膨胀土深路堑边坡稳定防治施工技术研究

膨胀土深路堑边坡稳定防治施工技术研究

林屹

中铁二十二局集团有限公司北京

摘要：膨胀土因其特殊的特性，在工程施工中具有极大的危害，以吉图珲客专膨胀土深路堑路段施工为例，通过分析研究实验，提出防水+坡面防护+支挡加固相结合的治理措施，较好地解决了施工过程中的难题，为类似工程提供借鉴。

关键词：膨胀土；滑坡；防排水；支挡；治理

1工程概况

新建吉林至珲春铁路，西起吉林，东至珲春。正线长度360.602km，其中，全线设置9个车站，设计标准为时速250km/h，有砟轨道，铁路等级为客运专线。

其中GDK275+437.60-GDK276+466.46段路基工程，全段为中-强膨胀岩（土）深路堑。路堑边坡最大挖深为26.3m，路堑边坡坡率1:2.0～1:2.5两种，边坡分五级，一、二、三、四级边坡平台分级高度5m，分级平台宽3m，两侧坡脚均设置单排桩板墙。边坡防护主要采用框架锚杆和拱型截水骨架防护。一级边坡采用框架锚杆支护，其余边坡采用拱型截水骨架内铺六棱砖与草灌结合防护。

2滑坡的形成原因及概况

2.1滑坡原因

膨胀土主要由亲水性矿物蒙脱石组成是一种高塑性黏土，它具有吸水后膨胀鼓起和失水后收缩开裂的性质。该段路堑施工时，受延吉地区持续降雨影响，土体内白垩系泥岩胶结性差，抗风化能力弱，遇水易崩解软化，泥岩及风化物具有中～强膨胀性，形成延吉盆地膨胀土特有的“蠕滑拉裂,梯级牵引,大雨大动,无雨微动”的独特病害特征。致使坡面及坡脚稳定性急剧下降，出现坍塌变形，向后方牵引；同时进一步增大下滑力，滑坡变形更加严重。

2.2滑坡概况

该段路堑施工时，受延吉地区持续降雨及复杂地质条件的影响，该段路堑左侧边坡出现工程滑坡，路堑左侧工程滑坡侧缘裂缝发育、已贯通，左侧裂缝自某处坡口向后呈弧状延伸，施工便道、水沟均拉裂变形，变形最大处下错约1.0m，拉裂约50cm。堑顶可见三条平行线路方向的裂缝，形成滑坡的前、中、后三级后缘。

3滑坡灾害分析

3.1防水

水是造成边坡失稳（滑坡）发生和发展的重要影响因素，尤其对于膨胀土边坡，膨胀土表层基本为非饱和土，在降雨雨水入渗边坡过程中，土中基质吸力减小，膨胀土同时吸水膨胀，造成边坡稳定性减小，所以在滑坡的防治中首先要做好防水和排水工作，水在膨胀土滑坡中具有双重危害作用。因此，在有膨胀土的工程路段，首先要防止土体表面的水渗入边坡土体，其次是要即时疏导地下水。

3.2防反复胀缩循环

胀缩循环一般发生在地表浅层，该层在雨水的反复作用下，致使该层土体的结构发生破坏，进而使得强度降低，易导致滑坡的产生。

3.3防风化

膨胀土的表层，在大气环境的作用下很容易形成软弱层，这常常是产生滑坡的危险面。

3.4防强度衰减

土体抗剪强度的降低，是造成边坡失稳，产生滑坡的直接原因。

因此对膨胀土路堑边坡的防治需要将治水、边坡支挡措施和防护加固措施联合起来综合治理，才能到达一次根治，不留后患，保证边坡的永久性稳定。

4治理措施

4.1排水工程

4.1.1地表排水工程

地表排水工程主要是把大气降水及地表水截排，不使其流入边坡区，滑坡段内在滑坡周界外设浆砌片石截水沟，减少降雨时大量雨水渗入坡体形成的孔隙水，拦截地面径流，减少其对边坡稳定性的影响。

4.1.2地下排水工程

在地下水发育地区，地下排水工程是防治边坡失稳（滑坡）的主要工程之一，它能截断补给水带的水源，降低地下水位，减少滑坡区域土的空隙水压力，提高其抗剪强度，从而增大边坡的稳定性。

为了有效的疏干地下水及坡体内地下水，该工点路基两侧设1.2m宽、2.4m深渗水盲沟,坡面每隔一定距离设置支撑渗沟，支撑渗沟的深度应比该地区冻结深度要深，底部采用阶梯式，阶梯底平面为浆砌片石流水面，阶梯立面为混凝土板，内部充填干砌片石，两侧铺设无砂混凝土板，板后设一层透水土工布，上部用浆砌片石封顶。支撑渗沟与盲沟相连通，通过盲沟将水引出。

该滑坡段堑顶设置若干集水井，集水井采用钢筋砼浇筑，井与井间设置导流管，最两端的集水井导流管与盲沟相连接。为加大集水井疏排地下水的范围及能力，在井壁设置放射状仰斜排水孔。仰斜排水孔疏排滑坡体中的地下水，将地下水引至集水井内，然后通过井间导流管将水引至下一个集水井，最后通过两侧的集水井将地下水排入盲沟内。

4.2边坡支挡工程

4.2.1锚管桩

锚管桩采用钻孔成孔、花管注水泥浆成桩，锚管桩打入边坡中，能使整个断面承受边坡荷载，同时由于钢材屈服强度高，因此锚管桩具有抗横向力强的特点，能增加边坡整体的稳定性。

锚管桩主要采用侧壁带孔钢管。钢管的一端做成圆锥状。锚管桩的注浆终止压力不小于0.5MPa。注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的80%以上，可结束该孔注浆。

该段边坡坡面、平台、路堑顶部均设置锚管桩，长度为6～10m，锚管桩布置分为正方形，或矩形。路堑边坡刷坡整形前，预先对边坡打入锚管桩，当浆体强度达到70%以后，开挖边坡1.5m，然后再打入一排锚管桩，路堑边坡自上而下分层开挖，打一排挖一排，交替进行，然后进行边坡防护。

4.2.2抗滑桩

抗滑桩是将桩插入滑动面（带）以下的稳定地层中，利用稳定底层岩土的锚固作用以平衡滑坡推力，稳定滑坡的一种结构物。抗滑桩具有抗滑能力强，支挡效果好，对边坡稳定性扰动小，施工方便、安全。

根据地质钻探结果，该段工程滑坡的滑动面自地面以下13.7m处。根据滑动面的深度，本次工程采用在边坡各级平台设置不同类型搞滑桩，分别设计不同数量以及不同截面尺寸和长度，设置适合的桩间距，按各级平台不同受力特性，起到相应的支挡效果。

抗滑桩采用隔一跳一的方法开挖，先施工二级平台抗滑桩，然后在施工一级边坡平台抗滑桩，抗滑桩挖孔采用人工挖孔。挖孔时如有水渗入，应及时支护孔壁，防止水在孔壁浸泡流淌造成坍孔。桩孔挖掘及支撑护壁必须连续作业，不宜中途停顿，尽量缩短成桩时间，以防坍孔。

4.3边坡监测

为了保证运营安全及检验边坡治理情况，该段边坡设置了GPS远程位移监控预警系统对边坡地表位移进行监测。左侧一级平台设置5个位移监控系统，左侧二级平台设置6个位移监控系统。系统观测频率为每天观测24小时，每个监测点间隔2小时读取数据一次。根据治理后5个月的观测数据，各级平台位移量大约均在2mm左右。

5总结

本工程滑坡段采用了集水井、锚管桩、抗滑桩、支撑渗沟、盲沟、骨架防护等工程措施，以排水工程与支挡工程相结合的综合治理方案，通过对GPS远程位移监控预警系统的数据分析，边坡变形较小，膨胀土路堑边坡已经处于稳定状态，达到预计效果，一次根治，不留后患，保证边坡的永久性稳定，保证铁路运行安全，目前该线路已经通车，其边坡综合防治治理技术对以后类似工程具有指导意义。

参考文献

[1]徐健.《膨胀土边坡综合防治技术研究》铁道建筑技术，2017（1）.

[2]殷宗泽.《论裂隙对膨胀土边坡稳定的影响》岩土工程学报，2012，34（12）.