花崗巖殘積土路基的施工實(shí)踐

1、花崗巖殘積土路基的施工實(shí)踐郭軍強(qiáng) 廣東省基礎(chǔ)工程公司 廣州（510620）【摘要】本文著重分析了花崗巖殘積土路基施工中出現(xiàn)的邊坡坍塌、滑坡及水土流失現(xiàn)象和路基填筑時(shí)出現(xiàn)的軟彈現(xiàn)象，并列舉了一些花崗巖殘積土路基施工成功的實(shí)例?！娟P(guān)鍵詞】 花崗巖殘積土 路基施工 含水量 崩塌 軟彈 排水1、 概述公路建設(shè)難免會(huì)遇到各種各樣的不良地質(zhì)，花崗巖地區(qū)的風(fēng)化殘積土屬特殊性巖土，主要表現(xiàn)為吸水能力強(qiáng)，有濕陷性、隨著含水量增大其抗剪強(qiáng)度下降很大，在地震和重力等因素影響下，發(fā)生強(qiáng)烈的崩塌、滑坡等。由于組成物質(zhì)松散，易受水流沖刷造成水土流失，促使耕地破壞和水庫(kù)淤塞。在此地區(qū)特別是山區(qū)進(jìn)行公路施工，要注意這些特點(diǎn)。

2、由于花崗巖殘積土山坡在沒(méi)有開挖之前，工程力學(xué)性質(zhì)較好，在設(shè)計(jì)時(shí)往往較少考慮施工過(guò)程中施工條件變化，從而在施工中容易出現(xiàn)不良后果。2、 花崗巖殘積土的工程特性廣州地區(qū)的花崗巖殘積土主要為燕山三期花崗巖類巖石在濕熱條件下經(jīng)長(zhǎng)期物理、化學(xué)作用形成并殘留于原地, 主要由石英、長(zhǎng)石等粗顆粒礦物和高嶺石為主的粘土礦物組成。其成因(未經(jīng)搬運(yùn)和分選)決定了它具有有別于其他土層的特性，該類土強(qiáng)度較高，壓縮性中等偏低，具親水性，呈弱透水性或微透水性，其粒度組成及狀態(tài)的變化差異，使得反映該類土力學(xué)性能的指標(biāo)變化較大，見表1。對(duì)于路基的設(shè)計(jì)與施工，重要利用的參數(shù)是天然重度、孔隙比、含水量和抗剪強(qiáng)度。表1一般花崗巖殘積

3、土某些試驗(yàn)及測(cè)試數(shù)據(jù)項(xiàng) 目天然 容重kn/m3天然孔隙比e天然含水量w(%)壓縮系數(shù)a(MPa-1)壓縮模量Es(MPa)壓縮指數(shù)Cc回彈指數(shù)Cc滲透系數(shù)K(cm/s)標(biāo)貫擊數(shù)N(擊)剪切波速Vs(m/s)一般值18.020.60.4841.45114.023.00.190.672.8379.2200.1570.2160.0100.0321.1910-73.3610-5749160400均值19.50.79319.60.404.4870.1850.0171.4010-630289根據(jù)其顆粒成份中2mm顆粒含量多少可分為殘積礫質(zhì)粘性土(含量20%)，殘積砂質(zhì)粘性土(含量020%)及殘積粘性土(不

4、含2mm的顆粒)。含砂量對(duì)花崗巖殘積土的工程性質(zhì)有較大的影響，據(jù)試驗(yàn)，殘積砂質(zhì)粘性土較殘積粘性土較容易壓實(shí)?；◢弾r在風(fēng)化作用下，硅酸鹽礦物已基本全部分解，可以遷移的元素已析出，形成三價(jià)鐵、硅、鋁的氧化物，殘積土因富含鐵質(zhì)而呈紅色，這一點(diǎn)在野外比較容易識(shí)別。由于風(fēng)化及地下水作用，花崗巖殘積土的孔隙比一般較大，一般為0.650.95，該類土隨著細(xì)顆粒含量的減少孔隙比增大，但由于其殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及膠結(jié)作用，其結(jié)構(gòu)性能較好，力學(xué)性質(zhì)并不差，但遇水濕陷、崩解，抗剪強(qiáng)度下降很快。3、 工程施工實(shí)例下面以國(guó)道105線改建工程廣州從化段為例進(jìn)行說(shuō)明，該段地處山嶺重丘區(qū)，邊坡以花崗巖殘積土和全風(fēng)化巖為主，工程特

5、性相對(duì)較好。3.1 花崗巖殘積土邊坡開挖與治理3.1.1穩(wěn)定邊坡的治理穩(wěn)定邊坡這里指邊坡坡率較大、施工中能自穩(wěn)。該線區(qū)一般坡高小于5m的邊坡，由于坡面匯水面積不大，降雨對(duì)坡面的沖刷不大，植草即可；但如果大于5m，則必須在考慮邊坡穩(wěn)定的同時(shí)，要考慮坡面的雨水沖刷，對(duì)于坡率大于1：0.5的邊坡，采用人字骨架和骨架內(nèi)植草的防護(hù)形式，見圖1，則很好的解決了這一問(wèn)題。在施工坡面過(guò)程中，一般是挖出12級(jí)的邊坡就開始挖槽做骨架防護(hù)，骨架采用7.5#漿砌片石砌筑，每個(gè)骨架可以有效地阻止上面土體的崩塌，不會(huì)產(chǎn)生局部破壞，沒(méi)有種草之前，則會(huì)表層殘積土被雨水沖下到邊溝上，在坡面上種了草，則基本上沒(méi)有殘積土被雨水沖下

6、來(lái)的跡象，并且能美化公路。通過(guò)對(duì)已完工的坡面看，骨架和植草聯(lián)合防護(hù)對(duì)防止坡面局部坍塌和防止水土流失是很有成效的。要確保有成效關(guān)鍵是在施工過(guò)程中坡面開挖出來(lái)后要及時(shí)做防護(hù)，即使植草由于天氣等原因不能及時(shí)施工，但骨架還是要及時(shí)做，否則，坡面的損壞將會(huì)很嚴(yán)重。在國(guó)道105線，雨后很多沒(méi)有來(lái)得及防護(hù)的坡面坍塌是相當(dāng)嚴(yán)重的。 不穩(wěn)定邊坡的治理不穩(wěn)定邊坡這里指坡率過(guò)陡，即使邊坡治理完成后整體能穩(wěn)定，但當(dāng)暴雨、震動(dòng)等因素影響下就會(huì)出現(xiàn)坍塌、滑坡等現(xiàn)象，在施工過(guò)程中不能自穩(wěn)的邊坡。下面以k24+880k25+120段左側(cè)路塹邊坡為例進(jìn)行說(shuō)明：該段原設(shè)計(jì)坡率為1：0.5、1：0.75、1：0.75、1：1四級(jí)邊

7、坡，坡高接近40m，在2003年8月份開挖第三級(jí)邊坡時(shí)的一場(chǎng)暴雨中（當(dāng)日降雨量為76mm）坍塌，造成已開挖的第三級(jí)、頂級(jí)坡面及坡面以上山體嚴(yán)重毀壞。原因分析為：由于花崗巖殘積土、坡積土力學(xué)強(qiáng)度較好，路基邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，往往在坡率的選擇時(shí)考慮得比較陡（僅從建成后的穩(wěn)定角度考慮），但對(duì)施工過(guò)程中的工程性質(zhì)考慮得比較少，如邊坡開挖過(guò)程中，坡面受到雨水的沖刷、浸泡等因素的影響，花崗巖殘積土吸水能力很強(qiáng)，強(qiáng)度下降大，土體下滑力增大，從而產(chǎn)生了坍塌、滑坡。經(jīng)重新勘察，取得如下數(shù)據(jù)：殘積土厚度最大達(dá)25m，殘積土的抗剪強(qiáng)度平均值為C=28.3Kpa、=26.8，孔隙比在0.61.35之間，飽和度在40%90%之

8、間，表明含水量較高，并且邊坡后方匯水面積大，邊坡巖土體濕潤(rùn)；線路區(qū)年降雨量大，多年平均達(dá)2047mm，歷時(shí)長(zhǎng)，雨量集中在49月份。這樣看，排水在邊坡的施工中顯得特別重要。經(jīng)坡面穩(wěn)定性分析，該層在原設(shè)計(jì)坡率下不具自穩(wěn)能力，不得不重新放緩坡率，且殘積層具有濕陷性并易被沖刷塌落，加強(qiáng)排水，其綜合治理措施如下：（1）放坡：1：0.5、1：1三級(jí)、1：1.25三級(jí)、1：1.5一級(jí)共八級(jí)，坡高約81.5m。（2）排水：設(shè)截水溝、平臺(tái)排水溝和坡面排水槽以快速排出地表水，以防沖刷坡面；擋墻泄水孔，在全風(fēng)化巖體重增設(shè)一排泄水孔，孔徑60mm，孔深10m，使用軟式透水管進(jìn)行坡體排水。（3）坡面防護(hù)：格子梁內(nèi)噴播植

9、草，其余坡面采用人字骨架植草防護(hù)。（4）支擋措施：采用錨桿、錨索、鋼筋混凝土格子梁和坡腳擋墻聯(lián)合支擋。經(jīng)分層按土方開挖、錨索（桿）干鉆施工、做格子梁、張拉錨索、坡面防護(hù)的順序規(guī)范施工，該處邊坡治理效果明顯，半年多沒(méi)有出現(xiàn)不穩(wěn)定的跡象、坡面美觀。棄土的處理 開挖出的殘積土變得更加松散，則更容易造成水土流失和河道淤積，廢棄的土方要及時(shí)做好固腳和坡面植樹種草。從多處棄方現(xiàn)場(chǎng)看，只要保證坡腳沒(méi)有河水直接沖刷、坡面沒(méi)有溝槽水直接沖刷，種草和種植一些根系發(fā)達(dá)的灌喬木就可以很好的解決水土流失的問(wèn)題。 3.2 花崗巖殘積土的路基填筑3.2.1一般路段的填筑該地區(qū)花崗巖殘積土土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：液限38.142，塑

10、限26.028.2，塑性指數(shù)12.113.7，最大干密度為1.851.98 g/cm3之間，最佳含水量816%，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，該種土作為路基填料是很好的，比較容易壓實(shí)，彎沉檢測(cè)（在路基頂面，95區(qū)）：黃河牌汽車，后軸重10噸，氣壓0.75MPa，彎沉值（1/100mm）一般為60400之間的大范圍，據(jù)觀測(cè)，如果含水量過(guò)大，則路基容易軟彈，彎沉值大。例如，如果彎沉達(dá)到300以上，即使再用18噸振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振3遍，靜壓3遍，彎沉仍然沒(méi)有太大的變化。在這種情況下，必須對(duì)不合格路段進(jìn)行處理，處理的方法很多，可根據(jù)實(shí)際情況選擇，如時(shí)間緊的，則可以換填片石、砂礫和10%石灰土等80cm120cm；如果天

11、氣好、且工期不緊，則可以挖松、翻曬幾天，這方法較省錢。 特殊路段的填筑k27200k27300段，原來(lái)在開挖出邊坡后，發(fā)現(xiàn)該段山腳下有地下水出露，坡面滲水嚴(yán)重，路基原地面含水量過(guò)大，采用輕型動(dòng)力觸探，1.2m范圍內(nèi)每層錘擊數(shù)小于20，地基承載力過(guò)小，經(jīng)過(guò)召開現(xiàn)場(chǎng)辦公會(huì)議，決定在邊溝下設(shè)11m的碎石盲溝（58cm碎石，外包一層土工布），詳見圖2，路基軟土部分換填1.2m。但在施工路基時(shí)，采用了花崗巖殘積土做填料，發(fā)現(xiàn)碾壓完成后，邊溝旁1.52m路基范圍的土很潮濕，與中間的比較則很明顯。該范圍的彎沉值達(dá)500，根本不能滿足路基質(zhì)量要求。究其原因是花崗巖殘積土的親水性好，吸水能力強(qiáng)，通過(guò)盲溝、邊溝底

12、滲入路基土體，從而導(dǎo)致含水量偏高。為了保證路基不受地下水的浸泡而軟化，須對(duì)含水量過(guò)大的殘積土換掉，換為邊溝標(biāo)高以下的換填片石和砂礫，邊溝溝底標(biāo)高以上的50cm仍采用花崗巖殘積土作填料，已完成的盲溝不變，經(jīng)10多天的觀察，原來(lái)路基面潮濕的現(xiàn)象消失。 地下水豐富路段不宜采用花崗巖殘積土作填料，宜采用土石混填或填石處理。4、 結(jié)語(yǔ)花崗巖殘積土最大特點(diǎn)整體工程性能較好，一般也較穩(wěn)定，與其他土層相比，在強(qiáng)度及變形方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但隨著含水量的增大土體抗剪強(qiáng)度下降很大，引起殘坡積土和全風(fēng)化花崗巖濕陷、崩解，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)；吸水能力很強(qiáng)，固在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)采取相應(yīng)的排水措施；該土用作路基填料則容易因地下水和雨水的影響而路基一些基本參數(shù)不達(dá)標(biāo)。對(duì)花崗巖殘積土地區(qū)的邊坡防護(hù)，需根據(jù)公路等級(jí)、降雨強(qiáng)度、地下水、地形、土質(zhì)、材料來(lái)源等情況綜合考慮，合理布局，因地制宜地選擇實(shí)用、合理、經(jīng)濟(jì)、美