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1、土工格室在膨胀土路堑边坡上的应用 摘 要：膨胀土在我国分布广泛，在干湿循环下反复膨胀和收缩，进而产生纵横交错裂缝破坏其抗剪抗拉能力，因此膨胀土路堑边坡极易产生塌方和泥石流等破坏现象。土工格室为聚乙烯板材焊接成的空间结构，具有较强的抗拉性能，是一种优良的工程材料。该篇文章通过对膨胀土和土工格室特性进行分析，结合工程实际将两者相结合，并以土工格室膨胀土挡墙对膨胀土边坡进行处理的实例提出施工控制要点。关键词：膨胀土 土工格室 路堑边坡 柔性挡墙 应用 1、膨胀土特性及工程概况膨胀土主要是由亲水性较强的粘土矿物成份（蒙脱石、伊利石和高岭石）组成，是具有较大胀缩性能和相对较高的液限、塑限和塑性指数的粘性
2、土。蒙脱石和伊利石粘土的膨胀性是由于粘土粒中的亲水吸附离子对水有很强的渗透压力，土体的密度越高，粘土粒中的亲水吸附离子密度越高，渗透压力就越大，膨胀土的渗透压力可高达2Mpa4Mpa。对路基边坡稳定的破坏主要表现在膨胀土坡面最易受大气风化营力的作用，干旱时水分蒸发土体干缩开裂，破坏土体整体性，破碎剥落；降雨时坡面冲蚀，易吸水饱和，严重膨胀，或在重力和渗透压力作用下，发生流塑状溜塌，甚至会产生破坏性极大的滑坡。膨胀土有很强烈的胀缩性、崩解性、多裂隙性、风化特性和强度衰减性等一系列的特殊、复杂的物理力学性质。胀缩性：膨胀土吸水体积膨胀，如果膨胀受阻，就会产生膨胀力。失水体积收缩，土体收缩开裂。崩解
3、性：膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。强膨胀土浸水后数分钟即可完全崩解，弱膨胀土崩解缓慢且不完全。因此，膨胀土边坡防护的关键及措施有：一是避免天然土体含水量发生较大变化，避免产生过量膨胀和干缩现象及流塑现象，阻止地表水和地下水冲刷边坡；二是采取措施消除胀缩性；三是采取措施抵消膨胀力，或能同步膨胀和收缩变形，增加土体抵抗剪切的能力，不至于产生剪切破坏；四是采取大型挡土墙、抗滑桩等措施直接抵抗整个土体的下滑分力。完全防水在野外无法完全做到，消除胀缩性成本太高，高速公路膨胀土路堑边坡防护方案一般采用后两中方式结合第一种方式。西汉高速公路47标位于陕西省洋县金水镇，路基挖方多为膨胀土, 尤其以K170+
4、290-360、K170+400-650和AK1+260-420三段最为显著。此三段膨胀土边坡高度均超过20米,部分达到28米,全部为膨胀土。经取样试验确认为淋滤成因弱膨胀土，自由膨胀率42-46%，收缩系数0.76-0.47%,膨胀力52-61KPa。经干湿循环边坡膨胀和收缩后，在旱季经常发生碎裂崩解现象，在雨季经常发生流塑状溜塌滑坡现象。K170+290-360和K170+400-650段原设计防护方案均为30厚M7.5浆砌片石护坡，不能满足防护要求，施工后全部塌方。第一次变更采用护坡加厚护坡到60，依然不能满足要求，发生塌方。第二次变更边，K170+400-650段边坡由10米降低至5米
5、，边坡每级高度由1：1变为 1：2，增加抗滑桩；AK1+260-420段边坡每级高度由1：1变为 1：2，增加大型上挡墙。第二次变更施工后边坡稳定。但在高边坡上做挡墙和抗滑桩施工难度大，进度慢，造价高，两处边坡防护增加投资近400万元。K170+290-360段边坡坡顶为民房，且为K170+380乡村路改路的必经之地， 1:1的边坡不仅不能放缓而且必须变为1：0.5，采用挡墙或抗滑桩投资大，边坡上材料运送、施工操作均较困难。经从技术经济等方面进行分析比较后，确定该段膨胀土边坡采用土工格室柔性挡墙进行防护。土工格室可以一举克服膨胀土的工程缺点，同时可以就地取材（利用边坡挖方），降低施工难度，节约
6、造价，并能绿化边坡美化环境。2、土工格室特性及膨胀土边坡处理方案土工合成材料在公路工程中已广泛应用，与其它土工合成材料相比是一种新型的、具有更多的优越性、实用性强、价格适宜、应用效果很好的公路建设新材料。 2.1 、土工格室的特点 土工格室是一种采用高强度聚乙烯片材经超声波焊接等方法连接,展开后呈蜂窝状的三维立体网格结构材料,属于特种土工合成材料。具有材质轻，耐磨损，耐老化，耐化学腐蚀，适用温度范围宽，拉伸强度高，刚性、韧性好，抗冲击力强，尺寸相对稳定，运输方便等特点。在施工中连接简单易行，施工方法简单，从而简化了施工工序，提高了施工速度；并可以反复多次使用。2.2、 土工格室的基本原理土工格
7、室为一种蜂窝状三维限制系统，限制填料因水温状况和外力向外扩展，形成一个整体，可以在很大范围内显著提高普通填充材料在承载和虫蚀控制应用中的性能。它的关键原理就是三维限制，限制填料三向发展，形成整体，增加整体的抗拉抗剪能力和变形能力。2.3、土工格室柔性挡墙方案根据现场具体情况，经力学计算后确定一级边坡采用土工格室柔性挡墙。土工格室由挡板格室和拉筋格室2部分组成，挡板格室围空面积20cmX20cm,格室高60cm，格室壁厚1.2mm，拉筋格室焊距40 cm（等效直径25.5 cm），格室高度10cm，格室平面组间连接使用专用构件。二级采用叠置式土工格室挡墙，格室焊距80cm（等效直径51cm），格
8、室高度20cm，板材厚1.2mm。挡墙断面图、平面图及各尺寸如下图所示。（单位：CM）格室质量技术要求：拉伸强度大于20MPa，焊点剥离强度大于100N/cm，连接处强度大于200N/cm，低温脆化温度-60，维卡软化温度125，抗老化能力超过47年。第一阶挡墙基础及1-2层土工格室采用三七灰土回填，压实度为95%，并用防锈12钢钉锚固；第二阶挡墙基础采用三七灰土桩加固，压实度为95%；挡墙顶采用三七灰土和防渗土工布加固并做好截水沟；其余每层填料采用边坡开挖的膨胀土，压实度为90%；挡板格室内和填土外露部分植草或种树绿化。3、土工格室挡墙施工及控制要点基坑按设计要求开挖到位，基底夯实，基础三七
9、灰土按每层20CM厚度进行回填，采用YZB20压路机碾压至95%，基础顶面采用水准仪找平，平整度不大于5。放样确定第一层土工格室位置，将土工格室连接、张紧、定位，填筑三七灰土，找平，采用小型手推式压路机碾压至95%。同样填筑第二层，第二层完工后，打入防锈12钢钉，将柔性挡墙和基础锚固在一起。其余层次按设计坡度和层厚依次填筑，格室连接牢固，张紧不得有褟皱，填料压实找平，控制好边坡和线形，观测格室变形和检查密实度，直至施工完成。三七灰土抗滑桩尺寸和灰剂量、压实度严格按设计控制。完工后做好防排水措施。施工控制要点：、格室焊接点强度对护坡稳定性起控制作用，施工前应对格室焊接强度进行抽样测试，抽样数不小
10、于1次/1000m，确保焊接强度满足设计要求。、柔性挡墙基础必须稳固，基础顶面必须平整，柔性挡墙必须确保牢固地锚固在基础上，不至于滑动。、格室要充分展开，使用专用构件连接，并有效地固定。、柔性挡墙的格室中充填土要求人工方法均匀压实，必须保证压实度不小于设计。灰土的灰剂量不小于设计要求。、确保挡板格室和叠置式格室每一层不悬空，以保证充填土在雨水饱和后都不至于漏出。、柔性挡墙的线形和坡度不易控制，要采取有效措施确保线形和坡度符合设计要求。、挡墙顶必须用10%灰土和防水土工布封闭，防止雨水渗入。基底四周、坡顶外做好排水沟和截水沟，防止地表水冲刷和淹没柔性挡墙。、施工完后在边坡上种上草或者灌木进行绿化
11、加固。以上几点直接关系到工程的成败。该段土工格室柔性挡墙施工时进行了严格质量控制，施工完成后经过2007年雨季的检验，边坡稳定，没有产生滑坡塌方现象，也没有产生较大变形，线形、坡度和高程基本没有发生变化，边坡绿化效果好，达到预期的效果。4、结束语土工格室在膨胀土边坡防护中，有着明显的优势，可以完全克服掉膨胀土工程特性中不利的方面，保证边坡的稳定。采用土工格室柔性挡墙可以就地或就近取材，可以使用在常规情况下不能使用的材料，从而大幅度减少材料购置费用和运输费用。施工快捷、方便、省力。其他防护方案均无法阻挡雨水对其下面土层的破坏性侵蚀，致使高速公路的维护费用增加，而使用土工格室，配植根系发达的草种或植树，不仅可固土护坡还可以绿化、保护生态环境，节省维修费用。因此，土工格室作为一种新型的公路建设材料，在路堑边坡处理中有着独特的优势，在工程建设中有着广阔的前景。
