郑仲康

摘要：文章结合膨胀土边坡治理实例，介绍了膨胀土边坡的病害原理，并通过膨胀土边坡治理的方案比选，提出了柔性挡土墙应用于该边坡治理的设计方案与施工工艺，为类似膨胀土路基的边坡治理提供经验参考。

关键词：膨胀土;边坡治理;柔性挡土墙

中图分类号：U416.1+4A230833

0 引言

膨胀土在我国分布广阔，其膨胀性的亲水矿物主要是伊利石、高岭石、蒙脱石等黏土矿物，其特征表现为吸水膨胀、失水收缩、吸水膨胀后强度降低、湿化崩解等，可见膨胀土是一种高液限的高塑型黏性土，对公路工程具有相当大的危害性，如能在我国已建公路中做好膨胀土边坡的治理，必将减少公路病害，延长公路寿命。本文通过一个具体的膨胀土边坡治理实例，详细地阐述了柔性挡土墙技术在膨胀土边坡治理中的应用，为膨胀土路基工程的建设提供一些参考经验。

1 工程概况

本项目位于广西壮族自治区某省道路段，路基全宽12 m，路面全宽9 m，路面结构为沥青混凝土路面。该路段属于丘陵地带，其地层表面覆盖着较厚土层，路基左侧为挖方路段，右侧为填方路段，路基边坡经常在雨后出现塌方现象。塌方病害如图1所示，主要有以下几个方面：

（1）填方段边坡受雨水影响向外滑移，引起路基浸水与下沉，并破坏了路基原挡土墙;

（2）挖方段边坡土方受雨水影响滑塌，堆积到路面上并堵塞边沟;

（3）填方段边坡受雨水影响向外滑移，导致边坡填土与路肩脱离，波形护栏向外倾斜。

2 膨胀土病害原理

膨胀土的显著特点就是吸水膨胀失水收缩，在干湿交替作用下，不仅产生了强大的膨胀张力，还会对路基及其附属结构产生破坏，同时也不断地加大了土体孔隙，使得土体更易受湿与干燥，不断地吸湿溶解和风化开裂，更进一步地瓦解了土体自身的凝结力，也就形成了吸水膨胀后强度降低、湿化崩解、高液限流体等现象。在膨胀土颗粒大量吸收了进入土体的水分后，土体结构强度降低，变成软塑状黏性土，当土体含水量超过某极限时，在重力作用下，土体沿滑动面向坡脚滑移或流动，既会使得边坡土体剥离路基，强大的向下推力破坏了路基原有挡土墙，也使得波形护栏向外倾斜甚至倒塌。

本路段边坡的病害基本符合膨胀土病害原理，边坡土体滑移、边坡土体剥离路基、原有挡墙移位断裂、波形护栏外倾等病害的根源均在于其路基填土为膨胀土这一点上。本路段不良地质土层为膨胀土层，主要由蒙脱石、伊利石等风化后形成坡积土，具有很强的亲水性，有着显著的吸水膨胀和失水收缩而往复变形的特性，胀缩总率约3%，属中等胀缩土。液限约60%，大气影响急剧层深度2～3 m。

3 膨胀土病害治理的方案比选

对膨胀土路基的治理，一般有卸载、绕避、排水、换土、砂石垫层、土性改良、植被防护、挡土墙、边坡锚杆等方法。针对本路段的膨胀土路基治理，主要侧重点在于对膨胀土边坡的治理，以防止膨胀土边坡进一步恶化，切断危害路基土体的病害源。经过病害分析，针对本路段的膨胀土边坡情况，共提出5种治理方案：（1）片石混凝土挡土墙方案;（2）柔性挡土墙方案;（3）铪菱形方格防护方案;（4）锚杆主动防护网方案;（5）抗滑桩防护方案。

本路段边坡不高并已多次坍落，边坡较缓，雨水期间极易导致土体体积膨胀，土重增加并具有一定的流动性，故不采用方案三和方案四。鉴于抗滑桩支挡防护方案主要适用于高大陡峭的边坡处理，故抗滑桩支挡防护方案对本路段的塌方边坡并不适用，加之其造价的费用较高、施工难度较大，故本路段不采用方案五。本边坡塌方路段膨胀土较深、塌方量较大、坡脚处湿陷土较厚、地基承载力薄弱，高度较大的片石混凝土挡墙施工难、造价高，自身稳定性难以保障，故不采用方案一。柔性挡土墙既可依靠自身重力抵挡边坡，又可利用自身柔性来缓冲局部边坡的不均匀受力与变形，避免挡土墙脆性断裂而失效，同时，柔性挡土墙对地基承载力要求并不高，比较符合本路段的病害特征与工程实际。另外，经估算，采用柔性挡土墙方案的建设费用仅为43万元，相比其他方案的造价都要低，属于C类一般设计变更范畴，可见在技术上和经济上均适合采用方案二，即柔性挡土墙支挡方案。

4 柔性挡土墙的具体设计

本路段的柔性挡土墙支挡方案，其具体设计为：挡墙宽4～6 m，高3～12 m。分层外包土工格栅，内填土分层压实，填土坡比为1∶1.5，形成柔性挡土墙，支撑路基边坡。具体如下：

（1）清理破损的浆砌片石旧挡墙。

（2）开挖基坑并进行20 cm砂垫层及30 cm碎石基础层的换填。

（3）在第一级边坡高度内，按柔性挡土墙宽度修挖塌方边坡。

（4）在边沟外侧和边坡之间，每50 cm铺一层土工格栅，按25 cm一层进行填土并压实，压实度≥90%。在挖方回填临空面1 m、填方回填临空面2 m范围内，采用非膨胀土填筑，其余用边坡土回填。

（5）土工格栅对每层填土进行反包，并使用U钉锚固，逐层实施直至形成柔性挡土墙。

（6）在坡顶和坡脚设置排水沟，在坡面及墙底设置排水盲沟。

（7）二级边坡开挖台阶，回填砂性土并按坡比1∶2铺设两布一膜封层。

（8）墙面和坡面铺30 cm普通土，并人工拍实，表面铺草皮防护。

（9）持续养护草皮防护，并及时监测柔性挡土墙的变形位移情况。设计图如图2、图3所示。

5 柔性挡土墙的具体工艺

本路段治理采用柔性挡土墙的设计方案，其支挡施工的工艺流程与具体要求如下：

（1）边坡超挖：以边坡坡脚为起点按1∶1.5的坡率进行超挖与修坡。

（2）基礎开挖：开挖至换填标高并整平并碾压密实。

（3）格栅放线：按图放样及标出边坡线和土工格栅包边线。

（4）U钉制作：50 cm长8 mm钢筋弯成U钉。U钉按横向1 m、纵向0.5 m的间距布设。

（5）格栅铺设与搭接：铺设格栅并要求两幅间搭接宽度最少5 cm，再用U钉固定。

（6）上填料：分层将填料铺设于土工格栅上，并沿边坡纵向推平压实。

（7）格栅反包：将预留的格栅沿修好的边坡反包并初张。

（8）张拉与固定：用连接棒将上下层土工格栅连接，沿垂直路中线方向张拉格栅产生1%～2%的伸长率，上下两层格栅必须夹牢连接棒，并用U钉固定于土层上。

本路段柔性挡土墙严格遵照其工艺流程与工艺要求进行施工，施工完成后其病害处理效果比较良好。经过一段时间的变形监测，特别是经历几次大降雨影响后，柔性挡土墙整体滑动与局部变形都非常小，路基与边坡之间、边坡坡面、柔性挡土墙坡脚等关键部位均未出现明显裂缝，可见边坡已趋于稳定，原先由膨胀土所产生的病害也已根除。

柔性挡土墙在施工时，其所需材料及其相应的性能要求可参照《公路土工合成材料应用技术规范》（JTG/T D32-2012）等相关技术规范，更为详细的施工技术要求可参照《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）、《公路挡土墙设计和施工技术细则》（2008年3月版）等技术规范。同时，施工完毕后应按行业规范与标准进行质量验收，并加强运管阶段的养护与监测。

6 柔性挡土墙的技术前沿

本路段边坡治理采用的是较为传统的土工格栅柔性挡土墙形式，在治理本段膨胀土边坡上效果良好。随着我国工程技术、工程材料的发展，传统的柔性挡土墙也得到了长足的发展，相继出现了钢丝网片柔性挡土墙、柔性生态加筋挡土墙、生态袋加筋挡土墙、石笼箱柔性挡土墙、柔性蜂巢土工格室挡墙等多种柔性挡土墙形式，也相继在各类工程实践中取得良好效果。同时，浙江省地方标准《柔性生态加筋挡土墙设计与施工技术规范》（DB33/T 988-2015）等相关规范的陆续颁布，以及中国公路学会团体标准《公路柔性擋土墙设计施工技术指南》已于2019年完成征求意见稿，这些都对柔性挡土墙的发展与应用提供了更为有力的保障。

7 结语

膨胀土路基工程中有很多病害来源于对膨胀土边坡的处理不当，对膨胀土边坡进行科学合理的病害治理，将会对整个路基工程起到保护作用，也将使得整条公路更加健康与长寿。然而针对膨胀土边坡的治理，其方法是多种多样的，要如何才能做到科学合理，需要技术人员根据具体问题进行具体分析，在“防水、控湿、防风化”的大体原则下结合场地实际情况，综合考虑后才能得出最佳治理方案。本文以一个具体的膨胀土边坡治理实例，阐述了柔性挡土墙在膨胀土边坡治理中的具体应用，以期为柔性挡土墙工艺在各类工程治理中得到广泛应用而提供参考。

参考文献：

[1]JTGD30-2015，公路路基设计规范[S].

[2]JTGF10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[3]JTGTD32-2017，公路土工合成材料应用技术规范[S].

[4]中交第二公路勘察设计研究院有限公司主编，公路挡土墙设计和施工技术细则[M].北京：人民交通出版社，2008.

收稿日期：2020-04-17