專利名稱：一種膨脹土滑坡防治方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種滑坡防治方法，特別涉及一種用于膨脹土滑坡防治的工程措施及裝 置，屬于邊坡治理工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膨脹土的粘粒成份主要由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成，膨脹土吸水后顯著膨脹、失水后顯著收 縮、浸水抗剪力降低、干縮裂隙發(fā)育，性質(zhì)極不穩(wěn)定，是影響公路、鐵路、渠道及其它構(gòu)造 物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的，且產(chǎn)生的破壞是不易修復(fù)的。 膨脹土在我國(guó)的分布范圍很廣，如廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江 蘇等地均有不同范圍的分布。在這些地區(qū)存在著大量的膨脹土邊坡，既有人工填筑的邊坡(如 路堤)，也有人工開(kāi)挖或者自然邊坡。例如，通往越南、東南亞地區(qū)的南(寧)友(誼關(guān))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(shè)造成了相當(dāng)大的 困難。截至2004年10月，膨脹土路段路塹邊坡僅僅經(jīng)歷了一次干濕循環(huán)，其開(kāi)挖的35個(gè)邊 坡中就有23個(gè)已經(jīng)產(chǎn)生破壞。類似的膨脹土滑坡災(zāi)害，在我國(guó)膨脹土地區(qū)普遍存在。
用于治理膨脹土滑坡的結(jié)構(gòu)和形式很多，常用的有換土、 土性改良、防止含水量改變、 護(hù)坡和擋土墻等工程措施。換土和土性改良固然好，但要對(duì)類似于公路、鐵路、南水北調(diào)渠 道工程這樣的沿線大面積邊坡進(jìn)行換土改造，其工程成本相當(dāng)高。采用常規(guī)形式的坡面護(hù)坡 和坡腳擋土墻，由于需要特別考慮膨脹土的脹縮性，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，投資費(fèi)用高，且效 果并不理想，滑坡現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有膨脹土滑坡治理技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)中國(guó)專利 "一種治理膨脹土滑坡新技術(shù)"(申請(qǐng)?zhí)?0051001252LX)，其技術(shù)方案包括邊坡上開(kāi)挖的菱 形連續(xù)框格槽板及其框格頂點(diǎn)鉆打的夯擴(kuò)樁，其特征是將土的膨脹性能轉(zhuǎn)化為護(hù)坡體內(nèi)應(yīng)力， 并以混凝土或其它防滲材料封蓋坡面來(lái)保持土的膨脹狀態(tài)。該技術(shù)方案存在的主要不足之處
在于1)該技術(shù)要求膨脹土一直處于飽和狀態(tài)，但實(shí)際上難以長(zhǎng)期保持飽和狀態(tài)框格墻的
工作狀態(tài)主要為拉應(yīng)力，致使其混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生能夠透氣的裂縫，從而使得膨脹土所含水分 逐漸下滲進(jìn)入深層土體，這不僅會(huì)使護(hù)坡體的土體膨脹狀態(tài)逐漸消失，而且會(huì)惡化護(hù)坡體下覆土層的力學(xué)性能；2)該技術(shù)不能解決護(hù)坡體下覆土層的排水問(wèn)題，而工程中會(huì)因種種原
因造成坡內(nèi)一定程度的積水，如果不能及時(shí)有效地排出邊坡，致使護(hù)坡體下覆土層形成軟弱
滑坡帶，將嚴(yán)重危害邊坡的穩(wěn)定；3)工序耗時(shí)較多，因?yàn)槠旅婊炷帘仨氃谂蛎浲吝_(dá)到最大 飽和度之后才能進(jìn)行澆注，而膨脹土本身滲透性很差， 一般飽和導(dǎo)水率只有l(wèi)(T8 l(T7m/s， 非飽和滲透系數(shù)比飽和滲透系數(shù)要小得多，其膨脹土吸水飽和時(shí)間較長(zhǎng)，從而影響工期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種能使護(hù)坡體膨脹土長(zhǎng)期維持較 高含水飽和狀態(tài)、能使邊坡深層土體地下水自動(dòng)排出坡體外的滑坡防治方法和裝置，其施工 工序簡(jiǎn)單、緊湊，工期大大縮短。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明以地下加筋土菱形框格墻、坡體淺層飽和 膨脹土構(gòu)成具有預(yù)應(yīng)力特性的復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)，利用錨固技術(shù)將整個(gè)防護(hù)結(jié)構(gòu)錨固于深層 土體中，且在復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，并在 復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排水裝置以自動(dòng)排出坡內(nèi)滯水，維持邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定。所述的復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)，由地下加筋土菱形框格墻、框格內(nèi)膨脹土和錨固結(jié)構(gòu)組成。 地下加筋土墻，平面上呈菱形布置，并嵌入坡體中?？蚋駜?nèi)的膨脹土吸水飽和， 一直處于膨 脹狀態(tài)，這使得土體內(nèi)產(chǎn)生較高壓應(yīng)力，并使得地下加筋土菱形框格墻處于受拉應(yīng)力狀態(tài)， 這種類似于"預(yù)應(yīng)力板"的受力模式使得網(wǎng)狀的地下加筋土菱形框格墻及其所圍膨脹土構(gòu)成 一個(gè)整體，其抵抗邊坡滑出的抗剪能力可大幅提高。地下加筋土墻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墻的受拉構(gòu)件，承受來(lái)自膨脹土吸水產(chǎn)生的膨脹力，可采用目前在工 程中廣泛應(yīng)用的滌綸纖維土工格柵、高強(qiáng)度土工網(wǎng)等加筋材料。錨固結(jié)構(gòu)，功能是將邊坡滑 動(dòng)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(wěn)定性，其具體形式很多，比如 打入深層土體的土釘、預(yù)應(yīng)力錨索、夯擴(kuò)樁。
所述的保水裝置，由不透水人造膜和補(bǔ)水多孔管組成。不透水人造膜覆蓋于框格內(nèi)膨脹 土頂面和各側(cè)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，并一直保持 膨脹狀態(tài)。但是，水的比重遠(yuǎn)高于氣體，在干旱季節(jié)，斜坡土體中的氣體總會(huì)逐漸上升侵入 該膨脹土內(nèi)，土中水向低處逐漸轉(zhuǎn)移，水分也就日漸減少，膨脹土內(nèi)應(yīng)力漸漸消失，從而會(huì) 使得復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)中的"預(yù)應(yīng)力"跟著消失，防護(hù)失敗。因此，設(shè)置必需的補(bǔ)水多孔管 是很重要的。補(bǔ)水多孔管為硬質(zhì)塑料管(或其它硬質(zhì)材料)，管徑30 50mm，管壁上開(kāi)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(shè)置以傳統(tǒng)的砂礫石 等天然反濾材料組成的反濾層，以阻止土體進(jìn)入、堵塞管道。每年向膨脹土補(bǔ)水1 2次，則 可確保抗滑裝置長(zhǎng)期、有效運(yùn)行。同時(shí)，正因?yàn)樵O(shè)置了補(bǔ)水多孔管，對(duì)膨脹土的飽和工序可 挪到最后，工序變得簡(jiǎn)單、緊湊，可大大縮短施工工期，確保工程質(zhì)量。
所述的排水裝置，為設(shè)置在地下加筋土菱形框格墻底部的滲溝。底部滲溝寬度與加筋土 墻厚度相同，高度為20 50cm，材料為粗礫或碎石，其外包裹透水無(wú)紡?fù)凉げ?。底部滲溝可 將深層土體滯水及時(shí)排出邊坡，提高土體力學(xué)性能，減小滑坡體自重，從而確保邊坡穩(wěn)定。 另外，地下加筋土菱形框格墻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(xié)調(diào)、突變，極易在該交界處形成滑動(dòng)弱面，釀成滑坡，因此， 在加筋土墻底部設(shè)置滲溝，可及時(shí)排出該交界面附近的水體，防止滑動(dòng)弱面的產(chǎn)生。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有著以下優(yōu)點(diǎn)l)復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)，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御滑坡的超大規(guī)模、大厚度"預(yù)應(yīng)力"板；2) 復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)中的主體結(jié)構(gòu)是地下加筋土菱形框格墻，其所需工程耗材主要是加筋材料， 由于加筋材料質(zhì)量輕、安裝方便，所以投入施工機(jī)械少、成本低；3)在地下加筋土菱形框格 墻底部設(shè)置滲溝，及時(shí)排出坡體內(nèi)部滯水，防止護(hù)坡體交界面出現(xiàn)滑坡弱面，提高了滑坡防 治可靠性；4)對(duì)每個(gè)框格中的膨脹土設(shè)置保水裝置，不僅使得施工工序簡(jiǎn)單、緊湊，工期得 到大大縮減，而且可確保膨脹土長(zhǎng)期處于一定的含水飽和度以上， 一直處于膨脹應(yīng)力狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)的平面布置示意圖(不透水人造膜以下)。
圖2為圖1所示實(shí)施例中A-A線的剖面示意圖。
圖3為圖1所示實(shí)施例中B-B線的剖面示意圖。
圖4為地下加筋土菱形框格墻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墻構(gòu)造示意圖。
其中，1.底部滲溝，2. 土釘，3.地下加筋土菱形框格墻，4.補(bǔ)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(shí)施例方式
以下選定土釘為錨固結(jié)構(gòu)，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)的平面布置圖。地下加筋土菱形框格墻3嵌入膨脹土坡體中，平 面上呈菱形布置，菱形邊長(zhǎng)為3~5m，深度3~5m，墻體厚度30~50cm。圖2和圖3為圖1的 兩個(gè)剖面圖。每道地下加筋土菱形框格墻3底部均設(shè)置有底部滲溝1，頂部設(shè)置有鋼筋混凝 土菱形框格梁7，中軸線上設(shè)置有土釘2。 土釘2下端插入深層土體，上端錨固于鋼筋混凝土 菱形框格梁7。 土釘間距2 3m，長(zhǎng)度6 12m，鋼筋為涂有多層環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的螺紋鋼， 直徑可取20 50mm， 土釘注漿高度高于菱形框格墻頂部至少15cm。邊坡淺層土體被地下加 筋土菱形框格墻3分割成許多獨(dú)立的小塊，每塊土體上側(cè)布置補(bǔ)水多孔管4，并以不透水人 造膜6將框格內(nèi)膨脹土與補(bǔ)水多孔管4封住，與外界空氣隔開(kāi)。草皮鋪蓋5設(shè)置于坡體表面, 起美觀效果。
地下加筋土菱形框格墻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墻3的構(gòu)造圖?？蚋駹罴咏钔?工布8位于地下加筋土菱形框格墻3的中軸線上，并平整展開(kāi)后固定在土釘2上?？蚋駹罴?筋土工布8與防滲土體9合為一體，將框格內(nèi)膨脹土包裹起來(lái)，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(gè)框格組成為一體的多菱形框格形狀，安裝的時(shí)候?qū)⑾噜?加筋土工布8進(jìn)行牢固連接，提高護(hù)坡體的整體性。
具體實(shí)施包括以下步驟
1) 在斜坡上測(cè)量放線，標(biāo)記網(wǎng)狀菱形各交叉點(diǎn)，布設(shè)土釘2的施工點(diǎn)位；
2) 按常規(guī)方法在各點(diǎn)位進(jìn)行土釘施工；
3) 對(duì)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(shè)不透水人造膜，并堆填30 50cm高的粗礫或碎石，其外包裹透水 無(wú)紡?fù)凉げ?，形成底部滲溝l;
5) 在框格槽所圍膨脹土的上側(cè)邊緣附近布設(shè)補(bǔ)水多孔管4，并用不透水人造膜6將膨脹 土和補(bǔ)水多孔管4封閉，補(bǔ)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(nèi)，固定在土釘2上，并將相鄰框格的框格狀加筋土工布8進(jìn)行 搭接，使之成為整體，接著向槽內(nèi)填筑防滲土， 一邊填土一邊夯實(shí)，形成地下加筋土菱形框 格墻3;
6) 在地下加筋土菱形框格墻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(jìn)行牢固連接；
7) 對(duì)補(bǔ)水多孔管4抽真空，使得人造膜與土體結(jié)合緊密，然后在人造膜上鋪填松土，并 覆蓋草皮鋪蓋5;
8) 通過(guò)補(bǔ)水多孔管4對(duì)復(fù)合護(hù)坡體內(nèi)的膨脹土進(jìn)行注水飽和。
該滑坡抗滑裝置施工完畢后，每年向復(fù)合護(hù)坡體內(nèi)的膨脹土補(bǔ)水1~2次，使土體處于較 高的含水飽和狀態(tài)，確保護(hù)坡裝置正常運(yùn)行。
對(duì)于錨固結(jié)構(gòu)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(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng) 用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種膨脹土滑坡防治方法，其特征在于利用錨固技術(shù)將復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)錨固于深層土體中，且在復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，并在復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排水裝置以自動(dòng)排出坡內(nèi)滯水，維持邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定。
2、 如權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于該復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)由地下加筋土菱 形框格墻、框格內(nèi)膨脹土和錨固結(jié)構(gòu)三部分組成。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于該錨固結(jié)構(gòu)是能將邊坡滑動(dòng)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(wěn)定性的類型。
4、 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于該錨固結(jié)構(gòu)包括打入深層土體的土釘、預(yù) 應(yīng)力錨索、夯擴(kuò)樁。
5、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于該地下加筋土菱形框格墻由框格狀加筋土 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(dú)立的菱形方塊。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特'征在于該菱形邊長(zhǎng)為3~5m，深度3~5m，墻體 厚度30~50cm。
7、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于該框格狀加筋土工布位于地下加筋土菱形 框格墻的中軸線上，平面上呈封閉的菱形框格形狀，也可以是幾個(gè)框格組成為一體的多菱 形框格形狀，安裝的時(shí)候?qū)⑾噜徏咏钔凉げ歼M(jìn)行牢固連接，以加大護(hù)坡體的整體性。
8、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該保水裝置由不透水人造膜和補(bǔ)水多孔管 組成；以不透水人造膜將護(hù)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，并一直保持膨脹狀態(tài)；施工中或正常營(yíng)運(yùn)中，均可以從補(bǔ)水多孔管向護(hù)坡體膨脹土 內(nèi)注水，及時(shí)補(bǔ)充其失去的水分，滿足護(hù)坡體膨脹土含水量要求。
9、 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于該補(bǔ)水多孔管為硬質(zhì)材料管，管徑30 50mm，管壁上開(kāi)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(shè)置以傳統(tǒng)的砂礫石等天然反濾材料組成的反濾層，以阻止土體進(jìn)入、堵塞管道。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于其施工主要步驟包括1)在斜坡上測(cè)量 標(biāo)記出地下加筋土菱形框格墻平面布置軸線和錨固結(jié)構(gòu)施工特征點(diǎn)位；2)對(duì)各菱形挖槽，并同時(shí)進(jìn)行各護(hù)坡裝置的具體施工；3)各護(hù)坡裝置施工完畢后，對(duì)補(bǔ)水多孔管抽真空， 使得人造膜與土體結(jié)合緊密，然后在人造膜上鋪填松土，并覆蓋草皮鋪蓋；4)通過(guò)補(bǔ)水 多孔管對(duì)復(fù)合護(hù)坡體內(nèi)的膨脹土進(jìn)行注水飽和；該滑坡抗滑裝置施工完畢后，每年向復(fù)合 護(hù)坡體內(nèi)的膨脹土補(bǔ)水1~2次，使土體處于較高的含水飽和狀態(tài)，確保護(hù)坡裝置正常運(yùn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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墻、坡體淺層飽和膨脹土構(gòu)成具有預(yù)應(yīng)力特性的復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)，利用錨固技術(shù)將整個(gè)防護(hù)結(jié)構(gòu)錨固于深層土體中，且在復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)中設(shè)置保水裝置以滿足淺層膨脹土的含水飽和度要求，并在復(fù)合坡體防護(hù)結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排水裝置以自動(dòng)排出坡內(nèi)滯水，避免護(hù)坡體交界面附近出現(xiàn)滑動(dòng)弱面，并減少了坡體自重，增強(qiáng)了坡體內(nèi)部土體力學(xué)性能，以維持邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定。本發(fā)明施工工序簡(jiǎn)單、緊湊，工期短，建造成本低。
文檔編號(hào)E02D5/74GK101298777SQ20081003925
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者謝立全 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)