水土流失是全球最大的生态环境问题,膨胀土地区工程建设所造成的水土流失更为严重。尽管国内外对水土流失问题已开展较多的研究,但对膨胀土地区筑路所引起的水土流失及防治研究还鲜有报道。建设中的南友高速公路在穿越宁明盆地膨胀土分布区时,造成严重的水土流失,给沿线的生态环境带来极大隐患,引起当地政府和百姓极大的不满。为此,结合西部膨胀土课题的开展,本文研究了膨胀土地区公路建设的水土流失防治技术。 首先,为掌握第一手资料,对南友路膨胀土分布区的水土流失现状作了详细调查和原因分析。结果表明,引起水土流失的根本原因在于路堑开挖的大量弃方,以及随后路堑边坡的各种病害造成新增膨胀土弃方不能为路堤施工所利用,而路堤填筑又需大量借土,加之借、弃土作业不规范等。因此解决这一问题的根本途径是采取工程措施,在保证路基稳定的前题下,充分利用膨胀土,减少借、弃土方数量。 以往土质改性(主要是掺石灰)是利用膨胀土的主要途径,但该法成本高、施工困难、不宜推广应用。本文在系统研究膨胀土工程特性、膨胀土路基破坏特点以及已有研究成果的基础上,确立以封闭包盖设计来利用膨胀土弃方的思路。研究表明,正确的封闭包盖设计对减少路基土水分迁移和膨胀量、减弱风化作用和裂隙发育、保持路基的强度和稳定性等方面效果显著,且水土流失的防治效果更加明显。 基于封闭包盖和主动防治思想,设计并采用粘土包边、土工格栅包边、碎石土夹层+土工格栅包边、石灰土夹层+土工格栅包边四种路堤填筑方案和柔性挡墙、支撑渗沟+坡脚挡墙、树根桩+DAH化学液+坡脚挡墙三种路堑支护方案,处治了南友路膨胀土路基;各方案实体工程的修筑及试验检测结果表明,处治后的膨胀土路基稳定。此外,文中还首次对人们关注较少,但属重要水土流失源的取、弃土场的水土流失防治技术进行了较系统的研究。 最后,为寻求综合效益最佳的膨胀土路基处治方法,在综合考虑技术、经济和环保等基础上,本文第一次将集对分析及价值工程方法应用于路基的处治方案比较,初步建立起膨胀土路基设计方案的优选模型。分析表明,南友路所采用的处治方法可行,有好的实用性和推广价值。在此基础上,推荐出最优的处治方案,可供其它膨胀土地区公路建设提供参考和借鉴。