本發(fā)明屬于鐵路路基工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及膨脹土路塹邊坡的支護結(jié)構(gòu)及其施工方法，尤其涉及膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲柔性支護及其施工方法。

背景技術(shù)：

膨脹土的大氣影響深度范圍內(nèi)的土體在水分、地溫發(fā)生變化時，發(fā)生反復的漲縮現(xiàn)象，從而造成土體表層的破壞，并將這種破壞逐漸向深處蔓延。同時，形成的漲縮力對剛性防護結(jié)構(gòu)的作用也是不容小覷。在鐵路建設(shè)過程中，多采用緩坡、分級留置平臺及剛性坡面防護等措施來保證膨脹土邊坡的穩(wěn)定性。膨脹土邊坡必須在旱季進行開挖、防護工程的施工，而且下一級邊坡的開挖必須在上一級邊坡防護工程達到設(shè)計強度后進行。無疑，膨脹土邊坡的開挖防護給整個工期帶來了嚴峻的考驗。尤其是位于隧道口時，膨脹土路塹邊坡不開挖支護完，就無法進行隧道的施工，直接造成間接費的上漲。限于高陡膨脹土邊坡開挖的工期長、危險性大，使得鐵路建設(shè)過程頻頻受阻，也使得高陡膨脹土邊坡的開挖和支護方式成為鐵路路基工程領(lǐng)域的研究重點與難點。

鑒于此，國內(nèi)外學者針對上述問題開展了大量的研究工作，多排樁和樁墻組合結(jié)構(gòu)為最常用的手段，雖然解決了膨脹土邊坡的穩(wěn)定性問題，但不能滿足工期要求。專利CN103572777A公開了一種土工格室擋土墻及其施工方法，能大大縮短建設(shè)工期，但其防護結(jié)構(gòu)的剛性不能滿足膨脹土的穩(wěn)定性要求，而且其只適合于公路邊坡的防護。柔性護坡能有效解決膨脹土邊坡的坡面防護，例如專利CN102535485A公開了一種加筋土柔性防護路塹邊坡的逆做工法，但其只適用于軟土路塹邊坡，且仍然不能滿足工期要求。由此可見，既有的支擋防護措施亟待進一步改進。膨脹土本身力學特性并不差，主要是由于大氣影響急劇層反復收縮膨脹而造成溜灘甚至邊坡整體失穩(wěn)，如何使膨脹土邊坡不受大氣影響急劇層影響，尋找有效的開挖支護方案成為當前鐵路建設(shè)的重要課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，提供膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)及其施工方法，形式簡單、防護結(jié)構(gòu)柔性好、施工周期短，能夠有效地解決膨脹土高邊坡的穩(wěn)定性和建設(shè)工期問題，是鐵路工程領(lǐng)域高陡膨脹土路塹邊坡開挖方案和支護技術(shù)的創(chuàng)新。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)，包括膨脹土路塹邊坡，坡腳設(shè)置坡腳支擋結(jié)構(gòu)，坡面設(shè)置土工膜防滲結(jié)構(gòu)、加筋土坡面防護結(jié)構(gòu)和錨桿體系，坡頂設(shè)置坡頂反壓防滲結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述坡面防護結(jié)構(gòu)為現(xiàn)場開挖的膨脹土加筋體，加筋材料為土工格柵，反壓于需防護的坡面之上。

優(yōu)選的，所述的坡頂反壓防滲結(jié)構(gòu)由漿砌片石砌筑，漿砌片石頂部為不小于2%向邊坡外的排水面，頂部用厚度不小于20mm的C25水泥砂漿抹面。

膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟：

①場地平整：測量路塹塹頂范圍，清除需開挖部分的表層土；

②施工機具進場：在旱季開挖膨脹土邊坡，采用快速施工方法，集合施工機具集中開挖，保證邊坡不受雨水沖刷；

③按設(shè)計邊坡率逐級分臺階開挖膨脹土邊坡至坡腳，開挖的膨脹土于影響邊坡穩(wěn)定的范圍之外的場地就近臨時堆放；

④整個膨脹土邊坡開挖完成后，由坡腳向坡頂分級鋪設(shè)土工膜，土工膜需緊貼開挖臺階面，搭接寬度0.5m，鋪設(shè)土工膜的同時回填加筋膨脹土，加筋膨脹土回填寬度由開挖坡腳至坡腳外10米，由坡腳至樁頂設(shè)計高程的回填坡率為1:1.5，每隔0.6m水平鋪設(shè)一層雙向土工格柵，分層壓實，壓實系數(shù)不小于0.90，每級邊坡按路基本體填筑要求進行壓實檢測，檢測合格后方可進行上一級邊坡填筑或下一道工序，回填至樁頂設(shè)計高程后，按設(shè)計坡面分級回填壓實，同時進行坡腳支擋結(jié)構(gòu)的開挖和樁的澆筑；

⑤回填至距坡頂0.5米時，改用M7.5漿砌片石砌筑至設(shè)計坡頂，漿砌片石頂部為不小于2%向邊坡外的排水面，頂部用厚度不小于20mm的C25水泥砂漿抹面，同時，由坡腳至坡頂施工錨桿框架梁，由此完成路塹邊坡的防護和支擋。

優(yōu)選的，坡腳支擋結(jié)構(gòu)采用重力式路塹擋土墻，錨固樁采用不低于C35的混凝土，重力式擋土墻采用不低于C35的片石混凝土。

優(yōu)選的，所述錨桿框架梁中錨桿按正方形布置，長度為12m，錨固段長4m。

優(yōu)選的，步驟③根據(jù)不同的邊坡率采用不同大小的臺階開挖，邊坡率為1:2.0時，臺階寬4.0米，高2.0米，邊坡率為1:1.75時，臺階寬3.5米，高2.0米，邊坡率為1:1.5時，臺階寬3.0米，高2.0米。

優(yōu)選的，步驟③中假設(shè)膨脹土的大氣影響急劇層深度為h米，邊坡面及平臺面超挖h米。

本發(fā)明膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特點是：坡腳采用樁間重力式路塹擋土墻，保證邊坡整體穩(wěn)定性。坡面鋪設(shè)土工膜防滲并采用加筋膨脹土反壓，使膨脹土土體置于大氣影響急劇層深度以下，避免膨脹土發(fā)生反復地膨脹、收縮。坡頂采用漿砌片石反壓防滲，也是將邊坡的膨脹土土體封閉于防護結(jié)構(gòu)之下。形成剛性坡腳、坡頂與柔性坡面相結(jié)合的整體支擋防護結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果是，利用路塹邊坡開挖的膨脹土，減少材料的運輸成本。同時，剛性防護和柔性防護相結(jié)合，減少了抗滑穩(wěn)定的支護措施，節(jié)省了工程造價，柔性加筋土防護讓膨脹土土體置于大氣影響急劇層深度以下，避免路塹邊坡土體反復漲縮。膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護的施工方法，可在邊坡整體開挖之后，同時施工坡腳支擋結(jié)構(gòu)、坡面防護結(jié)構(gòu)，在很大程度上縮短了工期，很適合于工期緊的膨脹土高邊坡的開挖支護。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為膨脹土邊坡開挖示意圖；

圖3為沿開挖面鋪設(shè)復合土工膜示意圖；

圖4為回填加筋膨脹土示意圖；

圖5為同時施工坡腳錨固樁、回填坡面加筋土、錨桿體系、坡頂反壓防滲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為施工坡腳重力式擋土墻示意圖；

圖中標號：1 坡腳支擋結(jié)構(gòu)；2 土工格柵加筋材料；3 回填加筋土；4 膨脹土邊坡；5坡頂反壓防滲結(jié)構(gòu)；6土工膜；7 錨桿；8 膨脹土。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-6及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用設(shè)備均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實施例1

膨脹土路塹高邊坡加筋土反壓防滲柔性護坡結(jié)構(gòu)，包括：膨脹土路塹邊坡4和坡腳支擋結(jié)構(gòu)1，坡腳支擋結(jié)構(gòu)1可以為重力式路塹擋土墻、樁間擋土墻和樁板墻。坡面開挖完成后沿開挖面鋪一層土工膜材料，攤鋪平整后回填加筋土體，加筋材料為土工格柵?；靥钪辆嗥马?.5m時改用漿砌片石砌筑坡頂反壓防滲結(jié)構(gòu)5，同時施作坡面防護結(jié)構(gòu)。

實施例2

膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)施工方法，具體步驟為：①場地平整。測量路塹塹頂范圍，清除需開挖部分的表層土；②施工機具進場，膨脹土邊坡必須在旱季開挖，為保證邊坡不受雨水沖刷，避免長時間暴露，必須采用快速施工方法，集合施工機具集中開挖；③按設(shè)計邊坡率逐級分臺階開挖邊坡至坡腳，根據(jù)不同的邊坡率采用不同大小的臺階開挖，邊坡率位1:2.0，臺階寬4.0米，高2.0米，邊坡率位1:1.75，臺階寬3.5米，高2.0米，邊坡率位1:1.5，臺階寬3.0米，高2.0米。假設(shè)膨脹土的大氣影響急劇層深度為h米，邊坡面及平臺面超挖h米。開挖的膨脹土于影響邊坡穩(wěn)定的范圍之外的場地就近臨時堆放；④整個邊坡開挖完成后，由坡腳向坡頂分級鋪設(shè)土工膜，土工膜需緊貼開挖臺階面，搭接寬度0.5m，鋪設(shè)土工膜的同時回填加筋膨脹土。加筋土回填寬度由開挖坡腳至坡腳外10米，由坡腳至樁頂（墻頂）設(shè)計高程的回填坡率為1:1.5。每隔0.6m水平鋪設(shè)一層雙向土工格柵，分層壓實，壓實系數(shù)不小于0.90，每級邊坡按路基本體填筑要求進行壓實檢測，檢測合格后方可進行上一級邊坡填筑或下一道工序?；靥钪翗俄敚▔敚┰O(shè)計高程后，按設(shè)計坡面分級回填壓實，坡腳設(shè)錨固樁的，同時進行錨固樁的開挖和樁體澆筑；⑤回填至距坡頂0.5米時，改用M7.5漿砌片石砌筑至設(shè)計坡頂，漿砌片石頂部為不小于2%向邊坡外的排水面，頂部用厚度不小于20mm的C25水泥砂漿抹面。同時，由坡腳至坡頂施工錨桿框架梁，框架梁間距3m，矩形布置，錨桿深12m，由此完成路塹邊坡的防護和支擋。

實施例3

如圖1所示的加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)，在邊坡一次開挖成形后，同時施作坡腳支擋結(jié)構(gòu)1和坡面防護結(jié)構(gòu)（土工格柵加筋材料2、回填加筋土3、土工膜6、錨桿7），從而大大縮短了工期，避免了膨脹土長時間暴露。其中，土工格柵加筋材料2每隔0.6m水平鋪設(shè)一層，復合土工膜6沿開挖面鋪設(shè)并攤鋪平整，保證有0.5m的搭接。開挖臺階的寬度和高度根據(jù)設(shè)計邊坡率確定，超挖深度根據(jù)膨脹土的大氣影響急劇層深度確定。坡頂設(shè)置漿砌片石反壓防滲結(jié)構(gòu)5，防止地表水的下滲，使邊坡的膨脹土土體處于封閉狀態(tài)。

某鐵路線的隧道洞口為深挖路塹膨脹土邊坡，長219m，邊坡最大高度29m，共3級邊坡。膨脹土邊坡要求在旱季施工，如果采用傳統(tǒng)的邊坡支護方式，開挖一級防護一級，需要2年時間才能完成邊坡的開挖支護，也就是說，2年之后才能進行隧道的施工，嚴重影響工期。采用本發(fā)明膨脹土路塹邊坡加筋土反壓防滲支護結(jié)構(gòu)及其工法進行處治，具體步驟如下：

（1）場地平整。測量路塹塹頂范圍，清除需開挖部分的表層土。

（2）選擇旱季施工，按每50m兩臺挖機配置，共8臺挖機分左右側(cè)邊坡同時開挖邊坡。

（3）設(shè)計邊坡率為1:2.0，膨脹土大氣影響急劇層深度為1.8m，按臺階寬4.0米，高2.0米，超挖1.8m分級開挖。開挖的膨脹土臨時堆放于距開挖點200m處的臨時堆土場。邊坡整體開挖耗時57天。

（4）兩側(cè)邊坡開挖完成后，隧道開始施工。也就是說，傳統(tǒng)施工方法需要2年才能進行隧道施工現(xiàn)采用本發(fā)明只需2個月就能實現(xiàn)。由坡腳沿著開挖的臺階面鋪設(shè)一層復合土工膜，攤鋪平整后開始回填加筋土。加筋土回填寬度由開挖坡腳至坡腳外10米，由坡腳至樁頂（墻頂）設(shè)計高程的回填坡率為1:1.5。每隔0.6m水平鋪設(shè)一層雙向土工格柵，分層壓實，壓實系數(shù)不小于0.90，每級邊坡按路基本體填筑要求進行壓實檢測，檢測合格后再進行上一級邊坡填筑或下一道工序。回填至樁頂設(shè)計高程后，按設(shè)計坡面分級回填壓實，同時進行錨固樁的開挖。

（5）回填至距坡頂0.5米時，改用M7.5漿砌片石砌筑至設(shè)計坡頂，漿砌片石頂部為不小于2%向邊坡外的排水面，頂部用厚度不小于20mm的C25水泥砂漿抹面。同時，由坡腳至坡頂施工錨桿框架梁，框架梁間距3m，矩形布置，錨桿深12m。

（6）待坡面防護的錨桿框架梁和坡腳的錨固樁達到設(shè)計強度后，按樁間擋土墻設(shè)計要求開挖坡腳土體，由此完成路塹邊坡的防護和支擋。