土工格室在高速公路建设中的应用

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1、土工格室在膨胀土路堑边坡上的应用李林森中铁十一局四公司武汉市洪山区430074[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

2、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2Mpa～4Mpa。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

3、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

4、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+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+40

5、0-650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，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

6、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

7、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

8、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