浅析江淮弱膨胀土地区植物纤维毯防护的适用性

浅析江淮弱膨胀土地区植物纤维毯防护的适用性

陈小龙

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司；公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心安徽合肥230088

摘要：公路工程的常规边坡防护工程量是巨大的。采用植物纤维毯防护能充分体现节能环保的绿色公路理念；而且具有施工便捷，经济效益高的优点。本文介绍江淮弱膨胀土地区某高速采用植物纤维毯防护，进而来评价其适用性。结果表明植物纤维毯对土质、坡高具有一定的限制条件。

关键词：植物纤维毯；边坡；弱膨胀土

坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，防止和延缓软弱岩土表面风化、碎裂、剥蚀，保持路基边坡的整体稳定性，美化路容和协调自然环境。常用的坡面防护设施有生物防护、工程防护和土工织物防护。

随着社会的发展，人类对自然环境的破坏日益加剧，而公路工程由于其自身的特点，对环境的破坏尤其严重，因此提出了在公路工程建设中尽量采用生物防护的绿色措施。某高速公路地处淮河冲击平原，全线以填方为主，应项目业主要求均变更采用植物纤维毯防护。

1地质情况及路基设计方案

1.1地质情况

地貌为江淮平原，地势较平坦，根据地勘土质表层为灰色的耕植土，其下土质为黄褐-棕黄色高液限粘土，硬塑，稍湿，无摇振反应，含有少量铁锰质结核，该段地下水位较低，大部分未见到地下水。工程地质条件好，地基承载力均能达到160kpa，无不良地质现象，

1.2路基设计方案

路基以填方为主，填土高度1-9m不等，填方边坡坡率为1：1.5。填料来自取土场集中取土，取土场土质以黏土、粉质粘土为主，具弱膨胀性，塑性指数高，粘聚力低，填料容易受雨水浸泡软化。本项目路基填料处理如下：

（1）上路床（0-40cm）采用8%石灰土，下路床（40-80cm）采用6%石灰土填筑。

（2）上路堤采用4%石灰改善土填筑。

（3）下路堤考虑到土体不均匀性，设计对下路堤土方量的25%进行掺灰4%处理，施工时根据现场实际情况在总土方量25%不变的前提下，对掺灰段落进行适当调整。

一般路堤段边坡3m以上采用拱形骨架护坡，3m以下边坡采用草灌混植防护。在施工期，根据业主要求全部变更为植物纤维毯防护。

路面排水采用集中排水方式，土路肩设置汇水槽，通过急流槽将雨水引排至路侧排水沟，急流槽一般每15m设置一道。

2边坡调查

项目施工完成后2年内，分别经历了暴雪、暴雨等恶劣天气，路基边坡出现了不同程度的损坏。

根据调查路基坍塌主要出现在填高5-8m范围内，主要表现为阶梯式坍塌，坍塌后边坡坡率约1：2。

3原因分析

根据现场调查，对可能造成路基边坡坍塌的原因逐一进行分析：

3.1力学分析

按照强度折减法原理，采用简化Bishop法，进行稳定性分析，通过反算，在饱水工况下，边坡处于极限平衡状态时计算的参数值与《安徽膨胀土工程特性及其路基处置对策》课题研究对压实的膨胀土抗剪强度参数基本一致。当受暴雨冲刷、边坡超宽填筑土压实不足、植被毯防护及行车荷载等不利因素作用时，抗剪强度参数继续衰减，边坡发生浅层坍塌，与实测结果较吻合。

3.2地基及填料

通过调查及钻芯取样，项目区域内无软弱地基夹层，路基填料下路堤局部具弱膨胀性，塑性指数高，粘聚力低，填料容易受雨水浸泡软化。但临近项目采用同样的处理方案并未发生坍塌，因此弱膨胀土并不是引起边坡坍塌的主要原因。

3.3施工原因

经现场调查，坍塌段土路肩宽度均比设计宽0.5m左右，应为超宽碾压部分，由于该部分压实度不足，且处于与外界环境的直接接触面，易发生饱水软化现象。

3.4植物纤维毯防护

植物纤维毯具有一定的蓄水及阻水能力，使水流速度降低，雨水对填土的浸润时效增加，对边坡稳定不利。

拱护与植物纤维毯防护对比效果

通过上述分析，由于超宽部分未进行刷坡，在植物纤维毯蓄水作用下，不断侵蚀边坡填土，导致边坡表层软化坍塌。

4治理方案

拱形骨架护坡主要是用以防止坡面表土风化，同时加强风化层土体的支撑稳固作用，这是一种将长大坡面，分割为由若干骨架支撑的小块土坡，进行分而治之的有效措施，有利于将坡面雨水进行分隔，沿拱槽迅速排出，使坡面难以形成强径流，减少雨水对坡面的冲刷。在膨胀土边坡防护加固中，拱形骨架护坡是常用的骨架护坡形式。

通过已实施的拱护与植物纤维毯的对比，发现拱护段落边坡未发生坍塌，因此本项目主要治理方案为恢复拱护，考虑施工便利，采用现浇拱护。

结论：

通过本项目的实践，发现对于江淮之间弱膨胀土路基段对边坡防护应慎重选用，并加强施工期间控制。

1）超宽填筑部分应及时刷坡，避免临界面为松软土层。

2）填高3m以内路基基本为全断面掺灰处理，可以采用植物纤维毯防护。

3）填高不低于3m段拱护能有效防止边坡坍塌，是一种有效的防护手段。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通运输部.《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）..

[2]安徽省交通控股集团有限公司.《安徽膨胀土工程特性及其路基处置对策》.

[3]王伟.浅谈植物纤维毯技术在边坡防护中的应用[J].工程建设标准化，2016.