高速公路紅砂巖路基的施工工藝淺析

紅砂巖是指泥質或砂質頁巖等沉積類巖石，其中多數因富含鐵的氧化物而呈紅色、深紅色或褐色，開挖后，隨著時間的推移，在大氣、陽光、特別是雨水的作用下易崩解。該類巖石稱紅砂巖。

一、紅砂巖路基穩定性原理分析

眾所周知，合格路基的內在質量應具備三個要求:具有足夠的整體穩定性;具有足夠的強度。具有足夠的水穩性，簡而言之，就是路基要達到“密實”、“均勻”和“穩定”的使用要求。

路基密實的過程，實際上是一個顆粒重組的過程，而對填石路基來說，則是巖石位移重組的過程。路基的穩定是相對的，也就是說，當路基在外界應力作用下，巖石間無位移或位移量能控制在某一個標準內時，我們就可認為路基最初是穩定的。而在設計年限內，在設計荷載的作用下，位移能控制在某一標準內，則我們可認為路基在使用過程中一直臺格。

路基的穩定是由路基的整體決定的，對石方路基的穩定性，取決于兩個方面;一是巖石填筑形成巖體后的孔隙比(e1)，而非巖石本身的孔隙比(e2);二是巖石的強度。e2是不可改變的，所以要提高石方路基的穩定性，最理想的狀態當然是el盡可能小，而要達到這一目的，就是希望填料具有良好的級配，并容易碾壓密實，而盡可能使巖石破碎是最直接的途徑，而破碎程度的大小取決干巖石的強度和壓實設備類型，路基的密實過程實際上也是填料棱角破碎，填料擠密的過程，所以路基成型后，路基能否保持穩定，與巖石的強度密切相關，此時巖石的強度越高，路基反而越穩定，而巖石的最大強度是有限的，且強度受自然因素的影響大，主要受大氣、水的影響大，所以防護、排水工作對路基強度偏低的紅砂巖至關重要。

二、紅砂巖分類

紅砂巖按強度和崩解特性劃分為如下三種類型:

(1)一類紅砂巖，巖塊天然單軸抗壓強度小于15Mpa，在105℃溫度下烘干后浸水24小時內，呈現渣狀、泥狀或粒狀崩解，

(2)二類紅砂巖，巖塊天然單軸抗壓強度小于15Mpa或稍大于15Mpa，在105℃溫度下烘干后浸水24小時內，呈塊狀崩解t

(3)三類紅砂巖，巖塊天然單軸抗壓強度大于15Mpa，不崩解，特性與普通砂巖無區別。

三、處理紅砂巖的兩個基本原則

1、消除紅砂巖的活性

紅砂巖在爆破開挖出來后，受陽光，大氣特別是士雨水的作用而迅速風化崩解，由大塊狀風化崩解成碎塊關，當有雨水或浸水時，在機械作用(汽車、挖掘機)和人力作用下而成為渣泥狀，但破碎后重新組合的紅砂巖，粘結性能小，不能由渣泥狀逆轉成碎塊狀和大塊狀。這種性質稱為紅砂巖的不可逆轉性。

紅砂巖浸水崩解性的強弱和紅砂巖膨脹勢的大小，稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強膨脹勢的大小，稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強膨脹勢愈大的紅砂巖，其活性愈大。用來修筑路堤時，活性愈大的紅砂巖形成路基病害的可能性愈大。

四、施工工藝

路基施工方案的關鍵要確定三項指標:一是壓實設備類型;二是松鋪層厚。三是檢測辦法。根據石方路基穩定原理的定性分析、紅砂巖的物理、力學性能及已往紅砂巖路基的施工經驗確定具體的施工方案。

①壓實設備選擇激振力35噸以上的壓路機，也即YZ20以上壓路機。之所以選擇YZ20以上壓路機，主要是Y Z20以上壓路機激振力大，各類型號的Yz20壓路機激振力均在350K N以上，最大靜線壓力也在580N/cm以上，激振力大，有利于在碾壓過程中對巖石進行二次解小一其次采用壓路機施工進度有保證，且壓路機操作簡單，施工成本低。

②松鋪層厚最初根據《公路工程路基施工規范》(JTJ033-95)，確定為50cm，石料最大粒徑不大干30cm。在試驗路段的鋪設中，發現有部分強度低的紅砂巖極易破碎，且紅砂巖通過爆破解小后細料占有相當部分的比重，與別的石質有明顯區別，所以最初把紅砂巖完全當作填石路堤的構想不完全正確。實際上紅砂巖在大噸位壓路機的激振作用下，最初的填石結構的特性，發生了變化，它變為了土石混填結構。但同時由干分層厚度過大，通過挖驗發現，石料架空現象較多，也即單點合格率低，為進一步克服這一點，后將松鋪層厚由50cm改為35cm，最大粒徑由35cm改為23cm。

眾所周知路基填土是典型的擾動的顆粒，水和空氣組成的三相體材料，不同種類的填土，壓實特性也不相同。而土石混合料的壓實特性是大小顆粒在力的作用下克服顆粒間阻力產生位移的過程，即大小顆粒全新排列，相互靠近，使孔隙體積減少，單位體積內固體顆粒數量增加的過程。土石混合料的壓實不僅與粗粒的風化程度有關，而且與其含量有關，當粗粒含量低于40%時，粗粒料在壓實土體中僅作為不可壓縮的骨料。混合料的壓實細料起決定性作用。紅砂巖本身的特點，使其在大噸位壓路機作用下大顆粒的材料減少，不能起到骨架作用，只能作為不可壓縮的包裹體，壓實特性介于純土和純石之間，但其密度則因粗粒的存在而有不同程度的改變。

紅砂巖填筑路基并不是純粹意義上的石方填筑，而實際上是土石混填，因此在實際施工中我們采用土石混填的施工規范來進行施工。所以在后續的試驗路段鋪設時就規定松鋪厚度為35cm，石料最大粒徑不超過最大松鋪厚度的2/3即(23cm)。通過在以后進行的挖驗以及沖壓補強的沉降觀測證明這是成功的。

五、施工中的建議

(1)紅砂巖干燥狀態下單軸抗壓強度為30-60MPa，自然狀態下單軸抗壓強度為15'30MPa，飽水強度為0-20 MPa;其礦物成分主要以石英、長石、巖屑、泥質為主;

(2)對紅砂巖填筑路基，應采用YZ20型以上(即最大激振力為350KN以上)的壓路機，松鋪層厚控制在35cm，攤鋪前最大粒徑控制在23cm以內的施工方案;

(3)在施工中，應嚴格監控，特別是應嚴格對松鋪層厚和最大粒徑的控制，由于紅砂巖的壓實度檢測精度受試坑的大小影響較純土方大，施工中重在以壓實遍數控制工程質量。

(4)為提高紅砂巖路基的單點合格率，建議對成型后的紅砂巖路基采用大噸位壓實機具進行一定范圍的沖壓補強;如果采用CYZ25沖擊壓路機進行沖壓補強，則平均沉降在7CM以內，單點合格率達90%以上可認為路基質量合格，等等。