膨胀土路堑边坡病害机理与防护技术分析

膨胀土路堑边坡病害机理与防护技术分析

侯晓敏

中水电四局武汉轨道交通工程有限公司 湖北 武汉 430000

摘要：在铁路建设中，会出现一些土路膨胀的问题，部分路堑边坡产生的病害会影响到整体铁路的质量水平。因而，就需要工程人员加强对路基加固的处理，使用更高端的防护加工技术，才能够保证路面的质量达标。

关键词:膨胀；堑边坡病害；机理；防护技术

引言：

近年，随着国内铁路工程建设规模的逐步扩增，在铁路路基工程建设中，会出现一些膨胀土质的问题，尤其是部分路堑边坡产生的膨胀病害，成为了高速路建设中的一个难题，也会影响到整体铁路的使用寿命，工程建设单位要着重强化膨胀土路边坡病害形成规律和类型进行深度分析，进一步实现对边坡的加固处理。

一、膨胀岩路线边坡病害机理研究

路基开挖时，就会产生地域性路基坍塌或者路基滑坡，这主要就是由于路基内的膨胀土，与其他的粘土不同，膨胀土都是松软土，就会容易出现路基下沉。

（一）病害类型

在部分路基的施工中出现了路基滑坡，大多数都是由于工程人员在土方挖掘时，形成的边坡，这些土层的结构造成破坏在土层的重力和外力的推动作用下，就会造成部分土体产生倾斜、移动变化或者产生边坡的损坏。当发生滑坡之后，土体内部的水分就会挥发，线路经过长时间的浸泡，就会使整体土体的结构强度进一步的下滑会，容易诱发第二次的损坏，也可能会造成更大面积的土体滑坡。

有些滑坡会带有一定的滞后性，有明显的滑坡，而且滑坡具有很强的破坏能力，滑坡的厚度一般会达到1~3米，但是不会超过6米。在部分人为和自然因素影响下，就会出现膨胀土，这些土壤会有明显的湿陷或者干缩的不良问题。当土壤水分挥发之后会逐步干裂，而使地表产生凸起，或者产生凸体裂缝。在外力作用下，就会造成土体出现坍塌的问题。在部分区域也会出现一些黄土湿陷的问题，而且路基塌陷的范围更大，会形成大规模的滑坡，而且滑坡厚度也是3米左右。

（二）膨胀土的滑动原理研究

膨胀土滑坡与其他滑坡运动都比较类似，其主要的形式就是形变比较严重，会受到自然因素、施工规律的影响和限制。从整体来讲，土体的变化包含三个阶段物理、化学、风化、弱变，以及局部的蠕变张烈等各个阶段。整体的滑动变形会使土体内部的结构平稳遭到外力的破坏，这些土质类的抗剪强度较低，那么就会造成整体滑坡、坍塌，也会产生滑动的变性。此时，土体内具有更强的移动性，会偏离正常的移动范围，此时路基的抗滑阻力逐步加大。路基的边坡有固定的路基方向，从整体来讲，滑坡的变动包含了初级的张裂、损坏阶段和剪切面的发展阶段，滑体的位移、处理阶段。

（三）路段路基坡体失稳的机理研究

在路基的工程建设中，出现的膨胀土路基会产生应力，及土体内部结构的变化包含了裂隙的加剧、土体膨胀及土质软弱，也容易出现一些失稳的现象，再加上一些人为的因素影响，会导致土壤内水分挥发更加严重，而且土层强度遭到显著的破坏，形成更大的滑坡。通过对部分路段的地质调研分析，出现路堑边坡损坏，大多都是由于土体结构、地质结构和水分等因素的影响^[1]。

1.土体结构

膨胀土出现的形变或衰减，大多都是由于土体内的连接强度来决定的，因此，在土体内部，土层的排列和土质均匀隐性的特征比较明显，而且在土体内部的结构层面排列比较紧密，具有很强的规律性。由此可以看出，土体都会呈现出流体状，这类结构大多数都是在自然状况下分布比较分散，而且土体结构连接性比较差，和各地之间的水稳性结构也不强，会受到外界雨水的侵蚀。随着土体内部水分的增加而造成土层厚度减小，也会造成土体内部的剪切面和强度逐步下滑。

2.地质结构

通过对国内地质深入的研究分析，发现在土层内部的结构会对坡体产生不良的影响，如果出现较大的滑坡，那么就会出现一定的倾向性地坍塌。在工程施工面上，逐步会改变过去的应力状态，而且也会遭受到一定的破坏，并且使得相互连接的贯通性不够，在重力作用下，沿斜坡向下滑动。结合施工现场勘察结果，来组织地质结构的分析研究，在左侧的边坡多为顺坡，施工引起的边坡走向会与土体内的滑坡方向基本一致，由此可以看出，在土体结构内部，土体结构锻炼，也是产生滑坡滑的重要原因之一，也会影响到整体滑坡的稳定性^[2]。

3.水分的因素

水分里所包含的降水，会受到周边的灌溉水的影响，因此降水会直接对土体内部的各类结构产生不良的影响。当水分渗入到土壤之后，就会造成土壤膨胀变得湿润了，此时土壤内的抗剪强度也快速下降，土壤内强度会逐步下降，进而诱发山体垮塌。在部分道路两旁有农田的灌溉灌溉水，会使土壤的水分达到饱和，土壤内的各个颗粒间距逐步降低，也会使土壤内的颗粒强度下降，产生滑坡^[3]。

二、膨胀岩路堑边坡防护技术研究

项目工程施工人员需要在路基的施工时结合路基周围的地质条件、气候条件、工程条件，来组织对膨胀土的路线边坡工程施工方案研究，并对制定出来的方案做好深度的分析。在边坡护坡时，要做好边坡护坡的密封处理，使用土工膜，并给边坡填充粘土。在挡土墙完整，剖面损坏比较严重，以及没有滑坡的路段内，就要及时地对这些边坡做好细致的清理，之后再铺设复合型的涂抹，并进行亚粘土回填。对于那些挡土墙的变形或者倒塌的路线，要快速地清除处理，进一步的放缓边坡，确保坡度不会小于1:2，并及时地铺设复合土覆膜。之后，再进行夯实、绿化处理。在路段，要增设抗滑桩，并开挖，掺入4%的石灰，并进行分层的回填。之后，再增加更多的土工隔挡，在工程的施工期间，还要根据实际的施工状况来增设观测仪，实现排水处理

^[4]。

（一）准备工作

施工企业配置工程设备、工程建设人员，在现场要放置发电机，同时还要选择合理的水泥、混凝土材料、砂石材料。

（二）工程施工方案

膨胀土的特征主要是在开发地基时，会产生许多裂缝、土块较硬，而且经过雨水之后，就会形成膨胀土，此时土层内的抗剪能力就会进一步的减弱，容易出现边坡的塌方问题。在部分路段的膨胀土边坡处理时，边坡多为低洼地带，而且边坡比较稳定。当出现高挖方时，这时挡土墙就会出现更多的变形和塌方，比较严重的路段，边坡施工需要工作人员加强对边坡位移的测量，确保测量更加精准，不能够出现差错的问题产生^[5]。

1.低挖方、边坡稳定的施工

在一些坡面的工程施工作业中，施工人员就要应用挖掘机来沿着边坡坡顶下挖近50米，倾角要达到4%，坡面上仅10厘米的松土，之后再碾压平整。整体坡面要压实，能够大于自然密实度的近80%。在坡面的台阶挖掘期间，工程人员先挖掘出土体之后，在坡面上去挖掘两个台阶，台阶以下是平面，要与铁路面坡度达到4%左右。之后，工程人员在使用人工的方式来进行修整，并且人工还要配合挖掘机来施工，对那些不规范的边坡和台阶的施工作业要及时地清除。要沿着已经修整边坡的轴线来修齐边坡，在应用丁字形的连接方法，在铺设期间，要求在晴朗的天气下进行，要避免出现更多的应力集中。铺设时可以应用波浪形、松弛的封土，能够控制坡度在1.5%左右。工程人员应用土工膜来进行接缝，这也是整体施工的关键环节。要对那些防渗的部位做好重点的处理，在接缝期间，要注意主体铺设方向，工作人员要选择合适的温度、厚度来做出合理的把控，否则就会影响到接缝的质量水平。在铁路工程的建设中，路基结构是整个施工中比较关键的内容，近年，随着国内经济不断的发展，运输成为了我国主要的交通运输方式，要想能够使铁路运输效率进一步提升。因此，就需要通过加强铁路工程的建设、质量的控制，在铁路的施工中确保路的结构良好，尤其是在路基结构发生质量问题时，要进行一定量的修补。在山区的铁路建设中容易出现地基裂缝问题。由于一些区域的气候比较潮湿，路基结构就会受到侵蚀。在这些区域要及时对路基裂缝处理，在填料中，适当掺杂一定的石灰石材料，这样就可有效提高路基的稳定性^[6]。

2.高挖方打墙变形的位移工程施工

在测量期间，如果没有产生滑动的路段，就需要按照每10米横断面做合理控制，并且要按照1:2的坡度边作为基础。设计师根据坡面的横断面来设计整体路基的高程，也要使地面的高程合规。通过应用渐进的推算方法，来确定出边坡的开挖线，对于出现路基滑动的路段，设置5米的横断面，做好铺设方向的处理。根据1:2的坡度比，经过自然高程与漏接设计的流程测算，来确定出开挖的土方。要及时地清除那些已经发生滑动边坡的土方，在清理期间，需要应用自上而下的原则，来保证开挖面能够出现边坡之上，而且不能够从底部，来进行清除，避免出现边坡失稳的问题产生。在边坡的台阶的开挖期间，要及时清理完土方，之后再拆解打墙。开发台阶要自上而下的开挖，在开发前期，要由技术人员确定好台阶的高度位置，并且到现场要做深度的监督，来确定好每一个挖掘的作业面，确保每个台阶高度都控制在2米之下，不会出现太大的问题。

1.更换方法

更换方法更可靠，但对于膨胀土面积较大的地区，全部膨胀土的开挖和置换将占据很大空间，各种运输和借贷成本将非常高。这种方法非常不经济，有时还会破坏生态环境。

2.添加无机粘合剂

无机粘合剂的混合物可以改变膨胀土路基的性能。常用的外加剂是石灰，这也是最成熟，最常用的方法。粉煤灰和水被用作掺和料，以改善膨胀土的特性。

3.密闭式

干湿气候的交替变化是膨胀土路基浅层破坏的主要原因，封闭覆盖法可以解决气候对路基的破坏。路堤被石灰土，民用织物等包围，可以阻挡气候的干湿影响，从而增强膨胀土路基。目前，该方法在国内外已经取得了很大的成功。该方法的最大优点是成本低，施工方便，环境效益好。由于缺乏关于盖的厚度和闭合的有效性的统一标准，该方法在其推广和使用上有一些限制。

4.铺设土工编织物品

大量的工程实例和试验表明，在边坡路基中铺设某些增强材料可以吸收部分土壤产生的收缩应力，并防止边坡开裂。它为外部水的渗透提供了一个通道，也可以提高路基的完整性和抗剪强度。

四、结束语

近年，随着我国工程建设规模的进一步扩增，在铁路施工期间会遇到一些膨胀土问题，需要工程人员深度地去研究边坡的病害问题及研究相应的防护技术。针对高速路滑坡因素，要做好重点的调查，制定防护方案，考虑好这些因素之后，就要制定切实可行的边坡防护措施，能够为类似的工程建设提供更多的参考。膨胀土的路基边坡出现失稳会大多数都是由于气候因素等各类因素导致的，雨水的渗透和雨水蒸发是膨胀土形成的重要影响因素。因此，在路线的开挖和落地前后之后，要在风化作用力下，就会出现很多的土体破裂，冒浆泥的问题，容易造成土体结构被破坏，土地的强度下降，这样会容易形成路基的边坡失稳。因此，就要在膨胀土路基边坡稳定分析时，结合管理工作的具体特点，来对这些路基做好边坡的分层计算，分析研究，这样才能够得到不同的参数，以此更适合实际的项目建设。

参考文献：

[1]陈洪平,丁雪琪,杨子豪,等.膨胀土路堑边坡病害处治[J].低温建筑技术,2019,v.41;No.249(03):96-100.

[2]张哲.蒙内铁路膨胀土路堑边坡失稳机理及防护措施研究[D].

[3]王锦辉,袁业帅,赵燕超.SNS柔性防护技术在膨胀土深挖路堑边坡中的应用[J].青海交通科技,2019(1).

[4]雷航,刘天翔,王丰.弱膨胀土填方路堤边坡破坏机理及处治方案比选[C]//2018年全国工程勘察学术大会论文集.2018：75.

[5]熊自英,田野.铁路挖方膨胀土路基上拱机理研究[J].四川建筑,2018(4):69-71.

[6]石保同,孟凡磊,王成军.山东半岛低山丘陵区高速铁路路堑边坡病害成因及治理研究[J].路基工程,2018,000(0z1):33-37.