一種膨脹土滑坡防治方法及裝置的製作方法
2023-05-14 04:34:16
專利名稱：一種膨脹土滑坡防治方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種滑坡防治方法，特別涉及一種用於膨脹土滑坡防治的工程措施及裝 置，屬於邊坡治理工程領域。
背景技術：
膨脹土的粘粒成份主要由強親水性礦物質組成，膨脹土吸水後顯著膨脹、失水後顯著收 縮、浸水抗剪力降低、幹縮裂隙發育，性質極不穩定，是影響公路、鐵路、渠道及其它構造 物建設的一種特殊土質，在實際工程中，其破壞力是巨大的，且產生的破壞是不易修復的。 膨脹土在我國的分布範圍很廣，如廣西、雲南、河南、湖北、四川、陝西、河北、安徽、江 蘇等地均有不同範圍的分布。在這些地區存在著大量的膨脹土邊坡，既有人工填築的邊坡(如 路堤)，也有人工開挖或者自然邊坡。例如，通往越南、東南亞地區的南(寧)友(誼關)高 速公路，途徑寧明盆地邊緣，在K130 K140—帶分布著膨脹土，給公路建設造成了相當大的 困難。截至2004年10月，膨脹土路段路塹邊坡僅僅經歷了一次乾濕循環，其開挖的35個邊 坡中就有23個已經產生破壞。類似的膨脹土滑坡災害，在我國膨脹土地區普遍存在。
用於治理膨脹土滑坡的結構和形式很多，常用的有換土、 土性改良、防止含水量改變、 護坡和擋土牆等工程措施。換土和土性改良固然好，但要對類似於公路、鐵路、南水北調渠 道工程這樣的沿線大面積邊坡進行換土改造，其工程成本相當高。採用常規形式的坡面護坡 和坡腳擋土牆，由於需要特別考慮膨脹土的脹縮性，其結構複雜、龐大，投資費用高，且效 果並不理想，滑坡現象時常發生。經對現有膨脹土滑坡治理技術文獻的檢索發現中國專利 "一種治理膨脹土滑坡新技術"(申請號20051001252LX)，其技術方案包括邊坡上開挖的菱 形連續框格槽板及其框格頂點鑽打的夯擴樁，其特徵是將土的膨脹性能轉化為護坡體內應力， 並以混凝土或其它防滲材料封蓋坡面來保持土的膨脹狀態。該技術方案存在的主要不足之處
在於1)該技術要求膨脹土一直處於飽和狀態，但實際上難以長期保持飽和狀態框格牆的
工作狀態主要為拉應力，致使其混凝土結構產生能夠透氣的裂縫，從而使得膨脹土所含水分 逐漸下滲進入深層土體，這不僅會使護坡體的土體膨脹狀態逐漸消失，而且會惡化護坡體下覆土層的力學性能；2)該技術不能解決護坡體下覆土層的排水問題，而工程中會因種種原
因造成坡內一定程度的積水，如果不能及時有效地排出邊坡，致使護坡體下覆土層形成軟弱
滑坡帶，將嚴重危害邊坡的穩定；3)工序耗時較多，因為坡面混凝土必須在膨脹土達到最大 飽和度之後才能進行澆注，而膨脹土本身滲透性很差， 一般飽和導水率只有l(T8 l(T7m/s， 非飽和滲透係數比飽和滲透係數要小得多，其膨脹土吸水飽和時間較長，從而影響工期。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足，提供一種能使護坡體膨脹土長期維持較 高含水飽和狀態、能使邊坡深層土體地下水自動排出坡體外的滑坡防治方法和裝置，其施工 工序簡單、緊湊，工期大大縮短。
本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明以地下加筋土菱形框格牆、坡體淺層飽和 膨脹土構成具有預應力特性的複合坡體防護結構，利用錨固技術將整個防護結構錨固於深層 土體中，且在複合坡體防護結構中設置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，並在 複合坡體防護結構底部設置排水裝置以自動排出坡內滯水，維持邊坡的長期穩定。所述的複合坡體防護結構，由地下加筋土菱形框格牆、框格內膨脹土和錨固結構組成。 地下加筋土牆，平面上呈菱形布置，並嵌入坡體中。框格內的膨脹土吸水飽和， 一直處於膨 脹狀態，這使得土體內產生較高壓應力，並使得地下加筋土菱形框格牆處於受拉應力狀態， 這種類似於"預應力板"的受力模式使得網狀的地下加筋土菱形框格牆及其所圍膨脹土構成 一個整體，其抵抗邊坡滑出的抗剪能力可大幅提高。地下加筋土牆由防滲土體和加筋材料組 成。防滲土體，可以是具有防滲作用的任何土體，比如粘土、膨脹土改性土。加筋材料，作 為地下加筋土菱形框格牆的受拉構件，承受來自膨脹土吸水產生的膨脹力，可採用目前在工 程中廣泛應用的滌綸纖維土工格柵、高強度土工網等加筋材料。錨固結構，功能是將邊坡滑 動的下滑力傳到邊坡深層土體，以明顯提高整體邊坡的抗滑穩定性，其具體形式很多，比如 打入深層土體的土釘、預應力錨索、夯擴樁。
所述的保水裝置，由不透水人造膜和補水多孔管組成。不透水人造膜覆蓋於框格內膨脹 土頂面和各側面，將膨脹土與空氣完全隔離，使其所含水分不易滲入深層土體，並一直保持 膨脹狀態。但是，水的比重遠高於氣體，在乾旱季節，斜坡土體中的氣體總會逐漸上升侵入 該膨脹土內，土中水向低處逐漸轉移，水分也就日漸減少，膨脹土內應力漸漸消失，從而會 使得複合坡體防護結構中的"預應力"跟著消失，防護失敗。因此，設置必需的補水多孔管 是很重要的。補水多孔管為硬質塑料管(或其它硬質材料)，管徑30 50mm，管壁上開孔， 孔徑2 3mm，孔距為孔徑的20 50倍。管道周圍包裹反濾土工布或者設置以傳統的砂礫石 等天然反濾材料組成的反濾層，以阻止土體進入、堵塞管道。每年向膨脹土補水1 2次，則 可確保抗滑裝置長期、有效運行。同時，正因為設置了補水多孔管，對膨脹土的飽和工序可 挪到最後，工序變得簡單、緊湊，可大大縮短施工工期，確保工程質量。
所述的排水裝置，為設置在地下加筋土菱形框格牆底部的滲溝。底部滲溝寬度與加筋土 牆厚度相同，高度為20 50cm，材料為粗礫或碎石，其外包裹透水無紡土工布。底部滲溝可 將深層土體滯水及時排出邊坡，提高土體力學性能，減小滑坡體自重，從而確保邊坡穩定。 另外，地下加筋土菱形框格牆可有效約束其所圍膨脹土的變形，但難以約束其下覆土體的遇 水膨脹變形，這種變形的不協調、突變，極易在該交界處形成滑動弱面，釀成滑坡，因此， 在加筋土牆底部設置滲溝，可及時排出該交界面附近的水體，防止滑動弱面的產生。
與現有技術相比，本發明有著以下優點l)複合坡體防護結構，以加筋材料承受拉力、 以膨脹土承受壓力，將邊坡淺層土體變成能抵禦滑坡的超大規模、大厚度"預應力"板；2) 複合坡體防護結構中的主體結構是地下加筋土菱形框格牆，其所需工程耗材主要是加筋材料， 由於加筋材料質量輕、安裝方便，所以投入施工機械少、成本低；3)在地下加筋土菱形框格 牆底部設置滲溝，及時排出坡體內部滯水，防止護坡體交界面出現滑坡弱面，提高了滑坡防 治可靠性；4)對每個框格中的膨脹土設置保水裝置，不僅使得施工工序簡單、緊湊，工期得 到大大縮減，而且可確保膨脹土長期處於一定的含水飽和度以上， 一直處於膨脹應力狀態。
圖1為本發明主體結構的平面布置示意圖(不透水人造膜以下)。
圖2為圖1所示實施例中A-A線的剖面示意圖。
圖3為圖1所示實施例中B-B線的剖面示意圖。
圖4為地下加筋土菱形框格牆中的加筋材料平面布置示意圖。
圖5為地下加筋土菱形框格牆構造示意圖。
其中，1.底部滲溝，2. 土釘，3.地下加筋土菱形框格牆，4.補水多孔管，5.草皮鋪蓋， 6.不透水人造膜，7.鋼筋混凝土菱形框格梁，8.框格狀加筋土工布；9.防滲土體。
具體實施例方式
以下選定土釘為錨固結構，結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明主體結構的平面布置圖。地下加筋土菱形框格牆3嵌入膨脹土坡體中，平 面上呈菱形布置，菱形邊長為3~5m，深度3~5m，牆體厚度30~50cm。圖2和圖3為圖1的 兩個剖面圖。每道地下加筋土菱形框格牆3底部均設置有底部滲溝1，頂部設置有鋼筋混凝 土菱形框格梁7，中軸線上設置有土釘2。 土釘2下端插入深層土體，上端錨固於鋼筋混凝土 菱形框格梁7。 土釘間距2 3m，長度6 12m，鋼筋為塗有多層環氧樹脂防腐塗料的螺紋鋼， 直徑可取20 50mm， 土釘注漿高度高於菱形框格牆頂部至少15cm。邊坡淺層土體被地下加 筋土菱形框格牆3分割成許多獨立的小塊，每塊土體上側布置補水多孔管4，並以不透水人 造膜6將框格內膨脹土與補水多孔管4封住，與外界空氣隔開。草皮鋪蓋5設置於坡體表面, 起美觀效果。
地下加筋土菱形框格牆3由框格狀加筋土工布8和防滲土體9組成。圖4示意了框格狀 加筋土工布8的平面布置圖，圖5示意了地下加筋土菱形框格牆3的構造圖。框格狀加筋土 工布8位於地下加筋土菱形框格牆3的中軸線上，並平整展開後固定在土釘2上。框格狀加 筋土工布8與防滲土體9合為一體，將框格內膨脹土包裹起來，所以框格狀加筋土工布8是 封閉的菱形框格形狀，也可以是幾個框格組成為一體的多菱形框格形狀，安裝的時候將相鄰 加筋土工布8進行牢固連接，提高護坡體的整體性。
具體實施包括以下步驟
1) 在斜坡上測量放線，標記網狀菱形各交叉點，布設土釘2的施工點位；
2) 按常規方法在各點位進行土釘施工；
3) 對各菱形挖槽，寬度30 50cm,深度為3.5~5.5m;
4) 在框格槽底部鋪設不透水人造膜，並堆填30 50cm高的粗礫或碎石，其外包裹透水 無紡土工布，形成底部滲溝l;
5) 在框格槽所圍膨脹土的上側邊緣附近布設補水多孔管4，並用不透水人造膜6將膨脹 土和補水多孔管4封閉，補水多孔管有管嘴伸出人造膜，人造膜伸入框格槽至少2m;接著將 框格狀加筋土工布8放入槽內，固定在土釘2上，並將相鄰框格的框格狀加筋土工布8進行 搭接，使之成為整體，接著向槽內填築防滲土， 一邊填土一邊夯實，形成地下加筋土菱形框 格牆3;
6) 在地下加筋土菱形框格牆3頂部，澆注鋼筋混凝土菱形框格梁7，澆注之前將土釘鋼 筋與梁主筋以焊接方式進行牢固連接；
7) 對補水多孔管4抽真空，使得人造膜與土體結合緊密，然後在人造膜上鋪填鬆土，並 覆蓋草皮鋪蓋5;
8) 通過補水多孔管4對複合護坡體內的膨脹土進行注水飽和。
該滑坡抗滑裝置施工完畢後，每年向複合護坡體內的膨脹土補水1~2次，使土體處於較 高的含水飽和狀態，確保護坡裝置正常運行。
對於錨固結構為其它形式的情況，其工作原理、施工步驟與上面所述類似。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉 本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應 用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技 術人員根據本發明的揭示，對於本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種膨脹土滑坡防治方法，其特徵在於利用錨固技術將複合坡體防護結構錨固於深層土體中，且在複合坡體防護結構中設置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，並在複合坡體防護結構底部設置排水裝置以自動排出坡內滯水，維持邊坡的長期穩定。
2、 如權利要求1所述方法的裝置，其特徵在於該複合坡體防護結構由地下加筋土菱 形框格牆、框格內膨脹土和錨固結構三部分組成。
3、 如權利要求2所述的裝置，其特徵在於該錨固結構是能將邊坡滑動的下滑力傳到 邊坡深層土體，以明顯提高整體邊坡的抗滑穩定性的類型。
4、 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於該錨固結構包括打入深層土體的土釘、預 應力錨索、夯擴樁。
5、 如權利要求2所述的裝置，其特徵在於該地下加筋土菱形框格牆由框格狀加筋土 工布和防滲土體組成，嵌入膨脹土坡體中，平面上呈菱形布置，將邊坡淺層土體分割成許 多獨立的菱形方塊。
6、 如權利要求5所述的裝置，其特'徵在於該菱形邊長為3~5m，深度3~5m，牆體 厚度30~50cm。
7、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於該框格狀加筋土工布位於地下加筋土菱形 框格牆的中軸線上，平面上呈封閉的菱形框格形狀，也可以是幾個框格組成為一體的多菱 形框格形狀，安裝的時候將相鄰加筋土工布進行牢固連接，以加大護坡體的整體性。
8、 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於該保水裝置由不透水人造膜和補水多孔管 組成；以不透水人造膜將護坡體膨脹土與空氣完全隔離，使膨脹土所含水分不易滲入深層 土體，並一直保持膨脹狀態；施工中或正常營運中，均可以從補水多孔管向護坡體膨脹土 內注水，及時補充其失去的水分，滿足護坡體膨脹土含水量要求。
9、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於該補水多孔管為硬質材料管，管徑30 50mm，管壁上開孔，孔徑2 3mm，孔距為孔徑的20 50倍；管道周圍包裹反濾土工布 或者設置以傳統的砂礫石等天然反濾材料組成的反濾層，以阻止土體進入、堵塞管道。
10、 如權利要求l所述的方法，其特徵在於其施工主要步驟包括1)在斜坡上測量 標記出地下加筋土菱形框格牆平面布置軸線和錨固結構施工特徵點位；2)對各菱形挖槽，並同時進行各護坡裝置的具體施工；3)各護坡裝置施工完畢後，對補水多孔管抽真空， 使得人造膜與土體結合緊密，然後在人造膜上鋪填鬆土，並覆蓋草皮鋪蓋；4)通過補水 多孔管對複合護坡體內的膨脹土進行注水飽和；該滑坡抗滑裝置施工完畢後，每年向複合 護坡體內的膨脹土補水1~2次，使土體處於較高的含水飽和狀態，確保護坡裝置正常運行。
全文摘要
本發明公開了一種膨脹土滑坡防治方法及裝置，以地下加筋土菱形框格牆、坡體淺層飽和膨脹土構成具有預應力特性的複合坡體防護結構，利用錨固技術將整個防護結構錨固於深層土體中，且在複合坡體防護結構中設置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，並在複合坡體防護結構底部設置排水裝置以自動排出坡內滯水，避免護坡體交界面附近出現滑動弱面，並減少了坡體自重，增強了坡體內部土體力學性能，以維持邊坡的長期穩定。本發明施工工序簡單、緊湊，工期短，建造成本低。
文檔編號E02D5/74GK101298777SQ20081003925
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者謝立全 申請人:同濟大學