金艷麗 黃小華

（廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院 工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西 南寧 530004）

0 引言

膨脹土是一種多裂隙并具有顯著脹縮性的土。它在我國(guó)分布均很廣，對(duì)各類工程建設(shè)具有特殊的危害作用，如地基隆起、路基開裂、邊坡失穩(wěn)等。研究表明膨脹土滑坡與非飽和膨脹土中強(qiáng)烈的水土相互作用密切相關(guān)。在干濕季節(jié)交替過(guò)程中，邊坡中的非飽和土體不斷與大氣之間發(fā)生水分交換。在水分不斷變化過(guò)程中，膨脹土表現(xiàn)出它固有的吸水膨脹和干縮開裂特性，導(dǎo)致邊坡土體中應(yīng)力狀態(tài)、變形、滲透性能等發(fā)生變化，并逐漸向不利于邊坡穩(wěn)定的方向發(fā)展，最后導(dǎo)致滑坡[1-4]。

本文以云南某變電站膨脹土填土邊坡為例，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了填土邊坡?lián)跬翂﹂_裂變形的原因，提出了合理有效的加固方案，最后給出了膨脹土邊坡治理有關(guān)的建設(shè)性意見(jiàn)。

1 地質(zhì)概況

變電站站址位于云南省彌渡縣。大區(qū)域地貌類型為低中山構(gòu)造谷地地貌，站址微地貌為堆積緩坡，地勢(shì)西高東低。站址東側(cè)為河流階地，地勢(shì)平坦開闊，現(xiàn)為旱地。地層自上而下主要有軟塑～可塑狀粉質(zhì)粘土③1、硬塑粉質(zhì)粘土③2、 硬塑狀粘土⑥和基巖砂巖。地下水主要為孔隙水及基巖裂隙水，前者賦存于粘性土中。本次鉆探揭露地下水潛水埋藏較淺，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)施工有影響。

2 變形特點(diǎn)及成因機(jī)制

站址場(chǎng)地平整施工過(guò)程中，東側(cè)填方區(qū)已建高約8.6m的擋土墻，墻頂填土面發(fā)現(xiàn)向臨空方向產(chǎn)生開裂變形，拉伸裂縫寬度最大約80mm。擋土墻過(guò)大變形，可能影響到其整體穩(wěn)定。經(jīng)分析，擋土墻的位移過(guò)大原因與土的膨脹性有關(guān)，經(jīng)研究需對(duì)該擋土墻進(jìn)行加固處理。

經(jīng)過(guò)補(bǔ)充勘察取樣進(jìn)行試驗(yàn)，粉質(zhì)黏土③1、③2自由膨脹率指標(biāo)δef=37%～58%，按照膨脹土國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可初步判定二者均為為弱膨脹潛勢(shì)土，這也是原勘察報(bào)告給出的結(jié)論。但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，膨脹土干縮裂隙特別發(fā)育，附近的農(nóng)舍房屋和蓄水池開裂變形嚴(yán)重，這些現(xiàn)象與廣西中等膨脹土特征非常相似。廣西膨脹土地方標(biāo)準(zhǔn)中膨脹土脹縮等級(jí)是依據(jù)脹縮總率和自由膨脹率來(lái)確定的，而本次勘察是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)自由膨脹率來(lái)判斷的，并未取得脹縮總率。故結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合判定粉質(zhì)黏土③1、③2為中等膨脹土。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題：1)墻后填土大部分為未經(jīng)過(guò)處理具有中等膨脹性粉質(zhì)黏土，規(guī)范明確規(guī)定，未經(jīng)處理的膨脹土不能直接作為填料；2）設(shè)計(jì)圖紙顯示擋土墻基地放置在軟塑的粉質(zhì)粘土③1上，具有中等脹縮性，且該地段地下水位埋深淺，受地下水位影響大，易發(fā)生淺層滑動(dòng)；3）墻頂設(shè)置排水溝非常不利，因?yàn)闈{砌片石排水溝很容易開裂，容易發(fā)生滲漏墻底積水，危及擋土墻的穩(wěn)定性，建議墻頂排水溝做防滲處理；4）場(chǎng)地西高東低，雨水順著坡面自西向東匯聚，應(yīng)及時(shí)在西側(cè)設(shè)置好截排水系統(tǒng)，防止雨水大面積侵入坡體內(nèi)部。由此可知，降雨入滲膨脹土邊坡，土體含水量減小，基質(zhì)吸力降低，從而土體抗剪強(qiáng)度降低；另一方面，土體吸濕膨脹產(chǎn)生很大的膨脹力，大大增加了主動(dòng)土壓力。在干濕季節(jié)交替循環(huán)作用下，土體的強(qiáng)度指標(biāo)隨著循環(huán)次數(shù)的增加亦大幅度衰減，特別是粘聚力減小很多。土體強(qiáng)度的降低和墻后膨脹力的增加這雙重效應(yīng)是該膨脹土填土邊坡?lián)跬翂﹂_裂變形的直接原因。

3 支護(hù)方案

本加固工程主要考慮幾個(gè)因素： 1）已建擋土墻地基土具有中等膨脹性，且該地段地下水位埋深淺，受地下水位影響大，易發(fā)生淺層滑動(dòng)，設(shè)計(jì)要充分考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算滿足規(guī)范要求；2）已建擋土墻變形，但沒(méi)有整體滑動(dòng)，設(shè)計(jì)方案及施工工藝應(yīng)不引起擋土墻的進(jìn)一步變形。充分考慮以上不利因素，根據(jù)重塑飽和膨脹土的強(qiáng)度指標(biāo)，首先對(duì)已建擋土墻進(jìn)行的各項(xiàng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，包括墻身截面強(qiáng)度、抗滑移、抗傾覆及承載力及變形等，尤其驗(yàn)算了擋土墻沿基底下面的軟塑粉質(zhì)黏土的深層滑移穩(wěn)定性，表明深層抗滑穩(wěn)定系數(shù) Ks=1.015，處于極限平衡狀態(tài)，如后續(xù)降雨則有失穩(wěn)的可能性。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)條件及造價(jià)因素，最終采用抗滑樁加固方案。典型斷面圖見(jiàn)圖1. 抗滑樁沿?fù)跬翂ν鈧?cè)設(shè)置，樁頂伸出地面至墻高的2/3處，以保證下滑力更好的傳遞到樁身上；樁端必須錨固于大氣影響急劇深度以下的硬塑土層中。地面以上樁身與墻體之間插鋼筋條并澆筑混凝土連接。

4 結(jié)論與建議

1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和室內(nèi)試驗(yàn)綜合判定粉質(zhì)黏土③1、③2為中等膨脹土，未經(jīng)處理直接用作墻后填料。降雨入滲使得土體抗剪強(qiáng)度降低，吸濕膨脹產(chǎn)生的膨脹力增加了主動(dòng)土壓力，這雙重效應(yīng)是該膨脹土填土邊坡?lián)跬翂ψ冃蔚膬?nèi)在因素；

2）對(duì)膨脹土的判定應(yīng)采用綜合判定原則，即自由膨脹率+工程地質(zhì)特征+房屋開裂破壞形態(tài)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)。這樣得出的結(jié)論更加符合實(shí)際情況；

3）季節(jié)性干濕循環(huán)誘發(fā)的復(fù)雜土水相互作用是導(dǎo)致膨脹土邊坡失穩(wěn)的重要原因。因此能有效減弱大氣干濕循環(huán)對(duì)淺層膨脹土作用的工程措施是最有效的滑坡防治措施之一。故做好地表地下排水系統(tǒng)，對(duì)坡面進(jìn)行合理綠化，涵養(yǎng)場(chǎng)地土的水分，均是行之有效的防治措施。