一种膨胀土挖方边坡的支护结构和施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种膨胀土挖方边坡的支护结构和施工方法。

背景技术

膨胀土水敏感性强，吸水膨胀，失水收缩，挖方边坡经多次干湿循环后易开裂，坡体开裂后，地表水深入坡体内部，对边坡深部稳定性进一步造成不利影响。膨胀土挖方边坡出现滑坡失稳的情况屡见不鲜，给国家及人民生命财产安全造成巨大损失。

膨胀土挖方边坡目前采用的常用防护手段有缓坡比、柔性挡土墙、抗滑桩等，同时结合骨架植草等进行坡面防护绿化。以上措施对膨胀土挖方边坡防护有一定作用，当也存在不足，主要体现在：膨胀土边坡主要的变形动力为土体膨胀力，变形缓慢，放缓坡比对抑制变形作用不大；柔性挡墙施工程序繁琐，开挖量大，施工质量难于控制；抗滑桩只能支挡坡脚，易产生越顶滑坡；骨架植草在膨胀土的涨缩变形下易断裂失效。

我国绝大部分边坡支撑渗沟采用的结构形式为片碎石外包土工布,该结构施工顺序为：机械或人工开挖渗沟基槽，开挖成形后首先在槽底铺设素混凝土，然后在基槽中铺设无妨土工布作为过滤层，再人工铺设透水管及片碎石，其中内层为片石，外层为碎石，最后土工布应将渗沟包裹起来。该结构施工工序较多，施工工期相对较长，沟槽在施工过程中易产生垮塌变形，渗沟无粘聚力及强度，施工完成后若边坡产生变形，渗沟易断裂失去原有功能，影响使用年限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种膨胀土挖方边坡的支护结构和施工方法，本发明可减少边坡失稳，增加边坡稳定性，且施工便捷，更为经济。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种膨胀土挖方边坡的支护结构，包括若干分级的边坡，最上一级边坡的坡顶设置截水沟，最下一级边坡的坡底设置护脚挡墙；相邻边坡之间设置有级间平台，级间平台上设置有平台排水沟；各级边坡纵向均布若干无沙透水砼支撑的主渗沟，主渗沟之间横向均布若干人字形的无砂透水支撑的支渗沟，支渗沟和主渗沟连通，主渗沟和支渗沟将边坡分割为若干区域，各区域喷播植草绿化。

进一步的，所述边坡的土体为膨胀土，各级边坡坡率不陡于1:1.5，各级边坡高度不大于8.0m，各级边坡间的级间平台宽不小于2.0m，平台顶部采用素混凝土封闭。

进一步的，所述主渗沟的基底从高到低呈外倾台阶状，在各级边坡坡脚处设置素混凝土封底。

进一步的，所述主渗沟和支渗沟均由底部防水复合土工膜、进水侧无纺透水土工布及无砂透水砼组成。

进一步的，所述护脚挡墙为仰斜式混凝土挡墙，墙顶高于地面不小于2.0m，墙身等距设置若干泄水孔。

进一步的，所述排水沟或截水沟为矩形或梯形，由混凝土浇筑而成。

一种膨胀土挖方边坡的支护结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，清理现场后施工边坡坡顶的截水沟；

步骤2，按给定坡率开挖最上一级边坡，修整坡面；

步骤3，人工或机械开挖支撑渗沟基槽；

步骤4，在基槽底部铺设防水复合土工膜，在进水侧铺设无纺透水土工布；

步骤5，在主渗沟处设置10cm厚的C20素混凝土封底；

步骤6，配制无砂透水砼，向开挖好的支撑渗沟基槽浇筑无砂透水砼支撑渗沟；

步骤7，坡脚级间平台采用10cm厚的C20混凝土封闭，施工坡脚平台排水沟；

步骤8，坡面喷播植草绿化；

步骤9，无纺土工布覆盖坡面；

步骤10，重复2～5步骤，直至施工到最下一级边坡；

步骤11，施工坡脚护脚挡墙。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、一种膨胀土挖方边坡支护结构，采用的无砂透水砼支撑渗沟具有一定的强度，支撑渗沟将边坡网格化，将大面积膨胀土分割成独立的小区域，降低了膨胀总能，还能迅速排走地表、地下水，可减少边坡因暴露大气中或干湿循环而导致的浅表变形渐变整体滑动的破坏。本发明的平台排水沟、坡顶截水沟、素混凝土封闭起到截排地表、地下水的功能，进一步保证坡体稳定性。本发明中的护脚墙起到固脚作用，增加边坡稳定性；

2、本发明针对常规支撑渗沟存在的工期长、工序复杂、强度低等问题，引入了一种无纺透水土工布、复合土工膜及无砂透水砼组成的新型挖方边坡支撑渗沟结构形式。开挖基槽后可立即现浇，渗沟现浇可采用机械化施工，工序简单，能有效提高支撑渗沟的施工效率及施工质量；

3、膨胀土挖方边坡出现滑坡垮塌失稳的情况屡见不鲜，给国家及人民生命财产安全造成巨大损失，本专利为解决膨胀土挖方边坡失稳的处治提供了一种新思路，可减少边坡失稳，增加边坡稳定性，且施工便捷。

附图说明

图1为本发明的正视结构图。

图2为图1中A-A’处的剖面图。

图3为图1中B-B’的剖面图。

图4为图1中C-C’的剖面图。

图中，1、护脚挡墙，2、级间平台，3、平台排水沟，4、截水沟，5、主渗沟，6、支渗沟，7、素混凝土封底，8、植草绿化，9、泄水孔，10、防水复合土工膜，11、无纺透水土工布，12、无砂透水砼。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

本发明公开一种膨胀土挖方边坡的支护结构，如图1-4所示，包括若干分级的边坡，最上一级边坡的坡顶设置截水沟，最下一级边坡的坡底设置护脚挡墙；相邻边坡之间设置有级间平台，级间平台上设置有平台排水沟；所述排水沟或截水沟为矩形或梯形，由混凝土浇筑而成。

所述边坡的土体为膨胀土，各级边坡坡率不陡于1:1.5，各级边坡高度不大于8.0m，各级边坡间的级间平台宽不小于2.0m，平台顶部采用素混凝土封闭。

各级边坡纵向均布若干无沙透水砼支撑的主渗沟，主渗沟之间横向均布若干人字形的无砂透水支撑的支渗沟，支渗沟和主渗沟连通，主渗沟和支渗沟将边坡分割为若干区域，各区域喷播植草绿化。

进一步的设置为，主渗沟的基底从高到低呈外倾台阶状，在各级边坡坡脚处设置素混凝土封底。所述主渗沟和支渗沟均由底部防水复合土工膜、进水侧无纺透水土工布及无砂透水砼组成。所述护脚挡墙为仰斜式混凝土挡墙，墙顶高于地面不小于2.0m，墙身等距设置若干泄水孔。

本发明还公开一种膨胀土挖方边坡的支护结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，清理现场后施工边坡坡顶的截水沟；

步骤2，按给定坡率开挖最上一级边坡，修整坡面；

步骤3，人工或机械开挖支撑渗沟基槽；

步骤4，在基槽底部铺设防水复合土工膜，在进水侧铺设无纺透水土工布；

步骤5，在主渗沟处设置10cm厚的C20素混凝土封底；

步骤6，配制无砂透水砼，向开挖好的支撑渗沟基槽浇筑无砂透水砼支撑渗沟；

步骤7，坡脚级间平台采用10cm厚的C20混凝土封闭，施工坡脚平台排水沟；

步骤8，坡面喷播植草绿化；

步骤9，无纺土工布覆盖坡面；

步骤10，重复2～5步骤，直至施工到最下一级边坡；

步骤11，施工坡脚护脚挡墙。

本发明提供如下具体实例做进一步说明：

1、如图1～图4所示，一种膨胀土挖方边坡支护结构，包括护脚挡墙1、级间平台2、平台排水沟3、坡顶截水沟4、主渗沟5、支渗沟6、素混凝土封底7、喷播植草8、泄水孔9、防水复合土工膜10、无纺透水土工布11、无砂透水砼12。

2、如图1～图2所示，所述的坡体土体为膨胀土，分级边坡坡率为1.50或1.75或2.00，各级边坡高度不大于8m，各级边坡间设置外倾级间平台2，平台宽2.0m或3.0m或4.0m或5.0m，平台采用10cm厚的C20素混凝土封闭，防止地表水渗入坡体。

3、如图1～图2所示，主渗沟5纵向每隔4.0m或5.0m或6.0m设置一道，横断面采用深度不一的矩形，宽1.0～2.0m，深1.0～3.0m，渗沟底部从高到低呈外倾台阶状，在各级边坡坡脚处设置10cm厚的C20素混凝土封底，使渗沟中的水能流入平台排水沟3中。

4、如图1所示，支渗沟6横向每隔4m或5m设置一道，横断面采用规则矩形，宽0.5m或0.6m或0.7m或0.8m，深1.0m，平面呈人字形，与主渗沟顺接。

5、如图3～图4所示，所述的无砂透水砼支撑渗沟由防水复合土工膜10、无纺透水土工布11、及无砂透水砼12组成。其中，防水复合土工膜设置在底部防止渗沟中的水进入深部土体，无纺透水土工布设置在渗沟进水侧防止土颗粒进入渗沟内部堵塞渗沟。

6、其中，无砂透水砼的制造方法如下：

选用5mm～15mm的卵石骨料、PO.42.5普通硅酸盐水泥，用水泥裹石法配制，其水灰比1：0.2～1：0.5，灰骨比1：3～1：8，成型强度不低于C15。

7、如图2所示，护脚挡墙1为仰斜式C20混凝土挡墙，墙顶高于地面2.0m或3.0m或4.0m或5.0m。墙身距地面0.5m设置Ф100仰斜式泄水孔9，泄水孔间距2～3m。

8、如图1～图2所示，平台排水沟3、坡顶截水沟4为矩形或梯形，由C20素混凝土浇筑。

9、如图1所示，所述的喷播植草8将肥料、纸浆、黏合剂、色素和草籽等按20%、70%、1%、1%、8%的质量比在喷播机内搅拌均匀，通过液压喷播设备均匀喷射在支撑渗沟所分割区域的坡面上，所述的草籽为当地适宜生长的优质草种，如狗牙根、大叶猪屎豆、黄花槐、刺槐等。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。