1、巖土12級生產實習學習資料瀏陽至醴陵高速公路K10+218-K10+338（右）、K10+500-K10+634（右）紅砂巖路塹邊坡柔性支護處治新方法案例介紹長沙理工大學土建學院巖隧系劉龍武2015年6月目 錄1. 紅砂巖邊坡工程地質概況2. 紅砂巖邊坡破壞特征及原因分析3. 紅砂巖邊坡柔性支護方案4. 紅砂巖邊坡柔性支護效果附圖1:K10+218-K10+338右邊坡柔性支護方案設計圖附圖2:K10+500K10+634右邊坡柔性支護方案設計圖1. 紅砂巖邊坡工程地質概況紅砂巖是湖南常見特殊土質，也是出現地質災害比較嚴重的區域之一，它的軟化系數均比較低，浸水崩解。紅砂巖的這種特殊工程性質，使

2、得工程上常常發生問題，而又得不到妥善的解決，這類事件在國外也時有發生。湖南省的紅砂巖跟其他地區的紅砂巖成分不一樣，主要為紅色的粉砂質泥質巖、泥質粉砂巖等，易風化，易分解，結構松散，當巖層處于順層坡，更易產生滑坡、崩塌等情況。由于紅砂巖在湖南分布較廣，湖南幾乎所有干線高速公路都會通過紅砂巖地區。通過研究表明紅砂巖多數浸水崩解或略有崩解。按照這類特性把紅砂巖分成了三類：第一類：紅砂巖浸水崩解或崩解強；二類巖：紅砂巖浸水烈略有崩解或崩解不強。而對于同一紅砂巖料場，把一類巖和二類巖混合使用，這時候就看填料以那類巖為主，就算哪類巖對待。三類巖：紅砂巖浸水完全不崩解，且水穩定性好，強度高，在民間多數用來作

3、為建筑石材使用。 湖南瀏陽至醴陵高速公路于2010年2月開工建設，其位于湖南中部的瀏湘盆地，屬于紅砂巖土分布區，第二標段開挖路段上層覆著黃褐色、紅棕色粘土，下層是紅褐色、棕紅色粉砂質泥巖，檢驗結果表明其中含有大量的紅砂巖。瀏醴高速的紅砂巖成分又與湖南省其他地區的紅砂巖不同。一般的紅砂巖會含有一定量粘土礦物質。而瀏醴高速的紅砂巖就幾乎不含任何粘土礦物，所以它的強度較高,強度分布區間為1230MPa：為軟質巖。通過室內試驗，對瀏醴高速紅砂巖的工程性質進行了研究，得到了以下幾點認識：（1）紅粘土干燥后，遇水易崩解或略有崩解（2）通過擊實試驗確定其最大干密度和最佳含水量，能有利的指導路塹邊坡的填筑施工

4、。（3）通過室內CBR試驗得出2種土質都能基本滿足路塹填筑要求。2. 紅砂巖邊坡破壞特征及原因分析一般來說，由石英砂巖、砂巖類紅砂巖組成的路塹邊坡較為穩定，邊坡破壞主要以墜塊、局部崩塌等為主，但當邊坡巖體中存在順層強風化帶地質界面及泥化夾層時，則易發生淺層坍滑破壞；當路塹邊坡巖石由泥質粉砂巖和泥巖組成時，由于該類巖石已屬于膨脹性巖土，邊坡的破壞將具有膨脹土邊坡滑坡破壞特征。傳統穩定邊坡的思路一般是放緩邊坡或者圬工結構防護，其原理要么是超挖土體減小下滑荷載，要么硬防護增加其抗滑力.這個方法對于一般的邊坡處治確實有效果，但是由于紅砂巖工程地質的特殊性，其用于處治紅砂巖邊坡的效果卻不甚理想。瀏醴高速

5、路段K10+230K10+305右側邊坡坡高14m、坡長100m，原設計采用1:0.75拱形骨架護坡，施工完成不久遇到強暴雨，出現大規模的坍塌（圖2.1）；路段K10+500K10+634右側邊坡坡高13m、坡長100m，開挖不久還未采取防護措施就已經滑塌，之后放緩邊坡把坡比從1：0.75降坡至1：2，不久再次滑坍（圖2.2）。圖2.1 K10+230K10+305右側紅砂巖路塹邊坡拱形骨架護坡滑塌圖2.2 K10+500K10+634右側紅砂巖邊坡放緩邊坡滑塌紅砂巖邊坡垮塌的原因是多方面的，從巖性角度看，紅砂巖中的泥質粉砂巖和粉質泥巖較為質軟，抗風化能力弱，且有遇水軟化、失水崩裂的崩解特性；

6、從結構上來看，是由于軟弱泥化夾層的抗剪強度不夠，產生滑動結構面，使邊坡垮塌；從外部環境因素看，通常是由于暴雨引起地表水入滲，而導致砂巖風化崩解，特別是雨水滲入到泥化夾層中，能迅速降低其抗剪強度，使巖層垮塌；從飽和土理論看，雨水的滲入使靜水壓力增大使有效應力減少，從而導致了抗剪強度不夠。軟弱泥化夾層的力學性質是影響紅砂巖邊坡穩定的關鍵性因素，其含水量達到臨界含水量時，粘聚力和內摩擦角急劇下降，巖層抗剪強度隨之下降，邊坡失穩。因此，可以將紅砂巖垮塌的主要原因總結為以下幾個方面：1，紅砂巖中的粉質泥砂巖屬于軟質巖土，且容易風化崩解、遇水軟化；2，含有大量軟質的泥砂巖結構處，易形成低抗剪強度的滑動結構

7、面；3，雨水滲入泥化夾層經歷幾輪干濕循環，使得砂巖風化崩解，快速降低其抗剪強度，使巖層滑塌。軟弱泥化夾層是影響其邊坡穩定的關鍵因素，隨著含水量的增加，砂巖的內摩擦叫逐步增大，粘聚力先增大后減小，紅砂巖的泥化夾層達到臨界含水量時，粘聚力和內摩擦角急劇下降，巖層抗剪強度隨之下降，邊坡失穩。由上可知，放緩邊坡或者骨架護坡并不能消除軟弱的泥化夾層，隨著雨水入滲以及風化崩解，必然導致其抗剪強度下降。而且由于蒙脫石等礦物遇水會產生一定的膨脹量，但是硬防護并不允許邊坡變形，當變形能積累到一定限度，勢必會擠垮漿砌片石，從而邊坡垮塌。故而，僅僅是放緩邊坡或者骨架護坡處理用于治理地質條件惡劣的紅砂巖邊坡是遠遠不夠

8、的。柔性支護結構，簡單來說，是通過加筋反包回填土形成土擋墻，并輔以合理有效的排水渠道，達到保濕防滲，綜合排水的目的，能有效地防止因雨水滲入土體而導致紅砂巖風化崩解。3. 紅砂巖邊坡柔性支護方案3.1柔性支護結構橫斷面設計圖針對瀏醴高速公路紅粘土的各種地質特征，以及破壞形式，提出一種完善的柔性支護結構設計方案，同時在排水結構設計中我們采用了截水溝，邊溝，橫向排水盲溝，滲溝及碎石墊層。各種排水設施相互作用，有效的提高了紅砂巖的排水問題，大大的減少了紅砂巖遇水膨脹的強度。柔性支護結構設計的基本思路是在坡體邊界加鋪土工格柵并反包回填土，利用U型釘、連接棒等連接材料將土與格柵緊密結合形成整體結構，并輔以

9、有效的排水措施保濕防滲，防止坡體內的土體由于含水量的變化而膨脹垮塌。其結構的橫斷面標準設計圖如圖3.1所示。圖3.1 柔性支護結構橫斷面設計圖3.2 醴高速公路紅砂巖路塹邊坡柔性支護結構施工圬工結構通常依靠自重來抵抗坡體的水平應力，剛性防護容許被支護體變形的能力很差，在干濕循環作用下膨脹性紅砂巖土體將干縮濕脹，當膨脹能積累到一定時候，會產生極大的膨脹壓力使剛性結構破壞。相對于剛性防護，柔性支護技術是一套安全合理、經濟有效的綜合處治方案，它通過其獨特的綜合排水體系，杜絕雨水及地表水滲入坡體，防止砂巖的風華崩解；其獨特的施工工藝通過超挖并回填壓實坡面土，使紅砂巖的軟弱泥化夾層得到徹底的根治，再難有

10、滑動結構面；而且它能在承受土壓的同時，允許土體產生一定量的變形，以此來釋放開挖應力以及含水量變化的膨脹力。配合一定的坡面植草等生態防護，經柔性支護處治后的邊坡既穩定又美觀。柔性支護結構施工簡單便捷，主要分為以下幾個步驟：基底的開挖。按設計圖開挖基底平臺和滲溝（圖），要把其中的松土清除干凈，在滲溝溝底的整個截面攤鋪兩布一膜，并鋪設排水軟管，土工布靠滲溝端邊緣應低于路基的地下水位線，另一端延伸至基底平臺上，然后向滲溝以及基底平臺滿鋪排水碎石，直至基底鋪滿0.5厚，注意開挖平臺應有橫向坡率，向滲溝略微傾斜，將滲入邊坡的地下水引入滲溝排出。圖3.5 基底與滲溝的開挖格柵的攤鋪及搭接。將已經裁斷的格柵按

11、垂直于路中線方向鋪設（圖3.6），兩幅格柵橫向搭接寬度不小于5cm，其間用U形釘固定(圖3.7)。上下兩層格柵用連接材料搭接，其搭結長度應不小于30cm。注意搭接時應張緊格柵，使用連接材料把格柵連好，使格柵充分接觸土體受力并使加筋土體形成整體結構。圖3.6 格柵的鋪設與搭接圖3.7 土工格柵搭接示意圖及“U”型釘大樣（6鋼筋）土體的回填壓實。每層回填反包土設計約50cm，按虛鋪厚度3035cm壓實攤鋪填土，一般可壓至2025cm一層土，每層格柵可壓兩層。利用壓路機進行壓實，并控制其碾壓遍數，保證達到80以上的壓實度。頂部處理。坡面頂部鋪單層土工布直至截水溝處，并回填少量根植土拍打壓實用以防止坡

12、頂的雨水沖刷。4、柔性支護紅砂巖邊坡效果評價柔性支護方案除可用于紅砂巖路塹邊坡滑坡處治，還可用于新開挖紅紗巖土邊坡的防護與加固。在瀏醴高速上，柔性支護處治方案的試驗路邊坡共修筑二處K10+218K10318、K10+420K10+520，總長0.2公里。2010年2月至10月在K10+218K134318段完成了柔性支護處治紅砂巖滑坡的全過程。該塹坡位于公路左側，邊坡的巖層走向與路線交角很小，是順坡開挖，塹坡滑動方向與下部巖體傾向基本一致，這種狀況對路塹邊坡開挖的穩定極為不利，邊坡穩定性較差。加之由于施工前期對于膨脹土路塹邊坡破壞的認識不足，開挖后為及時防護、邊坡在風化作用和干縮效應作用下，出現了不同程度的失穩破壞，見圖 。柔性處治完成后，收到了較好的效果，從目前的觀察結果來看，邊坡無任何破壞的跡象，充分說明了處治的成功，如圖4.20所示。圖 4.19 處治前邊坡的滑坍情況圖4.20 柔性支護處治后的邊坡（1）圖4.20 柔性支護處治后的邊坡（2）土工格柵柔性支護的施工與包裹式加筋土邊坡施工工序非常相似，基本施