花岗岩残积土路基的施工实践

1、花岗岩残积土路基的施工实践郭军强 广东省基础工程公司 广州（510620）【摘要】本文着重分析了花岗岩残积土路基施工中出现的边坡坍塌、滑坡及水土流失现象和路基填筑时出现的软弹现象，并列举了一些花岗岩残积土路基施工成功的实例。【关键词】 花岗岩残积土 路基施工 含水量 崩塌 软弹 排水1、 概述公路建设难免会遇到各种各样的不良地质，花岗岩地区的风化残积土属特殊性岩土，主要表现为吸水能力强，有湿陷性、随着含水量增大其抗剪强度下降很大，在地震和重力等因素影响下，发生强烈的崩塌、滑坡等。由于组成物质松散，易受水流冲刷造成水土流失，促使耕地破坏和水库淤塞。在此地区特别是山区进行公路施工，要注意这些特点。

2、由于花岗岩残积土山坡在没有开挖之前，工程力学性质较好，在设计时往往较少考虑施工过程中施工条件变化，从而在施工中容易出现不良后果。2、 花岗岩残积土的工程特性广州地区的花岗岩残积土主要为燕山三期花岗岩类岩石在湿热条件下经长期物理、化学作用形成并残留于原地, 主要由石英、长石等粗颗粒矿物和高岭石为主的粘土矿物组成。其成因(未经搬运和分选)决定了它具有有别于其他土层的特性，该类土强度较高，压缩性中等偏低，具亲水性，呈弱透水性或微透水性，其粒度组成及状态的变化差异，使得反映该类土力学性能的指标变化较大，见表1。对于路基的设计与施工，重要利用的参数是天然重度、孔隙比、含水量和抗剪强度。表1一般花岗岩残积

3、土某些试验及测试数据项 目天然 容重kn/m3天然孔隙比e天然含水量w(%)压缩系数a(MPa-1)压缩模量Es(MPa)压缩指数Cc回弹指数Cc渗透系数K(cm/s)标贯击数N(击)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根据其颗粒成份中2mm颗粒含量多少可分为残积砾质粘性土(含量20%)，残积砂质粘性土(含量020%)及残积粘性土(不

4、含2mm的颗粒)。含砂量对花岗岩残积土的工程性质有较大的影响，据试验，残积砂质粘性土较残积粘性土较容易压实。花岗岩在风化作用下，硅酸盐矿物已基本全部分解，可以迁移的元素已析出，形成三价铁、硅、铝的氧化物，残积土因富含铁质而呈红色，这一点在野外比较容易识别。由于风化及地下水作用，花岗岩残积土的孔隙比一般较大，一般为0.650.95，该类土随着细颗粒含量的减少孔隙比增大，但由于其残余结构强度以及胶结作用，其结构性能较好，力学性质并不差，但遇水湿陷、崩解，抗剪强度下降很快。3、 工程施工实例下面以国道105线改建工程广州从化段为例进行说明，该段地处山岭重丘区，边坡以花岗岩残积土和全风化岩为主，工程特

5、性相对较好。3.1 花岗岩残积土边坡开挖与治理3.1.1稳定边坡的治理稳定边坡这里指边坡坡率较大、施工中能自稳。该线区一般坡高小于5m的边坡，由于坡面汇水面积不大，降雨对坡面的冲刷不大，植草即可；但如果大于5m，则必须在考虑边坡稳定的同时，要考虑坡面的雨水冲刷，对于坡率大于1：0.5的边坡，采用人字骨架和骨架内植草的防护形式，见图1，则很好的解决了这一问题。在施工坡面过程中，一般是挖出12级的边坡就开始挖槽做骨架防护，骨架采用7.5#浆砌片石砌筑，每个骨架可以有效地阻止上面土体的崩塌，不会产生局部破坏，没有种草之前，则会表层残积土被雨水冲下到边沟上，在坡面上种了草，则基本上没有残积土被雨水冲下

6、来的迹象，并且能美化公路。通过对已完工的坡面看，骨架和植草联合防护对防止坡面局部坍塌和防止水土流失是很有成效的。要确保有成效关键是在施工过程中坡面开挖出来后要及时做防护，即使植草由于天气等原因不能及时施工，但骨架还是要及时做，否则，坡面的损坏将会很严重。在国道105线，雨后很多没有来得及防护的坡面坍塌是相当严重的。 不稳定边坡的治理不稳定边坡这里指坡率过陡，即使边坡治理完成后整体能稳定，但当暴雨、震动等因素影响下就会出现坍塌、滑坡等现象，在施工过程中不能自稳的边坡。下面以k24+880k25+120段左侧路堑边坡为例进行说明：该段原设计坡率为1：0.5、1：0.75、1：0.75、1：1四级边

7、坡，坡高接近40m，在2003年8月份开挖第三级边坡时的一场暴雨中（当日降雨量为76mm）坍塌，造成已开挖的第三级、顶级坡面及坡面以上山体严重毁坏。原因分析为：由于花岗岩残积土、坡积土力学强度较好，路基边坡设计时，往往在坡率的选择时考虑得比较陡（仅从建成后的稳定角度考虑），但对施工过程中的工程性质考虑得比较少，如边坡开挖过程中，坡面受到雨水的冲刷、浸泡等因素的影响，花岗岩残积土吸水能力很强，强度下降大，土体下滑力增大，从而产生了坍塌、滑坡。经重新勘察，取得如下数据：残积土厚度最大达25m，残积土的抗剪强度平均值为C=28.3Kpa、=26.8，孔隙比在0.61.35之间，饱和度在40%90%之

8、间，表明含水量较高，并且边坡后方汇水面积大，边坡岩土体湿润；线路区年降雨量大，多年平均达2047mm，历时长，雨量集中在49月份。这样看，排水在边坡的施工中显得特别重要。经坡面稳定性分析，该层在原设计坡率下不具自稳能力，不得不重新放缓坡率，且残积层具有湿陷性并易被冲刷塌落，加强排水，其综合治理措施如下：（1）放坡：1：0.5、1：1三级、1：1.25三级、1：1.5一级共八级，坡高约81.5m。（2）排水：设截水沟、平台排水沟和坡面排水槽以快速排出地表水，以防冲刷坡面；挡墙泄水孔，在全风化岩体重增设一排泄水孔，孔径60mm，孔深10m，使用软式透水管进行坡体排水。（3）坡面防护：格子梁内喷播植

9、草，其余坡面采用人字骨架植草防护。（4）支挡措施：采用锚杆、锚索、钢筋混凝土格子梁和坡脚挡墙联合支挡。经分层按土方开挖、锚索（杆）干钻施工、做格子梁、张拉锚索、坡面防护的顺序规范施工，该处边坡治理效果明显，半年多没有出现不稳定的迹象、坡面美观。弃土的处理 开挖出的残积土变得更加松散，则更容易造成水土流失和河道淤积，废弃的土方要及时做好固脚和坡面植树种草。从多处弃方现场看，只要保证坡脚没有河水直接冲刷、坡面没有沟槽水直接冲刷，种草和种植一些根系发达的灌乔木就可以很好的解决水土流失的问题。 3.2 花岗岩残积土的路基填筑3.2.1一般路段的填筑该地区花岗岩残积土土工试验数据为：液限38.142，塑

10、限26.028.2，塑性指数12.113.7，最大干密度为1.851.98 g/cm3之间，最佳含水量816%，从试验数据来看，该种土作为路基填料是很好的，比较容易压实，弯沉检测（在路基顶面，95区）：黄河牌汽车，后轴重10吨，气压0.75MPa，弯沉值（1/100mm）一般为60400之间的大范围，据观测，如果含水量过大，则路基容易软弹，弯沉值大。例如，如果弯沉达到300以上，即使再用18吨振动压路机强振3遍，静压3遍，弯沉仍然没有太大的变化。在这种情况下，必须对不合格路段进行处理，处理的方法很多，可根据实际情况选择，如时间紧的，则可以换填片石、砂砾和10%石灰土等80cm120cm；如果天

11、气好、且工期不紧，则可以挖松、翻晒几天，这方法较省钱。 特殊路段的填筑k27200k27300段，原来在开挖出边坡后，发现该段山脚下有地下水出露，坡面渗水严重，路基原地面含水量过大，采用轻型动力触探，1.2m范围内每层锤击数小于20，地基承载力过小，经过召开现场办公会议，决定在边沟下设11m的碎石盲沟（58cm碎石，外包一层土工布），详见图2，路基软土部分换填1.2m。但在施工路基时，采用了花岗岩残积土做填料，发现碾压完成后，边沟旁1.52m路基范围的土很潮湿，与中间的比较则很明显。该范围的弯沉值达500，根本不能满足路基质量要求。究其原因是花岗岩残积土的亲水性好，吸水能力强，通过盲沟、边沟底

12、渗入路基土体，从而导致含水量偏高。为了保证路基不受地下水的浸泡而软化，须对含水量过大的残积土换掉，换为边沟标高以下的换填片石和砂砾，边沟沟底标高以上的50cm仍采用花岗岩残积土作填料，已完成的盲沟不变，经10多天的观察，原来路基面潮湿的现象消失。 地下水丰富路段不宜采用花岗岩残积土作填料，宜采用土石混填或填石处理。4、 结语花岗岩残积土最大特点整体工程性能较好，一般也较稳定，与其他土层相比，在强度及变形方面具有一定优势，但随着含水量的增大土体抗剪强度下降很大，引起残坡积土和全风化花岗岩湿陷、崩解，导致边坡失稳；吸水能力很强，固在设计与施工中应采取相应的排水措施；该土用作路基填料则容易因地下水和雨水的影响而路基一些基本参数不达标。对花岗岩残积土地区的边坡防护，需根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美