摘要：膨胀土是土木工程施工过程中最为常见的一种危害性土质，与之相连的施工工序一直以来备受工程界关注。近年来随着科学技术的不断进步，土木建筑领域不断取得技术上的突破，同样，对于膨胀土而言，膨胀土路堑边坡的理论研究与防护工程也取得了客观的成就。本文，笔者就膨胀土路堑边坡形式的主要类型与其理论依据进行简要概述，如有不当之处，万望指正。
关键词：膨胀土；路堑边坡；防护形式
引言：
膨胀土又被称为“胀缩性土”。也就是说膨胀土在吸水后体积会发生剧烈膨胀，失水后体积又会在短时间内明显收缩。当其天然含水量较高时候，吸收部分水分体积不会发生明显变化，一旦水分蒸发体积就会骤然缩小，膨胀力与收缩力的不稳定性与骤变对建筑物的危害是致命性的。在路堑特别是丘陵地带地堑开挖工程中很有可能导致突然滑坡、坍塌等事故，甚至在工程项目竣工或已投入使用后出现坍塌与滑坡的现象，严重威胁人们的生命安全。导致事故出现的原因具有多样性，因此，对膨胀土分布地带路堑和边坡进行针对性的防护设计显得尤为必要。通用的防护手段有浆砌片石、干砌片石、预制混凝土支护块等。随着“绿色”理念的蔓延，近年来又出现了相对更为环保持久的防护技术。但这样的技术并非针对于膨胀土设计，事实上，国内外对膨胀土防护形式的设计实在有限。以下笔者将结合工作经验进行简要说明，以供参考。
一、路堑边坡防护的主要类型
如上文所说实际中经常运用的路堑边坡防护手段有片石防护、预制混凝土防护块等。以下进行进一步的介绍：
1.片石防护
片石防护根据其封闭程度可以分为全封闭式和不封闭式，按照其砌筑方式又分为干砌片石防护和浆砌片石防护。其中浆砌片石是指使用事先调配的砂浆与毛石料混合砌筑的方法，干砌片石与浆砌片石的区别在于干砌片石砌筑时多采用大块石料按一定规则堆砌排列，多使石料间错缝咬合从而达到固定支护的目的。干砌片石在实际施工过程中用料简单，且相对于浆砌片石中的砂浆浓度不好控制的难题而言，其施工过程所需的工序减少，大大提升施工效率，且其稳定性与前者不相上下。利用片石防护的方法可以有效抑制膨胀土随大气变化发生的膨胀收缩变形，但也存在自身的缺点：首先应用于支护的石料购进成本过大，需要定期对石料进行检查和除苔工作[1]。另一方面，片石防护不能随周围环境的变化而调节，因石料的性质与强度是固定不变的，因此必须在稳定的环境基础上应用，且应重视坡顶的排水问题，防止水分堆积过多直接渗入边坡。
2.坡脚挡墙
根据力学原理膨胀土边坡坡脚应是应力集中区域，最容易受到应力影响产生软化形变的问题。因此，设置坡脚挡墙有利于保护膨胀土边坡坡脚，是抑制膨胀土影响的有效方案。
3.预制混凝土防护块
利用预制混凝土防护块进行边坡防护是指在进行片石防护过程中存在一些过小或过大的缝隙，这些缝隙不能通过石料来补充，因此可以利用预制混凝土块来代替。预制混凝土块具有省时省力的特点，现场工作时仅需要按需对其进行粉碎或切割等。
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除以上传统的路堑边坡防护形式外，几年来涌现的一批新型绿色防护方法同样受到社会各界广泛的认同，以下介绍植被护坡、锚杆框架和土木织物防护方法：
1.植被防护
传统的防护形式仅仅注重其作用效果，对环境的危害程度并不在考虑范围之内。近年来，随着“绿色”观念在各行各业的普及，土木建筑施工技术也逐步向环保、生态方向发展。植被防护是指利用防护植物对边坡进行支护，作为绿色防护的有效应用，植被防护能够充分发挥植物的根系作用，根系在土壤中互相交缠错杂加固土壤，防止水土流失[2]。通常情况下，植物根系可向下延伸至五十至一百五十厘米，相比于片石支护其稳定土壤的能力更为优秀。另一方面，植物的生长会吸收与消耗土壤中的水分，这就在一定程度上，减弱了膨胀土因水分变化引起的体积骤变。绿色植物通过光合作用能够消耗二氧化碳，若大量推广利用能够在一定程度上避免“温室效应”的加剧。绿色植物的欣赏价值极高，对路堑边坡具有很好的美化功能。若在城区地段使用，不会产生过大的违和感。
2.土工织物
土工织物是指用将合成纤维、热压针刺等通过一定合成处理形成的土木材料。常见的土工织物防护形式有：土工布、土工网等，在实际应用中常常会在其中注入水泥砂浆，排入边坡作为防护措施。与传统石料防护不同的是土工织物防护的材料易得、成本低廉，化学性质稳定，对于废弃不用的材料精处理后对环境不产生大的影响[3]。但该方法仅适用于膨胀作用小的膨胀土边坡，因土工织物为高分子聚合材料，随着使用年限的增长会面临老化问题，若土体膨胀作用过大，土工织物的防护作用就不明显了。
二、膨胀土边坡防护设计中的理论依据
膨胀土对会分的作用更为敏感，一般失事多发生于雨季，常见变现为土体滑坡，坍塌等。原因是由于雨季降雨量过多且持续不断，大量的水分在土体表面堆积并不断渗透。长期处于潮湿环境的土壤发生明显的土体膨胀作用，发生形变导致土壤支撑强度大大下降。雨季过后土壤内的水分又大量流失，引起土体出现大量裂缝。当土壤吸收水分时会使其重量增加，上部土壤吸收水分最多，因此发生滑塌部位多是从中上部开始[4]。膨胀性土壤引起的裂缝性问题是对建筑的危害性最大的影响，与其后的水分摄入、土壤渗透性以及强度都密不可分。因此对膨胀土边坡设计应注意解决土壤含水率问题、土壤体积稳定问题、材料永久性问题以及生态环境问题。
三、结束语
综上所述，膨胀土的主要特征在于吸水失水后体积的剧烈变动带来土壤承重能力的减小以及大量裂缝的出现，任意一种情况都会为建筑物的正常运行带来恶劣影响，因此，膨胀土边坡应当针对性的设计防护措施以抑制其体积变化可能造成的损失。主要从从减小土壤内部干湿比、维持土壤正常体积、保证土壤机构完整性以及从生态环境的亲和力方面进行考虑。但目前国内外对膨胀土路堑边坡防护的研究仍处于起步阶段，该领域仍待广大研究者们深入探讨。
参考文献
[1]谭波，陆宏新，高雪山.膨胀土路堑边坡柔性支护处治技术研究[J].西部交通科技，2010(6):15-18.
[2]曹庆朋.膨胀土（岩）路堑边坡柔性生态减胀护坡加固技术研究[J].科技风，2017(10):142-142.
[3]赵文建，湛文涛，倪啸.百隆高速膨胀土路堑边坡柔性支护处治技术[J].大众科技，2009(6):84-86.
[4]蓝英.研究改良膨胀土填筑市政道路路基的施工工艺[J].科学与财富，2013(6):292-292.
作者简介：王飞（1990.01-），男，山西省忻州市人，职务/职称：助理工程师，学历：本科。
论文作者:王飞
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月下
论文发表时间:2019/5/9
标签：防护论文; 土壤论文; 水分论文; 土路论文; 体积论文; 石料论文; 织物论文; 《新材料.新装饰》2018年9月下论文;