膨胀土边坡危害及处理对策

膨胀土边坡危害及处理对策

马召臣

中铁二十一局集团第五工程有限公司重庆402100

摘要:本文针对膨胀土的性质及容易出现的边坡危害，结合工程实际，分析病害成因并提出相应的处理对策，有利于为后期处理膨胀土边坡提供技术依据。

关键词：膨胀土边坡危害处理

Thetreatmentstrategytotheharmoftheslopeoftheexpansivesoil

Abstract:Inviewofthecharacteristicsofexpansivesoilandtheharmoftheslope,thecauseofdiseaseisanalyzedandthecorrespondingcountermeasuresareputforward.

Keywords:ExpansivesoilSlopeDiseaseTreatmentstrategy

1前言

膨胀土是含有大量亲水性矿物如蒙脱石、伊利石等组成的高液限粘土，具有显著的吸水膨胀、失水收缩、多孔隙结构、明显的强度衰减等特性，颜色较明显，一般情况下呈棕色、黄色、灰白色等。膨胀土在工程中有时往往被误认为是强度较好的填料，但防护或处理不当，很容易出现各类工程病害，因此了解膨胀土的工程特性及容易出现的工程病害，对防止工程出现缺陷具有很重要的意义。膨胀土的膨胀性一般与地貌特征、地层岩性、钙质结核分布、裂隙特征等息息相关，通过取样进行试验，得到相关参数，进而根据土力学理论和经验公式，可以判别出土体属性和稳定性情况，为实体施工打好基础。

2边坡稳定性分析方法和计算公式

3工程实例

蒙华铁路八标项目三工区位于陕西省宜川县交里乡，其中君子隧道至交里乡段存在膨胀土，对该段路基挖填方施工影响很大，同时路堑与桥梁过渡段土体的稳定对桥台的安全经济施工有着重要的影响，土质的特性也影响着弃渣场的设置，所以膨胀土的处理成为当段路基工程关键技术问题之一。膨胀土有弱膨胀土、中等膨胀土及强膨胀土之分，施工中路堑挖方段的膨胀土，部分用于路堤填筑，大量运往弃渣场堆积，这就面临着膨胀土填筑路堤边坡、弃渣场边坡、挖方段边坡等有可能会出现各类病害。因为铁路工程是线性分布工程，施工战线较长，且不同部位的膨胀土特性存在较大差异，为此，必须在施工前将沿线路段落膨胀土进行采集取样，获取试验数据，为后期施工提供原始数据支持。

表一线路膨胀土自由膨胀率试验结果

根据以上试验数据，可以断定本标段线路内膨胀土类型为弱膨胀土(自由膨胀率40%-60%)，不存在强膨胀土与中膨胀土，且沿分部比较均匀，段落比较明显，呈现出一定的规律性。线路面临的主要问题是边坡稳定问题，包括填方段路堤边坡、弃渣场弃土堆边坡、挖方段路堑边坡三种，其中前两种面临的主要是强度衰减边坡稳定问题，后一种面临的是边坡稳定及表层风化开裂问题。当土体填筑完毕或开挖后，若不及时采取措施，在风吹日晒下，表层水分蒸发容易导致边坡分化开裂，在雨水的浸入下，强度急剧下降，容易引起滑坡，主要表现形式有表层溜塌和浅层破坏，其破坏形式取决于土体。所以有必有进行膨胀土重塑后边坡稳定性分析，以便采取相应措施进行处置。

以蒙华铁路八标宁家河弃渣场边坡稳定性分析为例，宁家河弃渣场坡高19m，边坡坡度1:3-1:2.5之间，由于宁家河弃渣场边坡未出现滑动，且土体内含水量基本稳定，以最不利断面进行分析边坡稳定性。

经试验测定膨胀土干容重16.4kN/m3，天然容重19.88kN/m3。

各项试验结果如表二和表三所示。

表二宁河弃渣场膨胀土颗分及击实试验结果

表三宁河弃渣场膨胀土直剪试验结果

k===1.03，稳定系数大于1，实际滑动面倾角比坡面倾角要小，该边坡处于极限稳定状态，但必须采取排水措施及边坡防护措施，防止雨水渗入土体内改变土体结构性能，导致边坡失稳滑塌。

4膨胀土边坡处理对策

（1）做好地面及地下排水措施。膨胀土路堑开挖前，应根据现场地形及汇水条件、线路沿线地面水系情况，做好地表水导引及坡顶截排水方案，线路坡顶截水沟应做好铺砌及防渗漏处理，截水沟应结合地形条件分段布置向线路外侧排放的排水通道，排水通道之间的截水沟底坡平顺，严禁截水沟排水不畅，防止雨水下渗到土体内。结合现场实际情况采取适当措施排除地下水，例如增加渗控措施，坡面设置碎石盲沟或在边坡表面安装排水板，使其形成有效的地下排水系统。

（2）防止土体风化。对于未及时以换填土覆盖的裸坡，视天气情况进行洒水保湿处理，尽量利用大型花洒进行洒水施工，以保证洒水的均匀性。洒水量与洒水频率，视天气情况而定，以建基面含水量保持在天然含水量左右为控制标准，以保证建基面土体不会因为失水发生干缩变形而改变其强度。填方段应采取改性处理或表层设置保护层，保护层厚度一般30cm左右，膨胀土土方开挖应按设计开挖轮廓线预留保护层，保护层厚度应根据不同路段的地质条件确定。弱膨胀土预留保护层厚度不小于30cm，在开挖过程中，在基坑内应结合施工组织，采取逐层设临时截流沟、逐层排水的方式，合理地分区、分片开挖，及时排走施工区的积水，减少地表水和地下水对开挖施工的影响，当地形条件复杂时，可适当采取一定的挖填措施在线路开挖过程中，采取有效防护措施减少大气环境的影响；分层、分段开挖，一次工作面开展不宜过大，分段长度宜为150～200m，完成保护层开挖后，应立即对膨胀土换填层采取防坡面雨淋、防土体蒸发失水的临时防护措施，避免换填层填筑施工时，表层出现饱水软土、失水干裂等现象。

（3）设置支挡结构。弃渣场边坡坡脚处设置挡土墙、排水沟等措施，挡土墙的基础埋深应置于大气影响深度以下，以保证支挡结构物本身有足够的强度、刚度和稳定性。挖方段边坡一般采用抗滑桩加坡面梁或抗滑桩，防止土体性质变化导致边坡滑塌。

（4）坡面植被防护。对于填方段外坡脚、挖方段一级马道以上裸露边坡、弃渣场边坡，应在表面覆盖一层种植土，然后种植灌木、撒播草籽、铺草皮等措施，在边坡表面形成良好的植物保护层，防止雨水冲刷形成冲沟、凹槽等。

结论：

膨胀土边坡土体结构受含水量变化的影响，其土体物理力学特性发生明显的变化，关键是要做好排水设施，并结合现场实际情况采取适当措施防止土体风化、设置支挡结构、采用坡面植被防护等措施保证边坡稳定。

参考文献：

1.《建筑地基与基础工程施工及验收规范》（GB50202-2002）

2.卫军谢海洋等膨胀土边坡的稳定性分析[J].岩石力学与工程学报.2004.23(17):2865～2869

3.栾永平等.滑坡稳定性分析方法简介[J].西部探矿工程.2007年第9期