李 星

(湖南省桂武高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南郴州 424400)

0 前言

正在建設(shè)的成安渝高速公路，起于成都市南，途中經(jīng)過成都市的龍泉驛、簡(jiǎn)陽、資陽樂至、安岳，東南與重慶市接壤，是連接成都、重慶兩座西部特大城市里程最短、線路最優(yōu)的陸路主通道之一;全長(zhǎng)251.427 km，全線設(shè)計(jì)速度100 km/h，雙向六車道，路基寬33.5 m，全為瀝青混凝土路面，建成后將是四川省最寬的一條出川高速公路。其中，四川段全長(zhǎng) 173.4 km，成 都 段 全 長(zhǎng) 20.6 km，重 慶 段57.427 km。

該路在建設(shè)中，在路塹開挖后近1 a的時(shí)間內(nèi)，有多處路塹邊坡發(fā)生垮塌。從外觀上看，垮塌的路塹邊坡基本與開挖的坡率、邊坡開挖高度無關(guān)，而與路塹上邊的植被植物根系發(fā)達(dá)程度有關(guān)。例如:在k163+780～+860處，開挖高度不足8 m，山體自然坡度＜30°，在一場(chǎng)大雨過后就垮塌了，而且這種垮塌還是分級(jí)的，在有樹木稠密的位置邊緣就停止垮塌，沒有樹木的位置的地表土形成流塑狀，時(shí)刻都有再繼續(xù)垮塌的趨勢(shì)。見圖1。

圖1 邊坡垮塌示意圖

尤其對(duì)于已經(jīng)修整成型的高路塹邊坡，這種垮塌所造成的修復(fù)經(jīng)濟(jì)損失是很大的，如擴(kuò)大了公路邊線范圍，征地手續(xù)很麻煩;機(jī)械操作難度大;還要占用大量的人工、材料、設(shè)備，工期也跟著拖延等。

1 調(diào)查取樣試驗(yàn)

為此，對(duì)全線的路塹邊坡進(jìn)行了勘察統(tǒng)計(jì)，再觀察這些土壤。這種土在經(jīng)過若干個(gè)晴天之后，水分蒸發(fā)，外表相當(dāng)尖銳，甚至還可以傷及人的皮膚。從外觀判斷，該土具有較大的吸水性，而后顯著軟化，失水后顯著收縮特性，表面硬化。通過對(duì)多段垮塌地段的土樣取樣分析以及查閱一些參考文獻(xiàn)，這里的主要不利基本因素是:存在有“成都粘土”，“石膏土”，地下水，裂隙水等綜合因素造成。晚更新世鮮黃色冰水粘土稱為“成都粘土”。

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，成都粘土的粘粒含量都高于50%，有個(gè)別段最高達(dá)65%。粘土的礦物質(zhì)以伊利石和高嶺土為主，約占66% ～95%，含有少量的蒙脫石(約占5% ～15%)及蒙脫石-伊利石混層物。少量地段含有不同程度的游離鐵Fe2O3，由于鐵含量不均，有構(gòu)成團(tuán)粒團(tuán)塊結(jié)構(gòu)膠結(jié)體。成都粘土的天然含水率在21.0% ～24.8%，天然孔隙比在0.61～0.72之間。這些促使和抑制土體脹縮性因素共同作用使土的脹縮性不強(qiáng)。而另一方面由于不同試件所受上述各因素的影響程度不同，所以表現(xiàn)出不同的脹縮特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)比較分散。物理指標(biāo):篩分后 2 ～0.05 mm 砂，占 2.5% ～6.0%;0.05～0.005 mm 粉，占 32% ～39.7%;＜0.005 mm 粘粒，占 51.6% ～62.3%;＜0.002 mm 膠粒，占49.0% ～55.7%。膨脹率:垂直水平面 1.05% ～2.7%，平行水平面0.45% ～2.2%。膨脹力:垂直水平面 11.6 ～60.0 kPa，平行水平面 0.45 ～2.2 kPa。自由膨脹率:35% ～71%。收縮率:線收縮 1.60% ～5.74%，徑收縮 2.10% ～5.74%，體收縮 5.70% ～16.4%。液限:34.3% ～54.3%，塑性:18.2% ～26.8%。

通過另一方面調(diào)查，在附近歷史上修建的東風(fēng)水渠，成渝鐵路，邊坡為1∶1.25仍發(fā)生大量塑性溜滑。成渝鐵路龍?zhí)端轮梁榘侧l(xiāng)段路塹邊坡采取1∶1.75～1∶2.0仍發(fā)生坍塌現(xiàn)象。全國(guó)著名的“獅子山滑坡”發(fā)育的初期階段—塑性溜滑也發(fā)生在“成都粘土”內(nèi)。此類坍滑，滑床一般不深且不明顯，沿壁高1～3 m。究其原因當(dāng)以“冰川泥”為主要物質(zhì)來源致使“成都粘土”粘粒含量高達(dá)50%以上。以及從水成環(huán)境沉積后因失水收縮而生成的大量原生裂隙也是造成本層工程地質(zhì)問題的根本因素。其中沿原生裂面水解作用生成的灰白色粘土條帶中的粘粒含量增加(由棕黃色粘土之 49.9%，增至55.5%)，及粘土礦物水云母增加使“成都粘土”的親水性更好，遇水更易崩解軟化。原生裂隙的發(fā)育給次生水解作用提供了有利條件。因此“成都粘土”的工程地質(zhì)特性與其成因是密切相關(guān)的。還有，中更新世棕紅色砂質(zhì)粘土及強(qiáng)風(fēng)化泥礫層的下部，其工程地質(zhì)性質(zhì)，往往還不如“成都粘土”，一旦開挖邊坡，則易造成滑坡。

分析其原因有二:一是泥礫層呈強(qiáng)風(fēng)化狀，其力學(xué)強(qiáng)度大大降低，再加上地下水潛蝕作用等因素，土層很容易液化，造成了此類滑坡的發(fā)生條件;二是深部粘土層多長(zhǎng)期處在地下水潛水面以下并遭受強(qiáng)烈的水解作用，此粘土層因本身沉積的年代要早，遭受水解作用的程度要比“成都粘土”完全得多，致使白色粘土條帶較“成都粘土”發(fā)育，甚而局部成為灰白色粘土層，故其工程地質(zhì)條件亦比“成都粘土”更差。

針對(duì)此類土的性質(zhì)，總結(jié)了成都粘土遇水的外觀特性變化規(guī)律:開挖(裸露土層)→遇水(下雨)開始膨脹液化，位移→晴天太陽暴曬，局部產(chǎn)生收縮開裂松動(dòng)→再次遇水，裂縫進(jìn)水→開始崩裂。這里的成都粘土一般分布在表層3～10 m左右，對(duì)治理方面帶來一定方便。

2 解決方法探討

對(duì)于成都粘土這些特性，采取疏、減、堵、防措施進(jìn)行處理。

1)疏:采取兩種方法對(duì)坡面水進(jìn)行疏通，盡量縮短雨水在坡面停留的時(shí)間。

第一種，采取在坡面土層以下0.5～1 m處安置直徑100 mm的軟性滲水管，安裝間距根據(jù)土層的顆粒含量進(jìn)行合理的布距。對(duì)于微顆粒含量較高的地段，布距距離在2.5～4 m;對(duì)于微顆粒含量較低的地段，布距距離在4～6 m。在個(gè)別有泉眼的地層，不受限制，另加安置。對(duì)于垂直層數(shù)安裝:一級(jí)坡一般只安裝一層，兩級(jí)或兩級(jí)以上，由于只考慮排除雨水，也只考慮兩層，而且也只考慮最底一級(jí)安裝兩層。兩層之間在平面投影內(nèi)相互錯(cuò)開，層間高差在1～1.5 m之間，這樣效果會(huì)更好。埋設(shè)軟性滲水管采用潛孔鉆機(jī)打向上的斜孔，孔的向上坡度大于6%，孔深超出坡面水平投影3～5 m，或者直接接截水溝。見圖2。

圖2 邊坡排水示意圖

第二種，采取在坡面挖支撐滲溝的辦法。即在已經(jīng)開挖的坡面人工開挖順坡面開挖排水溝，溝寬0.5 m，溝深0.8 m，間距也是根據(jù)土層微顆粒含量確定，3～5 m，5～7 m兩種間距。當(dāng)溝挖好之后，墊上高滲透的土工布，之后在溝里填充同等粒徑(范圍在1～3 cm)的卵石或者碎石(注意一定要是同粒徑)，當(dāng)填充完石頭后，將高滲透土工布兩邊相互折合搭接，在其上面覆上15 cm土層，以利掛網(wǎng)植草美化。見圖3。

圖3 邊坡防坍塌排水示意圖

2)減:對(duì)于已經(jīng)成型的坡面垮塌，首先只能去除垮塌的土石，減輕坡面荷載。對(duì)于線外情況，盡量去除有垮塌趨勢(shì)的土堆。之后重新進(jìn)行坡面整理，殘缺的部分進(jìn)行人工整理，挖出排水溝，或者埋置軟性滲水管，疏通延續(xù)排水，然后用碎石填充，用根植土蓋面，植草美化。

3)堵:對(duì)于存在有垮塌的趨勢(shì)或者已經(jīng)垮塌的坡面，如果自然坡度很緩，證明土質(zhì)的膨脹系數(shù)很大，當(dāng)自然的坡度平衡遭到破壞后就在凌空面上垮塌，這時(shí)，只要穩(wěn)住自然坡腳的開挖點(diǎn)，就會(huì)有所改觀。所以，采用在開挖點(diǎn)的凌空面腳底設(shè)置高度＜2.5 m重力式矮擋墻，擋墻的一面是路基排水邊溝，一邊是垮塌的邊坡，整理好邊坡，擋墻預(yù)留排水管。對(duì)于比較高的邊坡，還可以考慮去除垮塌土石方后，埋設(shè)軟性滲水管，邊坡表面進(jìn)行三維網(wǎng)植草，與擋墻聯(lián)合作用(穩(wěn)住坡腳和坡面排水)。見圖4。

圖4 邊坡排水穩(wěn)定綜合處理示意圖

4)防:有部分人總存在僥幸心理，當(dāng)看到?jīng)]垮塌的邊坡后，總想不會(huì)再有垮塌了，但往往在你不注意的時(shí)候又有新的垮塌地段發(fā)生。所以，在“防”方面，針對(duì)土工試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行指導(dǎo)性地預(yù)防。對(duì)膨脹性比較大的地段，采取經(jīng)常性的儀器觀測(cè)，尤其在大雨來臨之前，進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，提前做好預(yù)防。另外，在路塹邊坡垮塌處理的地段，將坡面進(jìn)行三維網(wǎng)、鍍鋅鐵絲網(wǎng)、客土噴播植草等方法防護(hù)，坡面保土流失。

3 結(jié)語

通過用這些方法對(duì)幾個(gè)垮塌很嚴(yán)重地段的綜合處理，雖然在投入上多花了一點(diǎn)錢，但相比如果繼續(xù)垮塌，其損失會(huì)更大，而且建設(shè)工期不容許，擴(kuò)征土地更難。如果在通車之后有垮塌現(xiàn)象，處理起來就會(huì)更難，損失更大。通過幾次大的雨季觀測(cè)檢驗(yàn)，修復(fù)地段垮塌現(xiàn)象基本沒發(fā)生，下一步繼續(xù)推廣這些方法。

［1］GBJ 112-87，膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］汪 波，王運(yùn)生，聶前勇，等.也論成都粘土的成因［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2002(1).

［3］張惠英，田金花.成都粘土的脹縮特性［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1990(2).

［4］胡兆國(guó)，馮金良，鞠建廷.成都粘土中石英的粒度分布及其表面微結(jié)構(gòu)特征［J］.山地學(xué)報(bào)，2010(4).

［5］趙 翔.成都粘土裂隙成因研究［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，1997(4).

［6］姚振華.含水量對(duì)壓實(shí)粘土強(qiáng)度性能的影響［J］.湖南交通科技，2007，33(2):9-14.

［7］滕 珂，肖宏彬，許 豪，等.非飽和膨脹土與紅粘土的對(duì)比試驗(yàn)研究及微觀結(jié)構(gòu)分析［J］.公路工程，2010，35(5):4-9.

［8］劉遠(yuǎn)勇.降雨條件下膨脹土路堤邊坡穩(wěn)定性分析［J］.公路工程，2008，33(3):115-116.

［9］肖宏彬，范志強(qiáng)，張春順，等.非飽和膨脹土非線性流變特性試驗(yàn)研究［J］.公路工程，2009，34(2):1-5.

［10］呂 強(qiáng)，馬德青，李 軍.路塹邊坡順層滑動(dòng)病害成因及處治措施分析［J］.湖南交通科技，2008，34(3):46-49.