永新高速红黏土路堑边坡处治方案研究

永新高速红黏土路堑边坡处治方案研究

刘斌

湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410203

摘要：本文分析了红黏土等高液限土的破坏机理与破坏模式，分析出红黏土等高液限土处治的要点是缓坡比，疏排水，总结了常规红黏土的边坡处治方案及各种方案的应用场景，而后以永新高速为实际项目背景，永新高速红黏土边坡较多，选取了3个典型边坡，介绍了三种红黏土边坡的处治方案，提高了工程的经济性和安全性。

关键字：高速公路；红黏土；边坡；破坏机理；处治方案

0引  言

红粘土是一种区域性特殊土，主要分布在贵州、广西、云南地区，在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分布[1]，该土的液限大于50%、孔隙比大于1，在天然情况下，虽然膨胀率较小，但失水收缩量大，故表面收缩性大，裂隙发育，天然条件下，红粘土含水量一般较高，结构疏松，但强度较高，往往被误认为是较好的地基土[2]。由于红粘土的收缩性很强，当水平方向厚度变化不大时，极易引起不均匀沉陷而导致工程结构破坏，因此红黏土对于高速公路建设是一种很不利的不良地质土，需要引起高速公路建设者的注意。

1  红黏土边坡破坏机理分析

红黏土主要分布在碳酸盐地区，红粘土干湿效应明显，干燥时坡体裂隙发育，土体强度较高，坡体稳定性较好。富水时往往裂隙闭合，土体强度下降明显，坡体易发生变形失稳[3]。

红黏土边坡的破坏形式主要有三种形态：（a）依附于土岩结合面的土岩破坏面；（b）发育与红黏土内的同生圆弧型破坏面；（c）受大气影响层发育的近直线性同生滑面[4]，相关示意图如下：

图1红黏土边坡的破坏形式

2  红黏土边坡处治要点分析

红黏土边坡的工程性质较差，水稳定性低，因此治坡先治水，采用截导排等工程措施，能有效提高坡体的自身稳定性；加强坡面防护，依据红粘土的休止角设置相应的坡形坡率，可极大提高边坡的稳定性[5]。加强土岩界面处的工程支挡强度，采用重力式挡墙、加筋土挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩等工程，提高坡体的抗滑力度。

3  红黏土边坡处治方式及应用场景

红黏土边坡处治方式分根据治理的原理为两大类，支挡为主处治工程及排水为主处治工程，支挡为主处治工程分为重力式挡墙、锚杆锚索挡土墙、加筋土挡土墙、抗滑桩或桩板墙；排水为主处治工程分为边坡渗沟和支撑渗沟。

重力式挡土墙根据圬工自身重量平衡土体推力或下滑力，结构简单，应用于地基承载力较好，下滑力较小的边坡；锚杆锚索挡土墙根据挡墙和锚杆形成静定结构，实现对土压力支挡应用于地基承载力好，滑坡下滑力较大的边坡；加筋土挡土墙根据拉筋与土体的有效结合抵抗土体的下滑力，应用于地基承载力低，地下水较少但有膨胀性的边坡；抗滑桩或桩板墙根据抗滑桩和锚索共同抵抗土体下滑力，应用于滑坡下滑力大，地基承载力较低的边坡，边坡渗沟根据渗沟疏排水，提高土体的力学参数，从而提高坡体的自身稳定性，应用于地下水丰富的浅层滑塌、溜滑等边坡；支撑渗沟利用渗沟和挡墙工程，截断和改造滑面，用自身重量和疏排坡体水，从而提高坡体的自身稳定性，应用于边坡下滑力相对较大、地下丰富的边坡。

4  永新高速部分红黏土边坡处治案例

4.1 K40+495～K40+700右侧边坡

该边坡位于永新高速K40+495～K40+700的右侧，为土石质边坡，边坡切削山腰，自然坡角25～35°，边坡覆盖层较厚，自然坡体延绵向上，高达百米，原设计采用两级坡设计，最大坡高18m，第一、二级边坡坡率均为1:0.75，均采用路堑TBS植草防护。

2022年5月，开始对该边坡施工，发现此段边坡主要为土质边坡，且施工时雨水较多，故开挖过程中出现了垮塌，随时间推移，K40+585～K40+629段垮塌的范围越来越大。根据地质勘察，下伏基岩为石炭系（C1d3）灰岩，坡体强风化层厚度大，开挖后整个边坡出露多以黏土及中风化岩石为主，表层黏土层分布厚度较大，一般约3～10m，局部大于10m。K40+585～K40+629上层为粉质黏土，两头为中风化灰岩，且K40+585～K40+629段为冲沟地形，含水量较大，边坡开挖无法成型。

设计时根据地质勘探及现场开挖情况确定方案如下：K40+495～K40+700段：边坡放缓。开挖原设计边坡，放缓边坡坡率，第1级坡率为1:1.0，第2、3级边坡坡率为1:1.25，坡面采用锚杆框架梁。K40+585～K40+629段：覆盖层较厚，一级平台加宽至6.5m，并设置抗滑桩，抗滑桩采用圆桩宽2m，桩间距4m，抗滑桩上部二级坡设置边坡渗沟。

图2 K40+495～K40+700右侧边坡处治效果

4.2 回龙寺互通G匝道GK0+190～GK0+470右侧边坡

该边坡位于永新高速回龙寺互通G匝道GK0+190～GK0+470的右侧，原设计第一、二级边坡坡率为1:0.75，采用路堑拱形骨架植草防护。2022年9月，施工单位对该边坡开始施工, 发现此段边坡主要为土质边坡，且施工季节雨水较多，故开挖过程中出现了垮塌，随时间推移，GK0+430～GK0+470段垮塌的范围越来越大, 根据地质勘察, 边坡区地层分布较简单，下伏基岩为泥盆系（D

3X2）灰岩，坡体黏土及中风化层厚度大，开挖后整个边坡出露多以黏土为主。

设计时根据地质勘探及现场开挖情况，确定方案如下：GK0+190～GK0+340段，该段没有垮塌，变更方案为边坡放缓+坡脚反压，反压高度4m。将原设计边坡放缓，第一级坡率由1:0.75调整为1:1.5，第二级坡率由1:0.75调整为1:1.5，并利用开挖土方进行坡脚填土反压。新开挖的三四级边坡分别按1:1.25和1：1.5坡比放坡。坡面均采用路堑拱形骨架防护，第一、二级边坡设置坡体排水；GK0+340～GK0+430段，该段为垮塌范围，变更方案为对垮塌所有坡面进行清理整平，开挖坡脚垮塌堆积土体后，再进行坡脚填土反压，分2级反压，反压高度约10m。该段边坡反压上部边坡放缓至1:1.75，根据实际情况对平台宽度进行调整，与前后段边坡顺接。对反压后的上部垮塌现状坡面清理平整后，采用路堑拱形骨架防护，第一、二级边坡设置坡体排水。

图3 回龙寺互通G匝道GK0+190～GK0+470右侧边坡处治效果

5  结论

红黏土边坡水稳性较差，遇水易水毁，本文通过分析红黏土边坡的破坏机理，总结了常规红黏土的边坡处治方案，并将方案在永新高速的实际项目中应用，根据现场时间的地形地质情况选取了合适的处治方案，节约了工程造价，提高了工程的安全性。

参考文献：

[1] 王经.桂林红粘土工程性质研究[D].桂林理工大学,2012.

[2] 侯兆霞 刘中欣 武春龙.特殊土地基[M].中国建材工业出版社,2007.

[3] 刘新安.土力学与地基基础[M].天津科学技术出版社,2013.

[4] 成永刚,范安军,王明琪,等.某高速公路红黏土特征及典型滑坡处治[J].水利与建筑工程学报, 2019.

[5] 成永刚.滑坡的区域性分布规律与防治方案研究[D].西南交通大学,2013.