十天高速公路汉中西段 H-C21 合同段施工技术交流材料

1. 十天高速公路汉中西段H-C21合同段施工技术交流材料十天高速公路汉中西段H-C21合同段施工技术交流材料 交流课题：膨胀土地区边坡滑坡 原因分析及治理措施 交 流 人： 张 括 军 交流日期: 2012年7月

2. 概 述 膨胀土主要是指土中含有较多的黏粒及其他亲水性较强的伊利石或蒙脱石等黏土矿物成分，且有遇水膨胀，失水收缩的特点，在自然地质演变与发展过程中，形成一种具有显著膨胀特性的黏质土。由于对膨胀土的膨胀能力估计不足以及未采取有效的治理措施，都有可能导致膨胀土路基边坡滑坡。

3. 一、膨胀土边坡滑坡的原因： 膨胀土边坡滑坡是一种较为常见的工程地质灾害现象，其产生的原因主要取决于项目所在地的地表水文、地下水活动、植被状况、气象气候与人类活动的因素。引发膨胀土边坡滑坡的各种因素都具有其自身的活动规律，并且相互影响相互作用。因此，分析膨胀土地区滑坡原因，必须全面分析各种因素，综合考虑各种因素的影响与制约条件。总的说来有以下几种主要原因：

4. 1、裂隙作用 无论膨胀土是何种类型，一般都是由两种以上的裂隙组合而成，形成工程特性较差的裂隙结构体。膨胀土的裂隙多数较为分散，严重削弱了土体的强度，特别是在裂缝附近产生应力集中现象时，一旦超出了土体的峰值强度，裂隙中的某一点的强度就会明显下降。在自身遭受破坏的同时，将剩余应力转移至附近的土体，使得边坡的强度降至接近于残余强度，如果膨胀体裂隙的应力集中现象继续发展下去，将导致边坡出现不同程度的滑坡现象。

5. 2、不合理施工 路堑开挖的不合理施工导致膨胀土边坡滑坡主要是由于边坡的力学平衡遭受破坏而引起的，在道路工程建设中，路堑开挖可能引起边坡的坡脚卸荷，并且失去横向支撑力，最终导致边坡应力的集中或再分布。另外，在道路边坡施工过程中，大量的弃土堆积于斜坡，增加了坡体的重量，形成较大的边坡超载。由于膨胀土边坡的加载助推，增加了边坡下滑力，导致膨胀土边坡滑坡的产生与发展。

6. 3、水的作用 在道路工程建设与使用中，由于受到水的作用，使膨胀土边坡的物理力学性质发生较大的改变，其对于边坡的影响主要表现为：①影响膨胀土边坡土体的稠度状态。在膨胀土边坡中，由于土体含水量的不断增加，其自身的稠度状态会发生变化，进而降低土体的整体强度；②影响膨胀土的容重。膨胀土土体含水量增加，其有效容重会明显降低，抗剪强度也随之降低；③影响膨胀土的空隙度。由于膨胀土边坡中含有丰富的亲水性伊利石、蒙脱石等粘土矿物，当水分进入边坡土体时，这些颗粒将吸附大量水分，在其周围形成水膜，使得颗粒周围的结合水膜明显增厚，颗粒间的距离也有所增大，降低抗剪强度，形成滑坡现象。

7. 二、膨胀土滑坡治理措施 1、换填优良土壤进行护面 在膨胀土边坡外侧部位换填优良土壤，可以减少坡面的自然膨胀变形，起到外坡防护作用。该方法施工成本低，操作方便、效果显著。

8. 例如：汉中西项目K361+900—K361+950段，挖方高度6.3米，一级 边坡，坡率1:1，土质为强膨胀土，设计防护形式为C15片石混凝土小矮墙+C25拱形衬砌植草灌。在片石混凝土小矮墙施工完成后，右侧坡面受持续降雨冲刷影响，表面土体大面积滑坡失稳，顺坡面方向滑坡，滑坡体最低点高于小矮墙顶50㎝，滑坡进深2.3m，滑坡长度47米。 图一 K361+900—K361+950右侧滑坡处理后的坡面效果 • 治理措施：挖除滑坡范围内边坡土体，挖除宽度2.5m，为保证边坡的整体稳定性，将滑坡面开挖成宽2米，高1米的台阶，采用3:7灰土进行回填，分层填筑，采用小型压路机层层压实，填筑坡比按1:0.75施工，待填筑到坡顶后，对坡面刷坡，形成1:1坡面，然后按照原设计施工C25衬砌拱形植草灌。

9. 2、加固坡脚 • 膨胀土边坡发生土体滑移、变形、破坏等现象与坡脚部位土体失稳有很大关系，坡脚部位的土体侧压力较小，坡脚侵水后，土体抗剪能力急剧下降，加剧滑坡。通过加强坡脚防护，增加坡脚抗剪力，可有效治理滑坡。

10. 例如：汉中西项目K352+552—K352+582路基左侧上边坡为一级土质边坡，高度8米，坡面长11米，土质为中膨胀土，设计防护形式为C25现浇混凝土拱形衬砌植草灌。在边坡开挖完成后，受持续强降雨影响，该段上边坡发生坍塌，坍塌进深4米，坍塌长度30米。例如：汉中西项目K352+552—K352+582路基左侧上边坡为一级土质边坡，高度8米，坡面长11米，土质为中膨胀土，设计防护形式为C25现浇混凝土拱形衬砌植草灌。在边坡开挖完成后，受持续强降雨影响，该段上边坡发生坍塌，坍塌进深4米，坍塌长度30米。 图二 K352+552—K352+582左侧滑坡

11. 治理措施：挖除滑坡土体，采用C15片石混凝土挡墙加固坡脚，增加坡脚的抗剪力，同时，采用干码片石回填滑坡土体，在回填坡面设置实体护面墙+C25现浇混凝土衬砌拱防护稳定边坡。治理措施：挖除滑坡土体，采用C15片石混凝土挡墙加固坡脚，增加坡脚的抗剪力，同时，采用干码片石回填滑坡土体，在回填坡面设置实体护面墙+C25现浇混凝土衬砌拱防护稳定边坡。 图三 K352+552—K352+582左侧坡脚加固图

12. 3、隔离地表水、排除地下水 膨胀土边坡滑坡的排水治理措施主要包括：地表排水和地下排水。其中，地表排水以防止雨水渗入滑动体、拦截滑动体以外地表水为主，地下排水主要是以尽快汇集、及时疏导为主。拦截滑动体外侧地表水可设置环形截水沟将其迅速引入排水系统，滑动体坡面雨水可在坡面防护下设置实体护面墙进行隔离，防止雨水下渗进入滑动体。同时，在坡底设置排水沟将坡面雨水迅速排出。对于地下排水，可通过设置盲沟、支撑渗沟、水平钻孔、集水井等措施汇集疏导。

13. 4、卸载、放缓坡率 膨胀土滑坡产生滑动面后，滑动面受自重影响，处于蠕动状态，通过挖除滑动面坡顶土体进行卸载或放缓滑动面内土体坡率，降低滑动体自重，减少滑动面水平力，可以使滑动体处于平衡状态并保持稳定。

14. 5、设置抗滑桩或抗滑挡墙 膨胀土滑坡是由于膨胀土受外界因素影响，在膨胀土土体内产生了很大的膨胀力，表现为竖向力和水平力，水平力推动土体作水平位移。通过设置抗滑桩或抗滑挡墙，用来平衡膨胀土自身的水平力，使得膨胀土处于稳定状态。

15. 6、综合治理 在实际施工过程中，大面积滑坡往往由多种原因引起，滑坡情况也比较复杂，单一的治理措施效果不佳，往往需要运用多种措施进行综合治理。 图四、K364+172—K364+271 右侧滑坡坡顶早期裂缝

16. 例如：汉中西项目K364+172—K364+271右侧上边坡最大挖方高度11.207米，二级边坡，坡率1:1，全段落边坡土体均为中膨胀土，设计防护形式为C25现浇混凝土拱形衬砌植草灌。受右侧水稻田地灌溉渗流影响，该段边坡出现多条裂缝，裂缝纵向发展，逐渐贯通，滑坡裂缝横向距离坡顶最大15米，后在强降雨影响下，裂缝横向急剧扩大，最终导致K364+172—K364+271整个坡面沿坡脚完全滑塌，纵向滑坡长度达101米。例如：汉中西项目K364+172—K364+271右侧上边坡最大挖方高度11.207米，二级边坡，坡率1:1，全段落边坡土体均为中膨胀土，设计防护形式为C25现浇混凝土拱形衬砌植草灌。受右侧水稻田地灌溉渗流影响，该段边坡出现多条裂缝，裂缝纵向发展，逐渐贯通，滑坡裂缝横向距离坡顶最大15米，后在强降雨影响下，裂缝横向急剧扩大，最终导致K364+172—K364+271整个坡面沿坡脚完全滑塌，纵向滑坡长度达101米。 图五 K364+172—K364+271右侧滑坡坍塌

17. 治理措施： 1、设置抗滑挡墙。在K364+180—K364+270段坡脚设C15片石混凝土抗滑挡墙，墙顶宽2.5m，基础埋深2.5m，露出地面4m，基底倾斜设置，增加抗滑挡墙的抗滑力。 2、放缓坡率。将墙顶坡面调整为单级坡，坡率调整为1:3，减轻滑坡体自重，减少水平推力。 3、排除地下水。该段挖方为低矮丘陵，丘陵走势右高左低，挖方横向截断该丘陵，导致地下渗流大量渗入挡墙墙后。在抗滑挡墙墙身设置两排横向排水孔，同时，考虑到季节性渗水量较大，在抗滑挡墙墙身设80㎝宽砂砾反滤层，在砂砾反滤层中纵向设置两排￠100PVC泄水管，加大挡墙后渗水的排泄断面。另外，在抗滑挡墙墙顶边坡表面设置支撑渗沟，将墙顶坡面渗流水尽快汇集，通过支撑渗沟迅速排出土体，汇入平台截水沟，保证滑坡体含水处于非饱和状态，减少水平推力，利于滑坡体稳定。

18. 4、隔离地表水。在滑坡体顶部设置3m宽铺砌，在铺砌外设置平台截水沟，完全隔断地表水。同时，在抗滑挡墙墙顶平台设置平台截水沟，将坡面雨水汇集排除。4、隔离地表水。在滑坡体顶部设置3m宽铺砌，在铺砌外设置平台截水沟，完全隔断地表水。同时，在抗滑挡墙墙顶平台设置平台截水沟，将坡面雨水汇集排除。 图六 K364+172—K364+271右侧滑坡治理后

19. 结束语 膨胀土段落滑坡原因复杂，治理难度大，在进行边坡防护施工前，我们要结合实际水文地质特性，详细论证设计方案的可行性，不要盲目施工；施工过程中，要加快进度，减少雨水对坡面的冲刷，并派专人观测边坡的稳定性，对于坡顶出现的裂缝要24小时不间断观测，并制定应对措施，做好滑坡的预防与控制工作；施工完成后，要继续加强对边坡稳定性的监控，特别是要重点对边坡进入雨季后的稳定性进行监控。只要我们充分认识滑坡产生的机理，提前谋划，仔细论证，膨胀土滑坡就可防可治。

20. 交流完毕，请各位同事批评指正！