紅砂巖路基的施工技術(shù)探析

陳海英

（廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院廣西分院，廣西 南寧 530022）

紅砂巖廣泛分布在我國西南及中南等地，具有較強(qiáng)的水軟化性，在干濕循環(huán)作用下具有崩解強(qiáng)烈等不良特性。如果采用借方填筑，則會(huì)大大提高工程造價(jià)，嚴(yán)重破壞環(huán)境，因此，掌握紅砂巖的地層特性，充分利用紅砂巖修筑路基，采取相應(yīng)技術(shù)措施組織施工非常必要。紅砂巖路基填筑施工，不同于一般的石方，亦不同于土方，它是一種特殊的填料類型，經(jīng)過認(rèn)真的生產(chǎn)實(shí)踐，合理地安排壓實(shí)工藝，可修出高質(zhì)量的路基。本文主要對紅砂巖路基的基本特性及其施工方案做了簡要的論述。

1 紅砂巖路基概述

1.1 紅砂巖的定義

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

1.2 紅砂巖的特性

1.2.1 遇水崩解和膨脹

紅砂巖在自然干濕循環(huán)作用下，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(qiáng)度下降較快（有的達(dá)40%左右），此時(shí)，在機(jī)械和人力作用下易成為渣泥狀。

1.2.2 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(xì)粒狀，吸水性非常強(qiáng)，很快達(dá)到飽和狀態(tài)；紅砂巖壓實(shí)度雖能達(dá)到要求，但仍具有較大的空隙率，實(shí)測達(dá)10%～30%，因此其透水性相對較強(qiáng)。檢測表明：最大透水深度可達(dá)20～30 cm；吸水飽和后的紅砂巖，在強(qiáng)光、風(fēng)作用下水分蒸發(fā)慢，表層10 cm一天左右才蒸發(fā)完。

1.2.3 低黏結(jié)性

破碎后重新組合的紅砂巖，黏結(jié)性能差，易松散，壓實(shí)度檢測時(shí)，很難取到塊狀樣品。

1.2.4 不均勻沉降

由于填料粒徑不均勻，加上紅砂巖極易風(fēng)化及遇水軟化，紅砂巖路基易出現(xiàn)較大的不均勻沉降。

2 紅砂巖路基施工控制

由于紅砂巖不適于填筑路堤，其分布地區(qū)高速公路修建較少，在施工技術(shù)規(guī)范中沒有明確該種地質(zhì)條件下的施工方法，關(guān)于紅砂巖地區(qū)施工的參考文獻(xiàn)很少，在施工中必須預(yù)先消除紅砂巖的活性，保證路基填筑密實(shí)密水，重點(diǎn)解決以下四個(gè)問題：采取措施控制紅砂巖的粒徑使之符合規(guī)范要求；采用合理的施工工藝控制施工，使路基質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求不留質(zhì)量隱患；采取措施減小路基的不均勻沉降；保障路塹邊坡穩(wěn)定預(yù)防滑坡。

紅砂巖路基易出現(xiàn)不均勻沉降、強(qiáng)度降低等情況，為充分利用紅砂巖材料又能避免病害的發(fā)生，必須采用合理的施工工藝指導(dǎo)施工，實(shí)踐中重點(diǎn)從填筑材料密實(shí)密水等方面控制，經(jīng)施工實(shí)踐總結(jié)施工工藝。

2.1 粒徑控制

一是采用合理爆破方案，在石方爆破開挖時(shí)，盡量解小粒徑，同時(shí)，盡量減小對邊坡的擾動(dòng)，保證邊坡穩(wěn)定，又能做到經(jīng)濟(jì)合理；二是在路基填筑前，盡量利用巖石易崩解的特性，使巖石充分崩解自然解小粒徑；三是在路基攤鋪后，采用耙壓方法，利用機(jī)械解小粒徑。

2.2 紅砂巖石方爆破

2.2.1 爆破工作面的選取

針對現(xiàn)場地形起伏較大的特點(diǎn)，一般選取高差較大的部位進(jìn)行突擊施工。分層開挖，以增加線路的作業(yè)面。

2.2.2 鉆孔設(shè)備

根據(jù)地形及地質(zhì)情況，對節(jié)理不發(fā)育及地理位置較為復(fù)雜的地段采用潛孔鉆，鉆桿外徑80～120 mm，孔深8～12 m。對地形較為平坦，節(jié)理發(fā)育地段，采用螺旋鉆或風(fēng)槍打眼，控制深度3.0～5.0 m。

2.2.3 由于紅砂巖為軟巖石路基填筑材料，在開挖中，以小型松動(dòng)爆破為主

對石質(zhì)挖方邊坡采用小炮爆破，對風(fēng)化嚴(yán)重節(jié)理發(fā)育的巖層宜采用小炮微差爆破。

2.2.4 爆破方式

根據(jù)紅砂巖的地質(zhì)特性，不宜進(jìn)行大型爆破，以保證路塹邊坡穩(wěn)定和周邊居民的安全。鑒于此，采用藥壺爆破和微差爆破相結(jié)合的爆破方式，并參照經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)實(shí)施爆破。

3 紅砂巖路基常見病害及防治對策

3.1 紅砂巖路基的穩(wěn)定性病害主要表現(xiàn)

（1）當(dāng)紅砂巖路堤修筑于松軟不均勻地基上時(shí)，因地基產(chǎn)生不均勻沉降而失穩(wěn)破壞。

（2）當(dāng)紅砂巖路基填筑高度大于20 m時(shí)，易出現(xiàn)整體滑動(dòng)失穩(wěn)病害，這時(shí)應(yīng)進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。

3.2 紅砂巖路基水穩(wěn)定性差

（1）紅砂巖路堤未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工碾壓，填料壓實(shí)度達(dá)不到技術(shù)要求，或壓實(shí)不均勻，導(dǎo)致工后沉降。

（2）紅砂巖路堤下地基松軟，沉降明顯。

（3）與構(gòu)造物相鄰地段路基采用紅砂巖填筑，由于對紅砂巖填料的壓實(shí)質(zhì)量差，而構(gòu)造物的沉降微小，導(dǎo)致產(chǎn)生明顯的不均勻沉降。

（4）紅砂巖路基局部未壓實(shí)或壓實(shí)后存在的顆粒過大（大于25 cm），受到外滲積水浸濕軟化和進(jìn)一步崩解，導(dǎo)致不均勻沉降。

（5）紅砂巖路肩及邊坡處碾壓不密實(shí)，受到雨水浸蝕和大氣環(huán)境干濕循環(huán)變化的影響，產(chǎn)生沉陷和路肩開裂。

（6）填挖結(jié)合段及陡坡路段用紅砂巖填筑路基時(shí)，結(jié)合界面處理不適，填料壓實(shí)不均勻，導(dǎo)致局部沉陷。

（7）紅砂巖路基與其他填料接頭部位，由于壓實(shí)不均勻和排水措施不完善，導(dǎo)致不均勻沉陷。

3.3 紅砂巖路基病害的防治對策

（1）對于接近飽和的松軟土地基，采取預(yù)壓排水、擠密加固等處理措施，當(dāng)松軟土厚度不大時(shí)可采取換填措施。

（2）對于非飽和的松散土地基，當(dāng)厚度不大時(shí)，可采用重型壓路機(jī)壓實(shí)處理措施；若厚度較大時(shí)，可采取強(qiáng)夯加固措施。

（3）在高填方路段，要對地基的承載力和沉降量進(jìn)行驗(yàn)算分析，必要時(shí)采取加固措施。

（4）對于低塵易積水地段，在路基一定厚度范圍內(nèi)要采用水穩(wěn)定性良好的填料填筑。

（5）對于路基兩側(cè)的高邊坡，需要進(jìn)行穩(wěn)定性分析驗(yàn)算，采取邊坡防護(hù)和排水防治措施。

（6）對于遠(yuǎn)離構(gòu)造物的局部路段，若路基沉陷是因雨水滲入路基表層土中導(dǎo)致的，要對沉陷部位開挖進(jìn)行處理，若是因路基填土壓實(shí)質(zhì)量差所致，采用注漿或擠密處理措施。

（7）在紅砂巖路基施工期間，要加強(qiáng)排水和隔水措施，確保排水通道暢通，路基表面無積水。

4 施工注意事項(xiàng)

紅砂巖在我國南方廣泛分布。隨著我國高速公路的大量修建，已經(jīng)出現(xiàn)很多紅砂巖深挖方邊坡。由于紅砂巖工程性質(zhì)差，以前又無系統(tǒng)研究資料，出現(xiàn)過類似問題，路塹邊坡應(yīng)予足夠的重視。

由于紅砂巖易風(fēng)化崩解，邊坡風(fēng)化剝落破壞的主要環(huán)境因素是夏季高溫的暴曬與突發(fā)性降雨的冷卻。因此，紅砂巖邊坡外挖后應(yīng)及時(shí)防護(hù)并做好排水工程，適宜采用全封閉式防護(hù)。坡腳是風(fēng)化最強(qiáng)烈的部位，一般宜做坡腳矮墻。

由于紅砂巖巖性軟弱，泥質(zhì)含量高，遇水軟化崩解。其順層地段應(yīng)充分估算到切層下滑的可能性，并據(jù)此進(jìn)行重點(diǎn)加固。不適宜按一般軟弱巖層邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)。紅砂巖順層滑坡的控制因素是軟弱夾層在層間剪切作用下形成的泥化帶。切層滑坡的控制因素是構(gòu)造結(jié)構(gòu)面。

紅砂巖挖方地段。由于開挖后新鮮的紅砂巖路塹暴露在空氣中，易風(fēng)化剝落和節(jié)理發(fā)育產(chǎn)生崩塌，護(hù)坡可采用抹面、護(hù)面墻或掛網(wǎng)噴粉植草防護(hù)。紅砂巖耐裂隙發(fā)育、雨水影響較大。邊坡設(shè)計(jì)不能按常規(guī)方法處理，需放緩至不小于1∶1。

5 結(jié)束語

目前，紅砂巖作為高等級(jí)公路路基工程填料，尚處于初級(jí)階段，仍無正式的施工規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，一般施工仍須按照土石方施工規(guī)范進(jìn)行及按質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測驗(yàn)收，密切注意其水穩(wěn)定性、遇水膨脹等特點(diǎn)。并對相應(yīng)的巖類進(jìn)行必要的工前處理及處理措施。通過本項(xiàng)目的試驗(yàn)施工總結(jié)，掌握紅砂巖其特性。使其得到更廣泛的使用，技術(shù)更成熟及完善。