改良后的邊坡表面挖槽澆筑無砂大孔混凝土骨架，并在相應(yīng)的骨架部位上砌磚形成格子式的排水溝槽，整體上就形成了膨脹土邊坡的里外排水系統(tǒng)。首先無砂大孔混凝土骨架的間隙較大，可達(dá)到20％以上，水和空氣可以迅速透過，具有良好的排水性能，滲人到膨脹土邊坡里的水及土體內(nèi)的裂隙水可通過無砂大孔混凝土骨架得以排出坡體外。其次骨架上還砌有格子式的溝槽排水。使得表面水流對坡面沖刷被分成了一小格一小格。形成“格室”敢應(yīng)。每一骨架內(nèi)的水流在該范圍內(nèi)通過相應(yīng)的排水溝槽排走消散。減少了坡面的的整體沖刷，削弱了坡面的整體膨脹性。進(jìn)一步提高了邊坡的穩(wěn)定性。
二、施工要點
1、施工前的準(zhǔn)備
在所施工的路塹處按要求取土進(jìn)行土工試驗，在路塹開挖前按設(shè)計做好截、排水設(shè)施，引走一切可能影響邊坡穩(wěn)定的地面水和地下水在路塹的線路方向保持一定的縱向坡度以利排水。坡面預(yù)備按設(shè)計坡比修整好邊坡，在邊坡上由上至下用鐵釬打出Φ25mm，深0．8～1．0cm，間距l(xiāng)m的梅花狀布置的小孔當(dāng)邊坡高度大于10m時，邊坡要分級開挖并設(shè)置臺階。對于弱膨脹土路段可在路塹全部開挖后再進(jìn)行防護(hù)工程施工，而時于中等或強膨脹土路段宜采取邊開挖邊處治的方法，每一級邊坡開挖后就馬可以進(jìn)行以上施工，之后緊接著進(jìn)行下一工序。
2、噴灑DAH溶液
選擇天氣睛好時，將DAH混合液按設(shè)計比例摻配好后，攪拌均勻，用綠化噴播車結(jié)合水泵將混合溶液噴灑到修整好的邊坡上，直到邊坡不能吸收為止，這樣為滲透噴灑一次，夭氣晴好時待一天后，再滲透噴一次，噴灑時應(yīng)由上至下進(jìn)行，坡頂以上6m范圍內(nèi)也應(yīng)噴灑，噴灑次數(shù)按試驗確定。
3、無砂大孔骨架施工
（1）挖溝槽。由邊坡頂至坡底按骨架設(shè)計位置、尺寸和形式放樣開挖，開挖寬度為設(shè)計寬度，開挖深度至基底處治層深度。
�。�2）溝底處理。開挖后及時對溝底用石灰土捶面作為基底，以防水分沿溝底滲入邊坡，捶面厚度為5cm，石灰土中石灰含量應(yīng)不小于6%，施工中保證捶面與原坡面緊密結(jié)合。
�。�3）抹面。在石灰土捶面上做2cm厚的水泥石灰砂漿抹面。
�。�4）澆筑無砂大孔骨架。溝底處理好后就可以澆筑無砂大孔混凝上骨架，澆筑由下至進(jìn)行，將按照設(shè)計配合比拌制好的混凝土均勻倒人開挖好的溝槽，不用砌筑，不用振搗，只須將其表面修整，大致與原坡面齊平即可。無砂大孔骨架7天強度般大于3Mpa，且能達(dá)到28天設(shè)計強度的75％。
�。�5）完成表面排水系統(tǒng)。骨架澆筑完2～3天后，在主骨架及支骨架內(nèi)按設(shè)計砌筑紅磚。作為排水溝槽及攔水塊，主骨架兩邊的紅磚應(yīng)比主骨架面高出10cm，支骨架下邊緣的紅磚比支骨架面高出5cm，紅磚下部埋入坡面土中。主骨架排水溝槽底部及兩側(cè)和磚面用2cm厚M5砂漿抹面，磚與磚之間用M10砂漿勾縫，攔水塊在骨架和紅磚之間用M5抹面，厚度為2cm，作為防水層，磚與磚之間同樣用M10砂漿勾縫，這樣在骨架上就形成了坡面排水槽。
4、鋪草皮
為了防止沖刷，同時美化環(huán)境，骨架之間框格內(nèi)應(yīng)種植草皮。由于坡面噴灑過DAH改良溶液，改良后的表層土在初期呈堿性不能種草，因此只能在1個月以后進(jìn)行。種植之前應(yīng)測試土壤的ph值，當(dāng)ph在6～9左右時種植草皮比較輕易成活。鋪設(shè)時，將坡面修整到符合尺寸要求，將表面2cm的土翻松,將準(zhǔn)備好的草皮由坡腳向上滿鋪于框格中!用長約20cm的木釘或竹釘將草皮釘牢，以后每天澆水養(yǎng)護(hù)，直到草皮生根返青成活。
三、結(jié)束語
由此可見，膨脹土高邊坡采取“化學(xué)改良+無砂大孔混凝士排水骨架+植物防護(hù)”方案具有施工簡便、節(jié)約投資、充分利用膨脹土的特點，有著巨大的社會經(jīng)濟效益。
參考文獻(xiàn)：
�。�1］肖世國.膨脹力作用對膨脹土塹坡整體穩(wěn)定性分析的影響［J］.路基工程，2001（01）
［2］孟黔靈.膨脹土的裂隙性對邊坡穩(wěn)定性的研究［J］.公路，2001（10）
�。�3］陳雷.膨脹土路基設(shè)計及施工綜述［J］.路基工程，2001（05）
