1、紅砂巖路基施工技術紅砂巖廣泛分布在我國西南、中南等省區(qū)，這些巖石具有較強的水軟化性， 干濕循環(huán)作用下崩解強烈等不良特性。我部正在施工的衡棗高速公路位于湖南永 州境內，長4km，均處于紅砂巖地區(qū)，因此掌握紅砂巖的施工特性，采取相應的 技術措施組織施工是擺在我們面前的一項重 要課題。下面就紅砂巖的施工特性， 對我部施工的紅砂巖路基的施工作一簡述。1、紅砂巖的主要施工特性1.1遇水崩解和膨脹紅砂巖在干濕循環(huán)作用下，經(jīng)過陽光、大氣，特別是雨水重復作用，易崩 解成小碎塊，體積略有增加，膨脹率約為1%4%。崩解后的紅砂巖，遇水軟化， 強度下降較快（有的達40%左右），此時，在機械和人力作用下易成為渣泥狀，

2、 滿載的東風車在壓實好的試驗路段行走時最大可見20cm深的車轍。并且上述性 質不可逆轉。1.2高吸水性、透水性與難蒸發(fā)性一旦紅砂巖崩解或碾壓成細粒狀，吸水性 非常強，很快達至譬和狀態(tài)；紅砂巖壓實度雖能達到要求，但仍具有較大的空隙 率，實測達0.10.3左右，因此其透水性相對較強，對90區(qū)的檢測表明：最 大透水深度可達2030c m吸水飽和后的紅砂巖，在強光、風、作用下水分蒸發(fā) 慢，表層10cm 一般要一天左右才蒸發(fā)完，但蒸發(fā)卻較為徹底，且在行車作用下 易揚塵。1.3低粘結性破碎后重新組合的紅砂巖，粘結性能小，易松散，作壓實度檢測時，很難 取到塊狀樣品，這說明：紅砂巖路基的整體性或板塊性較差，強

3、度具有不可逆轉 性。1.4易風化性一旦在外力作用下破壞，由于大氣、陽光、雨水影響，紅砂巖極易風化，若遇水，不光軟化，更加速了這種風化進程，倘經(jīng)過風、水、光等幾次循環(huán) 作用，紅砂巖易破碎，利于壓實。1.5不均勻沉降 由于粒徑難以百分之百地控制且不均勻，加上紅砂巖極易風 化及遇水軟化，紅砂巖路基易出現(xiàn)較大的不均勻沉降。根據(jù)紅砂巖的上述施工特性，采取有效措施，進一步優(yōu)化路基填筑施工工藝， 以便控制路堤施工質量。2、 路塹施工控制 紅砂巖地帶路塹施工，主要是控制路基紅砂巖的爆 破，有效控制移挖作填材料-紅砂巖的粒徑的大小，控制好路塹邊坡的穩(wěn)定 性，盡量減 少或避免邊坡超挖現(xiàn)象；同時根據(jù)紅砂巖自身在遇水

4、、光照及大氣作 用下易風化崩解的施工特性，為填方段作好充分的材料準備工作。2.1表上處理 料場清除雜物爆破前，需清除表面的草木、雜物、淤泥、耕植 上。挖除不含樹根、石塊和垃圾的表土，并堆放在指定地點，以備綠化使用。 紅砂巖料場上部如有殘積土、坡積土，甚至洪積層和沖積層時（以上俗 稱“蓋山 上”），經(jīng)過試驗合格后，可以使用。但不宜將這些蓋山上與紅 砂巖混在一起使 用，否則將因兩者的最大干密度不同而無法判定紅砂巖層的密實度。紅砂巖料場 中的紅砂巖風化層不必推除，可以使用。2.2紅砂巖地區(qū)的土石界定湖南省衡棗高速公路的施工對于紅砂巖的土石作 出如下界定：在公路挖方中用不小于320馬力推土機單齒松動器

5、無法松動，須用 爆破或用鋼楔大錘或用氣鉆方法開挖的，以及大于或等于1m3孤石為石方，余為 上方。2.3紅砂巖石方爆破2.3.1地質地形情況：我部施工的紅砂巖路基工程節(jié)理發(fā)育且程度不一，地 形起伏較大屬于丘陵地貌，覆蓋層厚度薄，砂巖大面積出露。2.3.2爆破工作面的選取：針對地形起伏較大的特點，需有效組織好爆破 作業(yè)面，一般選取高差較大的部位進行突擊施工，配備較為精干的人員及性能良 好的機械設備，打通縱向施工便道，以增加整個線路作業(yè)面，同時減少橫向便道 等臨時設施費用。2.3.3爆破選取鉆孔設備：根據(jù)地形及地質情況，對節(jié)理不很發(fā)育及 地理 位置較為復雜的地段采用潛孔鉆，并將其安裝在全液壓自動履帶

6、臺車上；采用外 徑80120mm鉆桿，鉆孔深度812米。地形較為平坦，節(jié)理發(fā)育地段，采用 螺旋鉆或風槍打眼，控制深度在3.05.0米。2.3.4爆破方式：根據(jù)紅砂巖的地質特性及沿線居民較多的現(xiàn)場實際情況， 不易進行大型爆破，目的是保證路塹邊坡穩(wěn)定，同時確保周邊地區(qū)居民的安全。 鑒于此，采用藥壺爆破和微差爆破相結合的爆破方式，并參照經(jīng)驗統(tǒng)計的經(jīng)濟技 術指標實施爆破。具體經(jīng)濟技術指標見下表。紅砂巖經(jīng)濟技術指標參考表序號工作項目經(jīng)濟技術指標1炸藥類型硝銨2號炸藥2爆破方式電氣爆、小型松動起爆3每立方紅砂巖炸藥量0.40.5kg，雷管 1.06 節(jié)4每立方紅砂巖潛孔鉆臺 班0.12臺班5每立方紅砂巖人

7、工工日0.24 工 日6二次爆破紅砂巖比例10%30%否則需調整爆破方案7每次爆破宜爆深度812米，即每節(jié)臺階高度8爆破孔眼間距縱、橫向均為2.530米，梅花型布置9爆破孔眼直徑812cm10每次爆破宜爆炸藥總量1000kg,若為非公路項目可酌增減11爆破安全距離離爆破源200m12爆破松動距離裂隙發(fā)育時0.51.0m,相反，0.30.5m13邊坡面的開爆方式P酌情密距淺孔小藥量且預留一個松動距離14每立方紅砂巖建安成本含炸、裝卸、碾壓等工序的工、料、機費用為1620 元/m3備注：上述數(shù)字均按85%保證率從現(xiàn)場統(tǒng)計而得，統(tǒng)計年限為1999年2.4爆破后的后序工作2.4.1采用小型爆破等手段對

8、局部欠挖部位進行清理，同時總結爆破經(jīng) 驗，減少或避免超爆現(xiàn)象，保證路塹邊坡穩(wěn)定及后續(xù)防護工作的順利施工。2.4.2線路高切方部位一般在設計上采取二級防護形式，因此在條件允許 的情況下，將二級防護材料備好（主要指片石），甚至將防護做好，以減少后期防護施工的倒料困難和費用。243紅砂巖填料的崩解處理：紅砂巖爆破時粒徑宜小，對爆破后粒徑較大 的紅砂巖實施解炮，這樣可以增加紅砂巖與空氣和水的接觸面積加速紅砂巖的風 化崩解過程，減少紅砂巖在料場的崩解處理時間，減少壓 實功。合理利用季節(jié)性 天氣的變化，在冬春季節(jié)進行大面積的二級紅砂巖爆破作業(yè)，干旱季節(jié)采用人工 灑水，對爆破后的紅砂巖進行崩解處理，為填方段

9、準備好充足的料源。3紅砂巖路堤填筑紅砂巖路堤施工主要控制好松鋪厚度及紅砂巖粒徑，通過振動碾壓使路基密 實，從而提高路基的強度和水穩(wěn)性。3.1紅砂巖路堤施工工序3.1.1紅砂巖填料碾壓松鋪層填方作業(yè)要求分層進行攤鋪，每層松鋪厚度根 據(jù)壓實設備、壓實方 法及現(xiàn)場壓實試驗確定。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，業(yè)主對紅砂 巖填料輾壓層松鋪厚度作出如下要求：90區(qū)-h 40cm； 93區(qū)及95區(qū)一h 30cm兩種。要求使用320馬力推土機、18T羊足碾、以及40T振動壓路機并配 備60T拖式振動碾碾壓。另外，每層填料鋪設的寬度，每側應超出路堤的設計寬 度0.51.0m,以保證修整路基邊坡后的路堤邊緣有足夠的壓實度。

10、從料場運往工 地的紅砂巖填料，不論是一類巖還是二類巖，都含有許多大巖塊，在現(xiàn)場直接用直 尺來量松鋪厚很不準確。因此，可以在現(xiàn)場通過下列計算方法預先確定紅砂巖的松 鋪碾壓層厚。按兩車傾倒間距L來確定。施工時，運上汽車按正六邊形在現(xiàn)場等距離傾倒 填料。L=1.0746(Q/h) 1/2式中：L兩車紅砂巖的傾倒間距，mQ 每輛車所運紅砂巖松方數(shù)，m3h松鋪厚度，m3.1.2紅砂巖填料的“耙壓”紅砂巖填料的最大顆料直徑d不得大于2/3h,即用于90區(qū)填筑的紅砂 巖最大粒徑不得大于25cm,用于93區(qū)和95區(qū)的紅砂巖最大粒徑不得大于 20cm。對于一類巖，一般可在現(xiàn)場的“耙壓”和以振動壓 路機的振動輾壓

11、中得以 滿足。用推土機將紅砂巖填料推平，經(jīng)履帶輾壓之，再以松土齒耙松，稱為“耙 壓”。一般耙壓遍數(shù)不得少于三遍，目的在于輾碎紅砂巖大顆粒，經(jīng)耙壓后，檢 查紅砂巖最大料徑是否滿足要求。若不滿足，應繼續(xù)耙壓。在我施工現(xiàn)場，對 于單軸極限抗壓強度Ra為57Mpa的二類巖，即使直徑稍大，也能根據(jù)此方法 用320馬力的推土機壓碎，對其中個別不崩解的堅硬顆料或靠壓實設備無法壓碎 的硬質材料，應予以剔除或人工擊碎，使其最大尺寸不超過壓實層厚的1/4,并 應使料徑分布均勻，達到要求的壓實度。3.1.3路拱橫坡為了迅速排除降落在路面上的水，以減少降水對路面的浸濕和沿裂縫或接縫 滲漏入路基，通常在路表面和路基上修

12、筑成直線型或拋物線型路拱。在分層碾壓 紅砂巖路基的施工中，耙壓后并經(jīng)檢查合格的填料，在自動平地機整平后，應逐 層將路拱橫坡增大到4%，以利路基橫向排水。3.1.4壓實度含水量控制紅砂巖填料碾壓時的含水量須控制在合適范圍之內，按最佳含水量甲枝控 制，在我施工現(xiàn)場多次測得甲。 一般為8%125%。3.1.5輾壓確定壓實經(jīng)濟技術參數(shù)壓實施工中正確選擇壓實機具并組織合理的操作，通過實驗段的施工確定出 經(jīng)濟技術參數(shù)以用于大面積的施工。我公司承建的紅砂巖路堤 施工對不同地段的 紅砂巖在90區(qū)、93區(qū)及95區(qū)均作了相應的實驗段，最后確定了如下經(jīng)濟技術指 標：見下表機械遍數(shù)區(qū)位320推土機耙壓18噸羊角碾振

13、動碾壓40噸光輪壓路 機碾壓90區(qū)35293區(qū)37395區(qū)385紅砂巖路堤填筑碾壓要求一覽表：（2）工作中需要注意的幾個問題a路基壓實的一般原則是：先輕后重，先慢后快，先兩側后中間（也可從中心 向兩側順次行駛輾壓）。但在紅砂巖路堤施工中，可以采用先 重后輕的施工順序， 有條件的管區(qū)可以使用60噸拖式振動壓路機碾壓數(shù)遍后，再以40噸輪式振動壓路機碾壓，以便將推土機在耙壓過程中未粉碎的紅 砂巖大顆粒繼續(xù)粉碎。b應經(jīng)常注意檢查上的含水量和密實度，并視需要采取相應調整措施，以達到 符合規(guī)定壓實度的要求。c壓路機在輾壓過程中應順行車方向輾壓，不得橫壓。d壓路機行駛速度控制：壓路機行駛速度過慢，則影響生產

14、率，行駛過快則對 上的接觸時間過短，壓實效果較差，振動壓路機的最佳速度為36km/h。對壓實度 要求高，以及鋪上層較厚時，行駛速度要慢些。碾壓開始宜用慢速，隨著土層的逐 步密實，速度應逐步提高。3.1.6壓實工作的控制與檢查為保證達到規(guī)定的壓實度，在壓實施工過程中應經(jīng)常進行壓實的工 作的控制 與檢查，以便適時調整壓實工作。經(jīng)過對我施工段不同紅砂巖 料場取樣，確定一、 二類紅砂巖干密度為2.052.18t/mj，通過對以經(jīng)濟技術參數(shù)作控制的壓實路堤 的檢測，相應干密度紅砂巖填筑的路堤壓實度均滿足設計要求。4路堤填筑的注意問題針對紅砂巖的施工特性，合理采取有效措施， 保證紅砂巖路堤的穩(wěn)定性及密水性

15、。4.1包邊土及封層處理：對有條件的地段，盡量在附近征用低液限粘土作包 邊上和封層。在紅砂巖路堤填筑過程中，同時進行包邊上施工，并按“犬牙交 錯”的形式排布，路基兩側各超填0.5米。紅砂巖路堤在冬春兩季長期停工時， 路堤表面及邊坡應加以休整和密實，路堤表面加鋪厚度30cm的低液限粘土封層，并壓實至要求的密實度。使得路堤與外界雨水隔離，防止雨水浸泡。4.2保證排水通暢，做好雨后處理：施工過程中做出不小于4%坡度 的路 拱，路堤表面不允許積水，挖掘并修筑邊溝，路堤邊腳不得滯水。雨后紅砂巖路 堤用推土機松土器耙松、翻曬，待填料合格后按碾壓型路 堤方法碾壓，直至質量 和壓實度合格為止。4.3填筑路堤材

16、料的級配控制：為了提高路基的強度和減少空隙率，增加其 在使用過程中的穩(wěn)定性，用做路堤填料的紅砂巖，一般要求其具有良好的級配， 以便有效控制紅砂巖路堤的壓實度，但是紅砂巖填料粒徑不得超過規(guī)定尺寸，原 因是粒徑過大路堤內部的密實程度不一定符合 路堤壓實度的要求，同時不利于路 堤的水穩(wěn)定性。同時每層紅砂巖路堤填料要求相對穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)本層各區(qū)域填 料粒徑差別過大的現(xiàn)象，原因是不同粒徑填料具有相對不同的壓實度，工后沉降 有所區(qū)別。上述問題如果不在施工中加以控制，道路在投入使用后，在自重和車 輛荷載的長期作用下，路堤空隙率發(fā)生變化，從而在路面上發(fā)生裂縫、轍槽、沉 陷等變形現(xiàn)象。4.4填切交界處的處理 填

17、切交界處容易產生應力集中而引起破壞，具體處理 方法主要有兩種：441挖臺階：臺階寬40100cm，高不大于本填方區(qū)填上高度，長度則隨相應 地形而定，坡度內側傾斜24%。4.4.2設置土工格柵：填切交界處的路基-80cm及-30cm處，為防止不均勻 沉降宜加鋪兩層上工格柵，從而確保整體受力均勻，減少橫向和縱向變形。4.5高路堤填筑：除按設計加設平臺或邊坡放緩施工外，應預留工后沉降 量，按1%估計預留沉降高度，同時按填切交界處一樣，在高路堤的路基-80cm及 -30cm處，為防止不均勻沉降宜加鋪兩層上工格柵，確保整體受力均勻。在路堤 填筑過程中，填料性質差別較大時，不宜分段或分幅填筑，以免不同填料

18、的界面 上形成滑動面。4.6切方段的盲溝設置紅砂巖透水性強，為了降低水位或攔截地下水，可在排水溝以下設置盲溝。使 富水地段的水位降低，防止切方路段在干濕循環(huán)作用下，造成紅砂巖崩解，對路基 造成病害，影響路基使用壽命。4.7 95區(qū)精加工由于紅砂巖的高吸水性及透水性，95區(qū)部分，尤其是最上面的30cm ,宜 用CBR值大于8的好土、最好是摻入水泥或石灰的改良上進行填筑。施工時認真 做好壓實厚度與松鋪系數(shù)關系的試驗，確保精加工標高等符合規(guī)范要求。4.8藍派補壓路堤因紅砂巖路基工后沉降量大，施工中采取一定的措施是非常有必要的，衡陽至 棗木鋪高速公路選用南非產250T凸三輪壓路機進行補壓是一種較好的解決辦法。 藍派重型壓路機對紅砂巖路堤進行補壓，并根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定作如下施工要求：（1）碾壓遍數(shù)在20遍以上；碾壓速度不得小于12km/h，速度越大，激振效果越好；每碾壓5遍時應用平地機平整，然后繼續(xù)碾壓；靠近結構物臺背處2m,及填上高度不大于2m的結構物頂部 處禁止碾壓。按上述要求對我 施工段進行 補壓，取 得了良好的 效果，經(jīng)過對 k110+900k114+750各填筑區(qū)間補壓后沉降結果的統(tǒng)計：持力層為軟基的路堤沉 降量為812cm,約為填高的1/1001/150;持力