小議紅砂巖路基的處理原則與施工工藝

摘要：隨著我國高等級公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，用作路基填筑的材料越來越多，紅砂巖就是其中一種較為理想的材料，紅砂巖作為路基填料有強度高、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點。由于材料的特殊性，以前紅砂巖多用于棄方或低等級道路的填筑，但在低等級道路填筑過程中也出現(xiàn)了很多質(zhì)量問題，用在高速公路上特別少見。本文對紅砂巖的路基的基本知識及其填筑技術(shù)作了簡要的論述。

關(guān)鍵詞：紅砂巖 路基 涵義 施工工藝

0 引言

紅砂巖是指泥質(zhì)或砂質(zhì)頁巖等沉積類巖石，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。

1 紅砂巖路基的基本理論

1.1 紅砂巖的分類 通過資料查找紅砂巖中的多數(shù)干燥后，浸水崩解或略有崩解。并且將浸水崩解或崩解的紅砂巖稱為一類巖；浸水崩解不強烈或略有崩解的紅砂巖稱為二類巖。在同一紅砂巖料場，一類巖和二類巖互相摻雜。以一類巖為主，摻雜有少量二類巖的紅砂巖料場填料，仍按一類巖對待；同理，以二類巖為主，摻雜有少量一類巖的料場填料，仍以二類巖對待。有一些紅砂巖浸水完全不崩解，且強度高，水穩(wěn)定性好，民間多年來用它作為建筑石材使用，這類紅砂巖稱為三類巖。

1.2 紅砂巖的主要特性

1.2.1 遇水崩解和膨脹 紅砂巖在干濕循環(huán)作用下，經(jīng)過陽光，大氣特別是雨水的重復(fù)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，強度下降較快（有的甚至達40%左右），此時，在機械和人力作用下易成為渣泥狀，滿載的東風(fēng)車在壓實好的試驗路行走時最大可見20cm深的車轍，且這一性質(zhì)不可逆轉(zhuǎn)。

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粒狀，其吸水性較強，很快達到飽和狀態(tài)；壓實度雖能達到要求，但仍具有較大的孔隙率，實測達0.1~0.3左右，因此其透水性相對較強，90區(qū)的檢測表明：最大透水深度可達20~30cm;吸水或飽水后的紅砂巖，強光，風(fēng)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，且行車作用下易揚塵。

1.2.3 低粘解性 破碎后重新組合的紅砂巖，粘結(jié)性能小，易松散，作壓實度檢測時，很難取得塊狀樣品，這說明紅砂巖路基的整體性或板快性較差，強度具有不可逆轉(zhuǎn)性。

1.2.4 易風(fēng)化性 一旦外力作用下破壞，那么在大氣、陽光、雨水的影響下，紅砂巖極易風(fēng)化。若遇水，則不僅僅是軟化，更是加速了這種風(fēng)化過程，倘經(jīng)過幾次干濕循環(huán)作用，紅砂巖易風(fēng)化破碎，利于壓實。

1.2.5 不均勻沉降 由于粒徑難以100%的控制且不均勻，加上紅砂。巖及易風(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 處理紅砂巖的活性

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(fēng)化崩解，由大塊狀風(fēng)化崩解成碎塊關(guān)，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(jié)性能小，不能由渣泥狀逆轉(zhuǎn)成碎塊狀和大塊狀。這種性質(zhì)稱為紅砂巖的不可逆轉(zhuǎn)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。

3 施工工藝

路基施工方案的關(guān)鍵要確定三項指標：一是壓實設(shè)備類型；二是松鋪層厚；三是檢測辦法。根據(jù)石方路基穩(wěn)定原理的定性分析、紅砂巖的物理、力學(xué)性能及已往紅砂巖路基的施工經(jīng)驗確定具體的施工方案。①壓實設(shè)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YZ20以上壓路機激振力大，各類型號的YZ20壓路機激振力均在350KN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；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(jù)《公路工程路基施工規(guī)范》（JTJ033-95），確定為50cm，石料最大粒徑不大于30cm。在試驗路段的鋪設(shè)中，發(fā)現(xiàn)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(zhì)有明顯區(qū)別，所以最初把紅砂巖完全當作填石路堤的構(gòu)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(jié)構(gòu)的特性，發(fā)生了變化，它變?yōu)榱送潦焯罱Y(jié)構(gòu)。但同時由于分層厚度過大，通過挖驗發(fā)現(xiàn)，石料架空現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)固體顆粒數(shù)量增加的過程。土石混合料的壓實不僅與粗粒的風(fēng)化程度有關(guān)，而且與其含量有關(guān)，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(guī)范來進行施工。所以在后續(xù)的試驗路段鋪設(shè)時就規(guī)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。

4 施工中的建議

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

4.2 對紅砂巖填筑路基，應(yīng)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(nèi)的施工方案；

4.3 在施工中，應(yīng)嚴格監(jiān)控，特別是應(yīng)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(shù)控制工程質(zhì)量；

4.4 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(nèi)，單點合格率達90%以上可認為路基質(zhì)量合格，等等。