路桥建设 铁路膨胀土路堑边坡防护措麓探讨 摘要：膨胀土具有显著的吸水性、多裂隙性和膨胀性，对铁路边坡的破坏作用较强。我国的膨胀土分布十分广泛，膨胀土路堑边 坡病害防治是铁路建设中的重点难题，备受业界关注。鉴于此，笔者将本文命名为《铁路膨胀土路堑边坡防护措施探讨》，首先介绍 了膨胀土的物理特性和其对铁路边坡的破坏作用，接着介绍了目前我国铁路膨胀土路堑边坡的主要防护处理原则和防护处理措施， 然后根据自身的实践工作经验提出了一些建议，最后进行总结，旨在加强与同行的沟通交流，提高铁路膨胀土路堑边坡的防护水平， 保证铁路边坡的稳定，保障铁路运输的安全。 关键词：膨胀土；铁路路堑边坡；防护原则；防护措施；建议 随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，采取怎样的防护措施解决铁路膨 胀土路堑边坡的稳定问题已成为我国铁路建设的重要课题，不容忽视。本 文不仅介绍了膨胀土特性和其对铁路边坡的破坏影响，还详细阐述了我 国铁路膨胀土路堑边坡的主要防护原则和现有防护措施，同时提出了个 人的建议。 １．膨胀土及其对铁路边坡的破坏作用介绍 膨胀土是一种以亲水性粘土矿物为主，颗粒分散、对环境的湿热变化十 分敏感、吸水膨胀软化、失水收缩开裂的特殊性粘土，具有多裂隙性、反复涨 缩变形性等特性，对铁路边坡的稳定性具有不利影响作用，威胁铁路工程的 施工和运输安全。事实上，铁路边坡发生灾害病变的主要原因是持续蒸发效 应引发的土体裂隙不断扩展。在自然界，裂隙的分布很不均匀，把土体分割成 大小不一的土块，破坏了土体的整体性，降低了土体的强度。因此在含水率相 同的条件下，裂隙性膨胀土的渗透性远远大于同类非开裂土体。同时，由于膨 胀土边坡水分的持续蒸发，土体发生开裂，加速了降雨的人渗，破坏了土体的 强度【”。 ２．铁路膨胀土路堑边坡的主要防护处理原则介绍 铁路膨胀土路堑边坡的防护处理工作质量，直接影响铁路的运输安全。 应坚持“预防为主”的理念，充分了解地质条件，通过有效措施保证路堑边坡 的稳定。 一是坚持至上而下的路堑边坡开挖原则，禁止淘底开挖。如果遇上强膨 胀土，要加快施工速度，及时防护处理。 二是坚持设置科学的排水系统原则。膨胀土对环境的干湿变化十分敏 感，水是导致其发生胀缩变形和强度降低的主要因素，因此必须坚持科学的 排水系统设置原则，通过设置排水沟、骨架护坡、片石护坡等排水措施，快速 排走坡面的水流，减少地表水对坡面的冲刷作业，降低地表水对土体的渗透 率。 三是坚持合理堆放弃土原则。铁路膨胀土路堑开挖的弃土堆放位置要求 距离挖线２米到５米，注意一定不能堆放在路堑的坡顶位置。原因是堑顶堆土 会加大铁路边坡的侧向应力和荷载力，导致堑顶产生过大的拉应力发生开 裂，此时雨水或地表水会沿着裂缝快速渗透到路堑的边坡内，大大降低了土 体强度。 四是如果路堑边坡已经发生滑坡现象，则必须依据滑坡的实际发生位 置、范围、深度、受力大小、危害程度等及时进行防护处理。 五是如果路堑边坡的土体已经开始增速变但还没出现整体滑动时， 应该及时应用如设置支挡结构物、放缓坡度，减载等措施，避免滑坡的发 生 ３．我国铁路膨胀土路堑边坡现有的防护措施介绍 在铁路膨胀土路堑边坡的施工过程中，相关工作人员必须充分综合考虑 膨胀土因为吸水和失水反复涨缩变形导致的强度衰减特性、路堑边坡高度、 地面横坡、当地降水量等因素，从而确定边坡的实际的开挖方法以及防护处 理措施。以下是我国铁路膨胀土路堑边坡现有的防护措施介绍。 ３．１路堑开挖的施工要点 铁路膨胀土路堑的开挖应尽量使用机械设备，保证开挖、防护加固、支 挡、防排水等措施的有序快速完成，减少开挖面的暴露时间。具体工序为：一 是进行堑顶的挖树根、铲草等清表工作，开挖天沟，排除地表水。二是放路堑 ・２８６・ 开挖线，使用通道纵挖法，利用机械设备进行快速的纵向分层开挖施工，在边 坡处预留３Ｏ厘米到５Ｏ厘米厚度的土层。三是路堑挖完后，把边坡的预留部位 全部削去，马上进入边坡防护工作，避免因路堑强度不够而发生坍滑。 ３．２支挡结构防护措施介绍 设置倒坡基础挡墙是支挡结构防护的重要方法。挡墙的厚度和高度应根 据土体的压力和边坡高度选择，以减少倾覆力矩，提高挡墙的稳定性。通常， 挡墙的基础应比滑动面的底部深约１米，同时在挡墙的后面设置反滤层，促进 排水。挡墙的开挖施工方法为分段跳挖施工，每１０米到１５米的间隔必须设置 一个伸缩缝和泄水孔，以保证边坡的稳定。 挡土墙的防护使用通常需要结合其他的坡面。当挡土墙上边的坡面高度 较低时，一般选择自然土坡；当挡土墙上边的坡面高度超过６米时，则选择片 石骨架进行护坡，在骨架中种植草皮，减少雨水的冲刷作用，保证坡面稳定； 当路堑的附近有水塘时，选择干砌片石进行护坡，在干砌片石的底下铺上碎 石层，并做好排水工作，避免膨胀土在水的浸泡作用下出现变形破坏边坡的 稳定。 ３．３土工格栅护坡防护措施介绍 土工合成物是国内外路基加固的广泛应用材料，能够和土、石、混凝土进 行密切结合，对坡面进行覆盖，构成抗冲刷护坡，土工格栅护坡就是其中最常 见的一种，能够有效加固边坡，大大降低铁路膨胀土边坡的坡率，减少土地资 源的占用，并增加边坡的稳定性。 ３．４膨胀土掺石灰固化处理措施介绍 目前，膨胀土掺石灰固化处理措施经过在铁路工程实际建设的不断试 验，获得了很多经验，技术水平也越来越成熟。掺石灰的作用是降低膨胀土的 液限量并增大膨胀土强度。掺石灰的比例一般是６％一８％，经过膨胀土掺石 灰固化处理后，边坡的表面会形成一层抗冲蚀能力良好的灰土封面，它能有 效抑制膨胀土的膨胀势，提高土体强度，同时有效地防止地表水或雨水对土 体的渗入，大大增强边坡的稳定 。 ４．对铁路膨胀土路堑边坡防护措施的建议 铁路膨胀土路堑边坡的防护处理措施形式有很多，最关键是准确把握膨 胀土遇水膨胀、失水收缩的主要特性，因地制宜、实事求是采取有效的防护措 施，以确保边坡的稳定。在膨胀土边坡的防护措施中，支挡结构防护的效果比 较显著，能实现对边坡稳定性的有效控制，但材料的使用量很大，因此在石材 资源丰富的地区适宜采用；石灰固化防护和土工格栅防护在降低膨胀土边坡 的坡率，改善边坡的稳定性，增加抗冲刷能力方面具有明显效果，但容易受到 天气的影响，因此必须把握有利时机及时开展施工。 铁路膨胀土路堑边坡的防护过程中，相关工作人员还应认真核实地质情 况，注意观察地质的变化。以避免边坡和后面的土层不同，造成分界处形成裂 缝，为雨水的渗入提供条件，影响工程安全。因而应用浆砌片石对膨胀土路堑 边坡进行封闭处理，让边坡维持稳定的湿度，降低温差变化，降低风化、剥蚀 等对土体的破坏作用，确保边坡的长期稳定，实现边坡防护目标。利用框锚结 构系统做好膨胀土边坡的防护处理工作，在强风化区设置锚杆自由段，提高 边坡的安全系数，维持土体的稳定性 。 ５．结语 综上所述，对铁路膨胀土路堑边坡防护措施探讨具有重要的现实意义。 施工单位和技术人员应准确把握膨胀士的特性，因地制宜、认真核实并关注 地质情况的变化采取有效的防护措施，以切实做好铁路膨胀（下转第２９３页） 路桥建设 的弯曲应变计算模式，认为波形钢腹板对箱梁的抗弯贡献可忽略不计。长安 大学通过分析波形钢腹板组合箱梁有效分布宽度、偏载效应的已有研究成 果，参考国外对波形钢腹板桥中体外预应力筋的有效高度和极限应力取值， ３结论与展望 波形钢腹板组合箱梁是一种新型组合结构形式，，已有的工程实践证明， 根据弯曲理论推导出波形钢腹板预制组合箱梁桥抗弯承载能力计算公式。其 它具有经济、高效、耐久、施工简便等优点，在国内外展示出了广阔的应用前 计算的假设条件有：（１）钢腹板与上下混凝土翼缘板完全共同工作，不会发生 景。当然，此结构形式也存在着一些不足，需要进一步改进和创新，具体主要 相对滑移或剪切连接破坏；（２）不考虑腹板对抗弯承载力的有利影响；（３）截 表现在以下几点： 面的应变分布符合平截面假定；（４）不考虑混凝土的抗拉强度。吴文清等人通 （１）对波形钢腹板抗剪性能的研究主要集中在板的屈曲稳定方面，认为 过试验研究及基于能量变分法的理论分析，认为波形钢腹板箱梁截面应变不 板的屈曲包括三种模式，即局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲；波形钢腹板承受 符合平截面假定并提出了一种“拟平截面假定“的方法来计算此类梁的抗弯 全部的剪力，忽略混凝土板的作用及连接件对承载力的影响，如何考虑混凝 土板及连接件对组合梁抗剪承载力的有利作用尚需进一步研究。 ２．３波形钢腹板的扭转性能 （２）波形钢腹板箱粱在偏心荷载下不但会产生弯曲变形，而且还会产生 由于波形钢腹板的剪切刚度与常规混凝土腹板相比小很多，组合箱梁的 扭转、翘曲和畸变。由于波形钢腹板的剪切刚度较低，截面扭转刚度显著降 截面抗扭刚度显著降低，箱粱的扭转变形不可忽略。东南大学李宏江等通过 低，扭转变形将会明显增大，导致混凝土板内产生较明显的扭转翘曲作用。目 试验研究与理论分析，提出的箱梁结构约束扭转计算方法和畸变计算模式， 前关于扭转畸变的研究较为薄弱。尚须进一步的研究。 即约束扭转翘曲应力采用乌曼斯基理论，畸变采用弹性地基梁法；在波形钢 （３）波形钢腹板与上下翼缘的连接部分受力非常复杂，且影响因素很多， 腹板组合箱梁中，约束扭转效应不可忽略。 相关研究需进一步深入。 波形钢腹板组合箱梁在偏心荷载作用下畸变效应有所增强，可在跨内设 参考文献 置横隔板以减小畸变翘曲应力、提高梁体抗扭刚度。交通部公路科学研究所 和东南大学开展了有限元分析研究，回归出了相应的经验公式： ａ ｒｒ 【， 【， ‘承载力。 ［１］李宏江．波形钢腹板箱梁的扭转与畸变分析及试验研究田．桥梁建设，２００３（６） ［２］李立峰．波形钢腹板ｐｃ组合梁抗弯承栽力的理论与试验研究Ⅱ】．工程力学， ２００９（７） ＿＝０．隅９８４３２．２１．Ｏ１８５３￣ｑ－－＋２０４８９２ ） 一７０５．２０１７１ ） ．三 工 三 上 ｆ３１张东升，付建新．波形钢腹板Ｐｃ组合箱梁研究Ｊ￣ｌＪ］．江苏建筑，２０１２（０４） 式中，ｓ 为不同高跨比条件下横隔板间距的临界值；日为箱梁高度； 为 跨度。 【４］王卫，张建东，段鸿杰等；国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状Ⅱ】．现代 交通技术，２０１１（０６） （上接第２８５页）实践经验，钢围堰技术在不久的将来，一定会随着技术的进 ［２】郭钟文．双壁钢闽堰设计与施工技术Ⅱ】．建筑知识：学术刊，２０１２（１０）： ２０７－２０９ ： 步和经验的积累为我国基础建设创造出更高的效益。 参考文献 ［１】石鸿江．深水基础双壁钢围堰的设计及检算ｏ］．建筑知识：学术刊，２０１２ （１０）：１８５－１８６ 【３］岳红波．双壁钢围堰设计与施工计算Ⅱ】．建材发展导向，２０１２（５）：１６６—１６７ 【４Ｊ鲜正洪，粟学平，马亚飞，吕毅刚．深水基础大型双壁钢围堰设计与施工技 术卟中外公路，２０１１，（１）：ｉ３５—１３９ 工程学会．第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集［ｑ．中国岩石力学与 工程学会：，２００４：４． ［３］李雄威，周峰，梅国雄，张鹤年．膨胀土路堑边坡防护机理分析Ｄ］－港工技术， ２０１０．０１：４５－４９ （上接第２８６页）土路堑边坡防护工作，提高工程质量。 参考文献 ［１】郭建新．膨胀土路堑边坡防护机理与质量控制田．交通标准化，２００７，１０： ５７－６０． ［４］李颖，李涛，朱继彬．膨胀土路堑边坡病害处治技术盯］．山东交通科技， ２０１２。０５：３４－３５． ［２］吴礼舟，黄润秋，￣ｓｇ，ｇ．膨胀土路堑边坡防护之讨论【ＡＪ．中国岩石力学与 （上接第２８９页）四环路方向、及四环路往惠河高速方向的匝道进行改造，出 人口处设置大于等于２００ｍ的交织段，缓解因交织段过短引起的交通堵塞。 惠河高速与惠深高速相接的Ａ、Ｇ匝道按主线分离式路基标准设计，设计 速度８０ｋｍ／ｈ，路基宽度１２．５ｍ；其他定向、半定向匝道设计速度６０ｋｍ／ｈ，根据交 通量及匝道长度，按规范规定采用单车道断面（８＿５ｍ）或满足超车之需的双车 道断面（ＩＩ型１０．５ｍ）。（Ｂ、Ｄ、Ｈ、Ｆ匝道采用８．５ｍ，Ｃ、Ｅ匝道采用１０．５ｍ）。 平南互通立交范围内的惠深主线位于Ｒ－－４０ＯＯｍ的平曲线上，匝道最小平 曲线半径为Ｒ＝６０ｍ，为Ｈ环行匝道的环圈半径，最小缓和曲线长度为７０ｍ。 互通设计遵从公路工程技术标准（ＪＴＧＢＯ１—２００３），《公路路线设计规范》 ＪＴＧ Ｄ２０—２００６中要求，变速车道按主线设计速度为１００ｋｍ／ｈ取用指标：减速车 道采用直接式，其长度不小于１２５ｍ，渐变段９０ｍ；加速车道采用平行式，其长 度不小于２００ｍ，渐变段长８０ｍ，主线在本互通范围内由为双向６车道渐变为双 向８车道。本互通分期修建，一期实施实施惠深主线扩建部分，以及保证使现 有Ａ、Ｇ匝道在惠深扩建后保持通车的必要工程。 ３．结束语 高速公路是城市发展的前期产物，但后期对城市的发展存在一定阻碍， 城市道路建设过程中必须统筹考虑交通量、交通类型、工程造价、地形、自然 条件、环境协调等多方面因素，妥善处理好与高速公路衔接。 惠盐高速互通立交在总体布局及设计过程中，准确分析交通流及交通 量，充分结合项目周边空间合理进行立交布线，确保车辆连续、安全运行。 参考文献 ｆ１】交通部公路工程技术标准，ＴＧＢ０１－２００３ 住房和城乡建设部．城市道路交叉口设计规程，Ｃ￣１５２—２０１０ 【３】刘龙江．浅析高速公路互通式立交的选型Ⅱ】．中小企业管理与科技（上旬刊）， ２００９ ［４】胡世强．关于城市立交桥设计中有关问题的探讨．城市道桥与防洪，２００８．３ ［５］杨少伟，徐岳．高速公路立交工程．人民交通出版社，２００１ （上接第２９１页）４结束语 的瓦斯防治措施对防治瓦斯至关重要。本项目在施工中严格落实超前地质预 【２］煤矿安全规程［ｓ】．北京：生产监督管理总局，２０１１ 【３】张立云等．超前地质预报在洪福高瓦斯隧道施工中的应用Ⅱ】．四川林勘设 ［４］谢衔光等．都汶高速公路高瓦斯隧道作业机械配置及防爆改装技术Ⅱ］．现 ２００９．１２（第４期） 瓦斯是无色无味无形的气体，安全风险大，有效的安全管理手段及合理 计．２００９ 报、瓦斯监控监测、通风等瓦斯隧道施工安全管理措施，安全管理始终处于可 代隧道技术．控状态。只要抓住了以下几点，瓦斯防治必定会事半功倍。（１）超前探测是先 行；（２）通风是关键；（３）监测是重点；（４）制度是保障；（５）安全意识是根本。 参考文献 …１铁路瓦斯隧道施工技术规范『Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００２ 作者简介： 陈志安（１９８５—１１），男，湖南益阳人，助理工程师，从事安全工程专业 周丹（１９８６—０３），男，四川成都人，助理工程师，从事安全工程专业 ‘２９３。
