膨胀土边坡防护

铁路膨胀土路堑边坡的防护处理

1 引言

铁路膨胀土路堑边坡的防护处理，直接关系到铁路施工和运输的安全，是一个非常关键的工程措施。根据国内已建的铁路路堑膨胀土边坡经验，膨胀土路堑边坡首先应防止雨水直接冲刷，同时应减少雨水渗入土体引起强度的大幅度衰减。因此，对待膨胀土路堑边坡应以“预防为主”，在充分掌握膨胀土滑坡发生与发展的工程地质条件的基础上，要采取有效的可靠工程措施，以保证路堑边坡的稳定，制止滑坡的发生。现时对膨胀土路堑边坡防护与处理措施主要可以归纳为表水防护、坡面防护和支挡防护三种。具体说包括下列基本原则：

（1）严格按设计坡度从上而下逐级进行路堑边坡开挖，严禁淘底开挖。如遇土体软弱结构面发育，易于风化的强膨胀土，要快速施工，并在路堑边坡开挖完成时立即进行防护与处理。

（2）设置排水系统。水是膨胀土产生胀缩变形和降低强度的重要因素，因此在膨胀土路堑边坡的开挖和防护过程中，对地表水要设置排水沟等措施截排坡面水流，减少地表水渗入土体与冲刷坡面。

（3）合理堆放弃土。路堑开挖弃土应避免堆放在路堑坡顶处，一般应离开挖线2～5m，因为堑顶堆土会增加边坡的荷载和侧向应力，以至堑顶产生过大拉应力而开裂，使雨水沿拉开裂缝渗入路堑边坡内，导致土体强度降低。

（4）对已发生滑坡的路堑边坡，应根据滑坡的深度和范围、所处位置、受力条件和危害程度及时采取处理措施。

（5）如果路堑边坡土体已进入增速变形阶段但未发生整体滑动，应及时采取如减载，放缓坡度，采用支挡结构物等措施，防止发生滑坡现象。

（6）采用片石护坡、骨架护坡等防护措施时要做好排水措施，以利于坡面水快速排走，防止水渗入土体，引起破坏。

铁路膨胀土路堑边坡防护应根据工程的规模和等级，边坡的不同部位应力分布特征来选择方案，我们在长荆铁路建设中对膨胀土路堑边坡采取了多种形式的防护与处理，为今后膨胀土边坡防护与处理积累资料，提供参考。

2 工程概况

长荆铁路东起汉丹线长江埠站，经应城、天门、皂市、京山、钟祥，至焦柳线荆门站，运营全长176.92Km，我公司承担十二标段DK147＋000～DK156＋000段的施工任务，线路等级为：国铁Ⅱ级、单线，限制坡度：6‰。

DK147＋000～DK156＋000段位于荆门地区钟祥市冷水镇境内，地形为丘陵、垄岗，海拔100m左右，线路经过地带以丘陵、坡地为主，间有水库、稻田；本段土质以膨胀土为主，基本承载力150～200Kpa，间有基岩为志留系的页岩，灰黄色、灰色，风化严重至极严重，基本承载力自上而下为120～400Kpa。

区间路基土石方734064m3，其中填土328682 m3，填石7313 m3，挖土方390956 m3，挖石方7213 m3，路堑部分最大挖深在20m以内，路堑边坡采用了挡土墙、骨架护坡、片石护坡、土工格栅护坡等不同形式的防护工程措施。

3 路堑边坡的防护处理

我们在膨胀土路堑边坡施工中，根据膨胀土吸水膨胀软化、失水收缩开裂、反复变形及强度衰减等特性及其结构面产状、地面横坡、路堑边坡高度、降水量等来确定开挖方法和边坡的防护与处理措施，现就膨胀土路堑边坡的开挖和防护处理综述如下：

3.1 路堑开挖

根据膨胀土的特性，在开挖时要做好防排水措施，首先在堑顶开挖天沟，并进行铲草、挖树根等清表工作，以利于地表水顺利排走，然后放出路堑开挖线，根据施工段路堑宽度和深度比较大的特点，采用通道纵挖法，机械化快速施工；路堑开挖时，沿路堑纵向分层先开挖出一条纵向通道，然后开挖两旁，按照设计坡度逐层开挖，挖方边坡不一次开挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分，并立即进行边坡防护，防止其强度过底发生坍滑。

3.2 支挡结构防护

为了防止边坡的坍塌失稳，确保边坡稳定，采用倒坡基础挡墙。根据边坡的高度和土体的压力来选择挡墙的高度和厚度，以充分利用被动土压力，减少倾覆力矩，增加挡墙稳定性，挡墙基础深入滑动面以下约1.0m，墙背后设反滤层，以利排水，挡土墙在基础开挖及施工过程中要进行分段跳挖施工，确保边坡稳定；每隔10～

15m设置一道伸缩缝，并做好伸缩缝和泄水孔。挡土墙一般与其他坡面防护结合使用，挡土墙以上坡面若高度较底就用自然土坡，土坡的坡度在1：1.5～1：1.75之间；挡土墙以上坡面高度大于6m时采用片石骨架护坡，骨架内种植草皮，防止雨水冲刷，保护坡面稳定；当路堑邻近有水塘时采用干砌片石护坡，干砌片石下面设碎石垫层，并做好排水措施，防止膨胀土经水浸泡发生变形影响边坡稳定。

3.3 土工格栅护坡

土工合成物在国内外作为路基加固等方面应用很广泛，并可与土、石、混凝土等结合，覆盖于坡面或河底，构成抗冲刷护坡。在长荆铁路建设中，我们在部分区段利用土工格栅对边坡进行加固处理，首先按照设计要求沿边坡挖去2m厚度，然后每50cm一层加设土工格栅进行压实处理，最后将坡面按照要求坡度刷坡进行喷播植草，减少坡面雨水冲刷。此种方法能够使膨胀土边坡坡率降低，从而节约土地的占用，并可以有效地增加边坡的稳定性。

3.4 膨胀土掺石灰固化处理

近年来，在铁路和水利建设中曾运用石灰、水泥等材料进行化学固化，取得了许多经验。石灰固化作用是由于盐基交换、胶结性、粘土颗粒与石灰的相互作用而显现出来；掺石灰的主要作用是使膨胀土的液限量降低，增大强度。我们在长荆铁路施工中对部分边坡区段进行了试验，防护效果很好。首先按照设计坡度要求沿边坡挖去1m，然后将土粉碎后根据以往经验按6%～8%比例加入石灰拌匀每30cm一层进行压实处理，在堑顶将覆盖面延伸天沟，这样就在膨胀土表面形成了灰土封面，它有效地降低了膨胀土的膨胀势，提高了强度，具有良好的抗冲蚀能力，增强了边坡的稳定性。

4 结语

铁路膨胀土路堑边坡的防护与处理工程措施多种多样，关键是要把握膨胀土的特性，合理地利用当地的资源，因地制宜采取有效的工程措施予以实施。就以上所述几种防护措施而言各有利弊，支挡结构防护对于膨胀土边坡防护效果比较明显，能有效地控制边坡的稳定性，但是其材料投入大，适宜于石材比较丰富的地区采用；土工格栅与石灰固化防护能够有效地降低膨胀土的坡率，节约土地，并改良膨胀土