紅砂巖路基的施工技術探析

陳海英

（廣東省冶金建筑設計研究院廣西分院，廣西 南寧 530022）

紅砂巖廣泛分布在我國西南及中南等地，具有較強的水軟化性，在干濕循環作用下具有崩解強烈等不良特性。如果采用借方填筑，則會大大提高工程造價，嚴重破壞環境，因此，掌握紅砂巖的地層特性，充分利用紅砂巖修筑路基，采取相應技術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，經過認真的生產實踐，合理地安排壓實工藝，可修出高質量的路基。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

紅砂巖是指泥質或砂質巖等沉積類巖石，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。

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（有的達40%左右），此時，在機械和人力作用下易成為渣泥狀。

1.2.2 高吸水性、透水性與難蒸發性

一旦紅砂巖崩解或碾壓成細粒狀，吸水性非常強，很快達到飽和狀態；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10%～30%，因此其透水性相對較強。檢測表明：最大透水深度可達20～30 cm；吸水飽和后的紅砂巖，在強光、風作用下水分蒸發慢，表層10 cm一天左右才蒸發完。

1.2.3 低黏結性

破碎后重新組合的紅砂巖，黏結性能差，易松散，壓實度檢測時，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，加上紅砂巖極易風化及遇水軟化，紅砂巖路基易出現較大的不均勻沉降。

2 紅砂巖路基施工控制

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

紅砂巖路基易出現不均勻沉降、強度降低等情況，為充分利用紅砂巖材料又能避免病害的發生，必須采用合理的施工工藝指導施工，實踐中重點從填筑材料密實密水等方面控制，經施工實踐總結施工工藝。

2.1 粒徑控制

一是采用合理爆破方案，在石方爆破開挖時，盡量解小粒徑，同時，盡量減小對邊坡的擾動，保證邊坡穩定，又能做到經濟合理；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

針對現場地形起伏較大的特點，一般選取高差較大的部位進行突擊施工。分層開挖，以增加線路的作業面。

2.2.2 鉆孔設備

根據地形及地質情況，對節理不發育及地理位置較為復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，節理發育地段，采用螺旋鉆或風槍打眼，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，以小型松動爆破為主

對石質挖方邊坡采用小炮爆破，對風化嚴重節理發育的巖層宜采用小炮微差爆破。

2.2.4 爆破方式

根據紅砂巖的地質特性，不宜進行大型爆破，以保證路塹邊坡穩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合的爆破方式，并參照經驗統計的經濟技術指標實施爆破。

3 紅砂巖路基常見病害及防治對策

3.1 紅砂巖路基的穩定性病害主要表現

（1）當紅砂巖路堤修筑于松軟不均勻地基上時，因地基產生不均勻沉降而失穩破壞。

（2）當紅砂巖路基填筑高度大于20 m時，易出現整體滑動失穩病害，這時應進行整體穩定性驗算。

3.2 紅砂巖路基水穩定性差

（1）紅砂巖路堤未按設計要求進行施工碾壓，填料壓實度達不到技術要求，或壓實不均勻，導致工后沉降。

（2）紅砂巖路堤下地基松軟，沉降明顯。

（3）與構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質量差，而構造物的沉降微小，導致產生明顯的不均勻沉降。

（4）紅砂巖路基局部未壓實或壓實后存在的顆粒過大（大于25 cm），受到外滲積水浸濕軟化和進一步崩解，導致不均勻沉降。

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

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

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

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，采取預壓排水、擠密加固等處理措施，當松軟土厚度不大時可采取換填措施。

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

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

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

（5）對于路基兩側的高邊坡，需要進行穩定性分析驗算，采取邊坡防護和排水防治措施。

（6）對于遠離構造物的局部路段，若路基沉陷是因雨水滲入路基表層土中導致的，要對沉陷部位開挖進行處理，若是因路基填土壓實質量差所致，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

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，已經出現很多紅砂巖深挖方邊坡。由于紅砂巖工程性質差，以前又無系統研究資料，出現過類似問題，路塹邊坡應予足夠的重視。

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

由于紅砂巖巖性軟弱，泥質含量高，遇水軟化崩解。其順層地段應充分估算到切層下滑的可能性，并據此進行重點加固。不適宜按一般軟弱巖層邊坡進行設計。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造結構面。

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，易風化剝落和節理發育產生崩塌，護坡可采用抹面、護面墻或掛網噴粉植草防護。紅砂巖耐裂隙發育、雨水影響較大。邊坡設計不能按常規方法處理，需放緩至不小于1∶1。

5 結束語

目前，紅砂巖作為高等級公路路基工程填料，尚處于初級階段，仍無正式的施工規范及驗收標準，一般施工仍須按照土石方施工規范進行及按質量檢驗標準進行檢測驗收，密切注意其水穩定性、遇水膨脹等特點。并對相應的巖類進行必要的工前處理及處理措施。通過本項目的試驗施工總結，掌握紅砂巖其特性。使其得到更廣泛的使用，技術更成熟及完善。